隨著中國機械加工行業(yè)的迅速發(fā)展，對金屬加工潤滑劑需求量越來越大，同時對金屬加工潤滑劑的要求也越來越高。據(jù)粗略估算，目前中國市場金屬加工潤滑劑年需求量約為25萬t，其中水基切削液的需求量約為5～6萬t。水基切削液在金屬零部件的切削加工過程中起著重要的潤滑、冷卻、清洗和防銹作用。在循環(huán)使用過程中，水基切削液不斷發(fā)生著復雜的變化，加工過程中產(chǎn)生的金屬碎屑，溶液中累積的礦物質(zhì)，外界進入的異物，以及切削液本身的氧化產(chǎn)物等，都導致切削液的性能發(fā)生變化，影響產(chǎn)品的加工性能。
在機械加工過程中為了獲得良好的加工性能，一方面需要高品質(zhì)的切削液，另一方面則離不開強有力的維護管理技術作為支撐。同樣的產(chǎn)品，在同樣的工作環(huán)境下，管理得好與不好，對產(chǎn)品的使用性能和使用壽命會產(chǎn)生很大影響。為了提高切削液的使用性能，延長產(chǎn)品的使用壽命，進而降低生產(chǎn)成本，需要加強切削液的維護管理工作。
切削液投入現(xiàn)場使用過程中主要包括新液的配液工作和使用中切削液的維護與管理兩個大方面。
1.配液工作
（1）液槽的清洗
切削液在長時間的循環(huán)使用過程中會產(chǎn)生大量微生物，系統(tǒng)管道、液槽和機床等也會粘附堆積一定量的碎屑和雜物，因此在換液前，需要采取機械手段清理掉污物。最好在更換前24h左右，在使用液中加入專用消毒清洗劑，一起循環(huán)，殺滅系統(tǒng)內(nèi)微生物，以防止微生物污染新液，致使新液迅速腐敗。
（2）配液用水水質(zhì)的選擇
水基切削液中水的含量一般占使用液的90%～99%。水的品質(zhì)會直接影響到使用液的穩(wěn)定性、防銹性、抗泡性和抗微生物性能，因此其對水基切削液性能的影響不容忽視。
水質(zhì)硬度大致可以分為軟水（0～100p p m）、中硬水（100～300p p m）和硬水（>300p p m）。一般來說，配液用水硬度需適中（75～200p p m），不易過高或過低。硬度過高，一方面容易加速微生物繁殖；另一方面，溶解的礦物質(zhì)（主要是鈣離子和鎂離子）會和切削液中的陰離子發(fā)生發(fā)應，生成不溶性皂狀物，嚴重時導致油水分離，以至于切削液整個乳化體系被破壞，影響產(chǎn)品的使用性能。當生成的皂狀物大量聚集時，會使比較精細的濾網(wǎng)堵塞。如果水質(zhì)硬度太小，則容易起泡。泡沫中含有大量空氣，而空氣的冷卻性能遠遠低于水的冷卻性能，因而會影響切削液的冷卻性。一旦泡沫過多，會導致切削液溢出，污染周圍的環(huán)境。水中的氯離子對金屬腐蝕影響很大，極易與金屬作用，破壞金屬的鈍化膜，對切削液的防銹性能造成不利影響。因此，在氯離子含量特別多的時候，需要選用防銹性能優(yōu)異的切削液，甚至需要進行去離子處理，除去水中多余的氯離子。水質(zhì)中的硫酸根離子則是厭氧菌的營養(yǎng)物質(zhì)，容易加速厭氧菌大量繁殖，使得切削液散發(fā)出臭雞蛋氣味，造成切削液的腐敗變質(zhì)。
（3）稀釋液的配制
切削液的稀釋關系到乳化液的穩(wěn)定。配制稀釋液時，需要按照一定比例將濃縮液加入到水中，充分攪拌后即可達到乳化狀態(tài)，得到均勻的稀釋液。需要說明的是，配制乳化型切削液時，一定是將濃縮液加入到水中，不能反其道而行之，否則會對切削液的性能產(chǎn)生不良影響。稀釋液配制完成后，利用手持折光儀測試濃度，確保稀釋液濃度在規(guī)定范圍內(nèi)。
2.水基切削液的維護管理
水基切削液在使用現(xiàn)場中的維護管理工作涉及兩個方面：一是防止外界污染物的混入和及時清除，另一個是保持加工液的性能穩(wěn)定，如濃度、防銹性、p H值、抗菌能力和電導率等。
（1）濃度管理
在切削液的常規(guī)監(jiān)測項目中，濃度是保證其使用性能的重要指標。特定加工方式條件下，每種切削液都有其最佳的濃度使用范圍，濃度過低容易導致切削液潤滑、防銹性能下降，進而影響刀具的使用壽命、工件的加工精度和設備的工作效率；濃度過高，則可能導致加工過程中泡沫增加，而且會導致其冷卻性能的下降，還會對操作員工的眼睛、鼻、皮膚和喉嚨產(chǎn)生刺激，從經(jīng)濟角度來看也是一種浪費。因此濃度是許多企業(yè)每天必須檢測的重要參數(shù)之一。通過定期檢測油槽中切削液的濃度來實現(xiàn)對切削液質(zhì)量和使用性能的控制，繼而根據(jù)檢測結(jié)果，定期補液、補水和補充功能添加劑等進行調(diào)控，以獲得最佳切削加工效果，并盡可能地延長切削液的使用壽命。切削液的濃度測試可以采取物理方法和化學方法等多種手段，目前常用的方法主要包括折光率法、酸解破乳法、化學滴定法和儀器分析法。其中，折光儀法是用手持折光儀直接讀取切削液的折光率并換算出濃度，這是一種非常簡便快速的測試方法，在現(xiàn)場得到了廣泛應用?？墒?，對于使用過一段時間的切削液，折光儀的讀數(shù)可能變得模糊不清，難以讀取，此時需要采用化學滴定等方法進行檢測。在一些集中供液系統(tǒng)情況下，為了減少勞動力，提高監(jiān)控效率，降低人工成本，開始出現(xiàn)以控制機為控制核心的乳化液濃度檢測與自動配比系統(tǒng)，實現(xiàn)了對乳化液濃度在線檢測和實時監(jiān)控的有機結(jié)合。
（2）微生物控制
水基切削液中含有微生物繁殖所需要的營養(yǎng)源、水質(zhì)和適宜的溫度。在切削液使用現(xiàn)場，很容易因為微生物的大量繁殖導致切削液發(fā)生腐敗。使切削液劣變的微生物有多種，主要包括好氧菌、厭氧菌和霉菌。好氧菌的繁殖會使切削液中氧含量減少，為厭氧菌的繁殖提供了良好的條件。特別是在周末或節(jié)假日期間，由于使用液停止了循環(huán)流動，接觸空氣的機會大大減少，使得厭氧菌呈幾何級數(shù)增加。厭氧菌將硫酸鹽類物質(zhì)還原成硫化氫，發(fā)出難聞的臭雞蛋氣味，這就是很多工廠車間出現(xiàn)的“星期一現(xiàn)象”。微生物的大量繁殖會造成切削液的p H值下降、防銹性下降和濃度下降等一系列問題。細菌的新陳代謝產(chǎn)物多為有機酸，容易導致切削液p H值下降。曾有文獻研究不同配方的乳化油加入菌種時p H值與細菌數(shù)的關系。結(jié)果表明，抗微生物性能較差的乳化液，隨著培養(yǎng)周期的延長，細菌數(shù)迅速增加，p H值也急劇下降。當細菌大量繁殖時，會“吃掉”切削液中的防銹劑，導致切削液防銹劑含量減少，防銹性能快速下降，進而造成工件和機床的銹蝕。細菌還會分解切削液中乳化劑成分，破壞切削液的乳化性能，容易造成油水分離。此外，如果霉菌的繁殖得不到有效控制，會產(chǎn)生大量白色絮狀物，粘附在機床、管道和油槽壁上，嚴重時會堵塞管道和過濾系統(tǒng)。正是因為微生物的大量繁殖會造成上述問題的發(fā)生，因此在切削液使用過程中，必須嚴密監(jiān)控微生物的繁殖狀況。通常切削液中微生物含量最好控制在105個/mL以下，以避免微生物過度繁殖后產(chǎn)生不良后果。
（3）pH值的監(jiān)控
水基切削液的維護管理中，pH值是另外一個重要指標。一般情況下，切削液p H值維持在8.5～9.5之間。如果p H值過高，容易造成有色金屬的腐蝕，嚴重時還會導致操作員工的皮膚脫脂、干燥，甚至發(fā)生皮膚過敏等問題；如果p H值過低，則容易導致細菌的大量繁殖，影響切削液的防銹性能等。通常，當切削液p H值大幅度下降時會加速微生物的生長繁殖，致使切削液發(fā)生劣變；而細菌大量繁殖時，會導致p H值進一步下降，如此形成一種惡性循環(huán)。因此需要根據(jù)現(xiàn)場情況在使用液中補加堿保持劑和殺菌劑等功
能添加劑維持切削液的性能。
（4）防銹性
水基切削液防銹性能下降時，可能導致工件、刀具以及機床發(fā)生銹蝕，給工廠造成巨大損失。因此，防銹性能是切削液的一個重要監(jiān)控指標。切削液濃度偏低、p H值過低、細菌滋生和水質(zhì)硬度太高等因素均有可能導致防銹性能的大幅度下降，因此，需要分別采取補加濃縮液、堿保持劑、殺菌劑和軟水劑等方法加以調(diào)整，以防止銹蝕問題的發(fā)生。
（5）浮油
浮油是漂浮在切削液表面，沒有被乳化的油狀物質(zhì)。浮油通常是因為設備用油諸如液壓油、導軌油等滲漏到使用液中造成的。如果切削液中的浮油含量過高，會在切削液表面形成一層油層，阻礙空氣中的氧氣進入使用液中，致使使用液中的厭氧菌迅速繁殖，嚴重時造成切削液腐敗發(fā)臭。因此，需要經(jīng)常利用撇油器等手段除去表面的油層。
（6）其他指標的監(jiān)控
切削液的濃度、微生物含量、p H值和防銹性等常規(guī)指標是切削液維護管理的重要監(jiān)控對象，這些指標通過科學合理的管理都可以得到有效控制。在集中供液的管理系統(tǒng)，切削液的過濾性、污染物和雜質(zhì)含量、黏度等參數(shù)與切削液的劣變過程有較好的對應關系，可以為集中供液系統(tǒng)中切削液的換液方案提供有力支持。值得一提的是，隨著計算機技術的迅猛發(fā)展，開始出現(xiàn)了集中供液系統(tǒng)切削液中央監(jiān)控體系，用于維護和管理切削液。U S 5224051報道稱，利用在線監(jiān)控器，通過切削液在多臺機器中循環(huán)，可以實時提供切削液的性能數(shù)據(jù)。中央系統(tǒng)會對數(shù)據(jù)進行分析，并據(jù)此自動或手動補加濃縮液，或采取其他的調(diào)整措施，以用于控制加工液的狀態(tài)。
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