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我国切削液历史及未来发展趋势

2015年03月16日 10:15中国机床商务网点击:4599

  【中国机床商务网 机床上下游】随着世界以及我国在金属机加工领域科学技术的飞速发展,金属加工液的合成技术同样发展很快,在激烈的市场竞争中,生产厂家对新产品的研发可以用日新月异来形容。
  
  一般而言金属加工液主要分为水基金属加工液(即切削液)和油基金属加工液(切削油),然而在石油资源日益枯竭的今天,人们更希望开发功能强大的切削液来尽可能多的替代切削油,这不仅考虑到可持续发展的问题,还有利于降低生产成本以及减少对环境的污染。因此相比较而言生产厂家更乐于在切削液领域投入更多精力开发新产品。
  

  我国切削液发展历史与近况
  
  切削液的发展基本是伴随金属加工工具(即机床)和加工工艺的发展而诞生并发展起来的一类精细化工产品,其主要作用是在机加工过程中对加工工件和刀具进行冷却,另外还要对加工件和机床进行防锈、将金属碎屑及其他杂质冲洗干净。
  
  在上世纪五六十年代,我国基本是手动摇臂式机床,加工效率低,难度小,精度差,其产品的质量主要靠工人师傅的技术水平和经验,因此在那时机加工对切削液的要求是很低的,一般是工厂有专人用一些亚硝酸盐、醇胺等化学原料自行配制一些低档次切削液。此类切削液主要起到冷却和防锈的目的,而对于在需要高润滑条件下加工的产品,人们一般使用皂化油来解决,在当时是基本满足生产要求的。
  
  随着我国改革开放的深入进行,到上世纪八十年代初期,我国在机加工领域有了长足的发展,大量引进了国外先进的生产技术和设备,这其中最主要的就是数控机床的引进。数控机床的使用一方面不仅加快了生产速度,也使得产品质量的可靠性和一致性得到保障,然而数控机床的快速加工状态对于一般传统的原始切削液来说根本满足不了加工要求,例如高速运转的机床,其刀具的切削的速度极大提升,从而要求切削液冷却效率和润滑效率的提升;机床喷头压力的增大,要求切削液具有较好的抗泡沫性和较强的过滤效果;机床储液槽槽体的内置使得切削液在避光隔氧的条件下要有较强的抗菌作用;另外,切削液还具备一定的环保和生物安全性,对人体不产生刺激和过敏反应。在这一时期,我国切削液逐步进入快速发展阶段。国外高端产品也逐渐进入我国市场。
  
  这一阶段我国的科学技术水平总体很低,机加工产品初期主要是满足国内市场需求。在进入九十年代中后期,我国机加工产品逐渐向国际市场进入,但此时我们的产品依然是以粗矿加工为主,在加工过程中以数量取胜,而产品附加值较低,从而使得厂家对切削液的质量要求也基本保持在一个中低端水平,主要是考虑到价格的问题。
  
  随着我国近二十年的改革开放进程的延续,我国在金属机加工领域的产能出现明显过剩现象,使得国内很多厂家被迫向国际高端产品领域进军,整个产业面临要么升级要么淘汰的状态,因此国内一些实力强且具有一定技术实力的厂家率先进行产业升级,淘汰老旧设备,引入国际最前沿的机床设备,如日本马扎克机床。此类机床的主要特点是加工精度高,加工速度快,机床喷头压力非常大,有的在二三十公斤的压力,使得切削液要具备比以往更加强劲的润滑能力、极压抗磨能力、抗泡沫能力,此外,切削液工作液的废液要便于回收处理。
  
  目前,国内切削液产业基本上同金属加工产业一样,处于参差不齐的杂乱状态,全国各地拥有数不尽的小作坊式厂家,此类厂家虽不成规模,产品质量也难以保证,但一般都是就近销售,拥有价格优势,对于要求不高的厂家有吸引力,但此类厂家一般不具备水处理能力,偷排的可能性很大,对环境尤其是水体的污染和富营养化存在很大威胁。在高端领域,近几年国内有几家切削液生产商进步速度很快,如天津泰伦特化学、辽宁华阳安塞、湖北波尔等化学有限公司在国内已处于领先水平,其中天津泰伦特化学有限公司在最近的几次产品知名度调研中已经和嘉实多、福斯、奎克、马斯特等国外知名品牌齐名。
  
  切削液功能:由单一向特种功能发展与提高
  
  以目前的金属加工现状来分析,未来切削液研发的重点在保障基本指标提高的基础之上向单一一种或几种特种功能方向发展,以便适应金属机加工的特定要求。
  
  在防锈功能方面,尤其要注意在高温高湿条件下对金属工件的防锈效力(近几年由于温室效应的加剧,在夏天我国南方高温高湿现象亦成加剧态势),解决的方向应当着重放在解决切削液在金属加工表面所形成防锈膜的抗水效应上面,两个主要的解决路径,其一是要使表面钝化防锈膜的结晶体更加致密,且要有极低的溶度积常数,从而更好的防止水的渗入,以便阻断金属表面所进行的原电池反应;另外对于乳化型切削液而言,其一部分防锈效力来自乳化油的阴极防护,那么对于所形成防护膜的抗二次水溶性将是至关重要需要解决的。
  
  在润滑和极压功能方面,一般传统微乳化和全乳化切削液能基本保障现代机床的使用要求,但是由于其对于腐败变质难以控制,而且也由于在使用过程中容易出现工作液粘度逐渐变大而使得过滤困难等现象,人们更愿意寻找一种高润滑、高极压的全合成切削液,这其实也是目前在切削液研发领域里最高端的课题之一,对于传统聚醚型水溶性润滑剂而言,较低的润滑效力和较高的价格使得这类产品基本不能满足要求,需要另辟蹊径来和成功能更强大的单体材料。
  
  在环保方面,随着国家对工业废水的强制性零排放要求的实施,对切削液工作液废水进行循环处理的可操作性和易操作性就成为摆在我们面前的现实问题,因此切削液厂家在研发产品之时就必须要考虑这一问题,应当说,阴离子的使用较非离子更易于后期处理,因此多功能强效阴离子表面活性剂的开发是极其重要的。
  
  另外对于切削液在低毒性、人体低刺激性和低气味方面,近年来人们的要求也是越来越高。在对切削液毒性方面的认识,很多人存在着错误概念,以为气味越大其毒性也越大,其实这两者之间没有绝对的必然联系,但是较明显的刺激性气味至少会给人们带来不舒适、不愉悦的感觉,因此也同样需要引起重视。
  
  研发一款好的切削液,同样需要性能优异的单体原料的供应。在近几年,虽然有不少单体原料源源不断被开发出来,但多数只是对传统原料进行分子结构上的简单修饰或是对产品进行更好的提纯而已,很少有对传统原料进行分子结构上的革命性改进,也使得切削液新品研发受阻很大。泰伦特化学认为今后切削液原料的改进方向之一将是对天然生物分子材料进行人工化学修饰,例如对天然水解蛋白质进行化学接枝,这样得到的材料不仅更安全环保,还往往赋予切削液以强大的物理和化学指标。
(来源:金属加工在线)

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