在金属切削过程中,为提高切削效率,提高工件的精度和降低工件表面粗糙度,延长刀具使用寿命,达到*佳的经济效果,就必须减少刀具与工件、刀具与切屑之间的摩擦,及时带走切削区内因材料变形而产生的热量。要达到这些目的,一方面是通过开发高硬度耐高温的刀具材料和改进刀具的几何形状;另一方面采用性能优良的切削液以提高切削效率,降低工件表面粗糙度,延长刀具使用寿命,取得良好的经济效益。
21世纪科学技术的发展迫切需要解决的问题是节约能源和保护环境。新的机械设备朝着缩小体积、减轻质量、增大功率、提高效率、增加设备可靠性和环境友好方向发展。随着现代机械制造业的快速发展,切削技术和切削工艺的不断创新,对机械加工的配套材料金属切削液提出了更苛刻的要求。尤其是近年来环境保护和人类健康日益成为全社会关注的焦点,由于切削液会对环境和人体造成污染和损害,因此切削液的使用和废液的处理已受到环保法规日益严格的制约。为了适应社会发展的要求,现代切削液技术的发展出现了一些新的特点和趋势。
1现代切削液的特点1.1高性能、长寿命、低污染切削液的开发与应用切削液分水溶性和非水溶性(油性)2种,在非水溶性切削液中,为了提高切削性能满足加工精度要求必需加入各种极压添加剂,其中也有氯系极压添加剂。通常,氯系极压添加剂是*廉价和*有效的极压添加剂,但是在焚烧非水溶性切削液的废液时,会有毒性、致癌性、畸形性的二氧环己烷产生。因此,迫切要求非水溶性切削液“非氯化”。在德国和北欧,较早以前就已禁止使用氯系极压添加剂。
由于许多国家的饮用水大多取自地下水,切削液废液的排放,就直接影响饮用水的污染。因此在许多国家,不仅禁止切削液的随意排放,就连非水溶性切削液洒落在机床外部也是不许可的,使用后的切削液废液的管理及其限制也必须严格执行。这样一来,提高切削液的使用寿命,减少切削液的废液排放就显得很有必要。
这些为保护环境而加强的规定,使得切削液的设备、管理、废液处理等的总成本费用上升,因而直接促使生产加工费用的上升。
在发达国家,微乳化液已普遍使用,并正在大力研究环保型切削液。近年来,我国进口数控机床、加工中心等先进制造设备越来越多,所需切削液如长期依赖进口,因价格昂贵,将使生产成本大副上升。因此,研制高性能切削液以替代进口产品已成当务之急。目前,我国水剂切削液的使用范围越来越广,且已开始从乳化液向性能好、寿命长的合成切削液、微乳化液过渡。目前,国内外切削液研究的重点内容包括:研制高性能切削液,研究延长切削液使用寿命的供液方法以减少废液的排放量;研究更有效和更经济的废液处理方法,除使其达到排放标准之外,还应尽可能减少有害污染物在环境中的积累。
1.2通用型多功能型产品的开发与应用传统切削液的使用加工材质比较单一,许多产品的使用只能针对某一种材质。通常能加工铸铁类金属的切削液却不能加工不锈钢,能加工不锈钢材料的却不能加工铝、铜等有色金属。随着加工中心、数控机床等先进设备的引进,机械加工业市场的发展,单一产品、单一材质的加工已比较少见。许多机械加工厂进行的是来料加工,多种材质混在一起进行加工作业。因此,如何开发通用型产品以满足新型加工的需要,是所有切削液生产厂商急需解决的问题。目前,国外大的石油公司都已经做了这方面的工作,如嘉士多石油公司,FUSH石油公司的一些产品已具备了通用型和多功能型的性能。
1.3“*小润滑”技术的开发与研究传统的切削液供液方法常采用浇注法,尤其对于水溶性切削液,通常是将一定压力、较大流量的切削液喷射覆盖到切削区,以起到润滑、冷却等作用。在加工条件发生变化时,如在更换工件材料或更换刀具类型及调整几何参数的情况下,通常也不会(或很少)改变切削液用量。美国密执安技术大学对切削加工中有关切削液的用量问题进行了研究,试图在满足加工要求的情况下,使切削液用量*少,与切削液有关的费用也降至*低。他们在福特公司所做的实验中,对切削液的浓度、工件材料、刀具类型及几何参数等都进行了测试与研究,并对工件表面粗糙度、积屑瘤和切削力等作了分析,通过实验得出了*适当的切削液用量。美国Thyssen制造公司正全力研究“*小润滑”加工技术,使切削液液流或气雾通过刀具作用于加工区域,切削液的流量由CNC程序控制,效果十分理想。既减少了切削液的使用量,降低了成本,又减少了废液排放,有利于环境保护。
2切削液的发展趋势2.1高性能水性产品的开发应用由于有效的水溶性极压添加剂的缺乏,水溶性切削液产品在加工精度较高的场合的应用受到了一定程度的限制,许多精密机床进行的高精密度的加工都使用非水溶性切削液。近期,由于原油价格的不断上涨,油性切削液产品的价格也随之高涨,许多机械加工业厂家的生产成本相应增加。为了减少生产成本,提高产品的市场竞争力,大量的机械加工厂商希望用性能优良的水溶性切削液代替非水溶性切削液。如何开发性能优良的水溶性切削液产品已成为各大小切削液生产厂商关注的问题。
2.2绿色切削液的开发大力开发对生态环境和人类健康负作用小、加工性能优越的切削液,朝着对人和环境完全无害的绿色切削液方向发展;同时,努力改进供液方法,优化供液参数和加强使用管理,以延长切削液的使用寿命,减少废液的排放量;此外,还应进一步研究废液的回收利用和无害化处理技术。此外,为了达到环境保护的目的,非水溶性切削液还需要尽可能地对环境不产生污染。目前仍在使用的极压润滑剂主要是含有硫、磷、氯类的化合物,如硫化烯烃、硫化动植物油、硫脲、磷酸酯、氯化石蜡等,它们在高温下与金属表面发生化学反应生成化学反应膜,在切削中起极压润滑作用。它们的润滑性能很好,但对环境有污染,对操加剂有了一定的限制。国内外正在着手研究其替代物。近年来,无毒无害的硼酸盐(酯)类添加剂受到了广泛的重视。目前研究开发的重点是:矿物油逐渐被生物降解性好的植物油和合成酯所代替。
非水溶性切削液逐渐被水溶性切削液所代替。
开发性能优良且对人体无害和对环境无污染的添加剂。
2.3切削液的绿色使用推广集中冷却润滑系统,即把机械加工设备各自独立的冷却润滑装置合并为一个冷却润滑系统,使切削液维护管理上水平上台阶。
研究干切削和*少量润滑切削,以减少切削液的使用量和废液的排放。
研究和推广切削液废液处理新工艺、新技术,以确保排放的废液对环境无污染。
(上接第186页)速985r/min介质温度:2050 *C,原用密封为浸油盘根;盘根规格:20mmx20mm;盘根数量:8层x2(侧);轴套外径130mm.该填料泵每2年要大修一次,泵的盘根每3个月需更换一次,该泵每年的盘根维护费用为4次年x200元次=800元;每3年需要更换轴套2件,费用为400元/套。因此使用传统填料每年相关的维护费用为1现在按每年加注CMS2000填料4次,每次加注与使用传统填料相比,每年可降低维修费用731元。
另外,使用CMS2000填料后,还可以节省功率消耗;可以降低密封材料的库存;泵的运行操作和维修工作量大大减少,可以将更多的人员从繁重的设备运行和维护中解脱出来。
4结束语分析了水泵常用的填料密封和机械密封轴封装置存在的缺点,介绍了一种新型的填料CMS2000及其在水泵上的应用。CMS2000填料密封可明显降低电耗、水耗、备件损耗、设备损耗,降低了检修维护劳动强度,也因此降低了事故发生率,在实际生产中较为经济实用,具有广泛的推广价值和应用前景。