硼酸酯環(huán)保型切削液在軸承套圈磨削加工中的應(yīng)用

軸承套圈的材料主要是軸承鋼(GCr15等)，一般通過(guò)車削、磨削等方式進(jìn)行加工，其加工精度直接影響軸承的傳動(dòng)精度，在磨削加工過(guò)程中除了砂輪本身的修整條件及磨料的韌性、粒度、結(jié)合度、組織等特性外，金屬切削液對(duì)軸承套圈磨削加工質(zhì)量的影響也不可忽略。

目前使用的切削液以油基和水基切削液為主：礦物油是油基切削液主要成分之一，其能長(zhǎng)期滯留在水和土壤中且不易降解，破壞生態(tài)環(huán)境，在低溫焚燒處理時(shí)會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì);水基切削液主要以乳化液、微乳液和合成切削液等為主，普通水基切削液中含亞硝酸鹽、硫、磷、苯酚等有害元素的添加劑和防銹劑，排到河流中會(huì)出現(xiàn)赤潮現(xiàn)象，同時(shí)，酚類和甲醛等殺菌劑也會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。

環(huán)保型切削液使用無(wú)毒無(wú)害的溶劑和催化劑進(jìn)行合理的配比，在使用及后處理過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染降到Z低?，F(xiàn)研制一種環(huán)保型切削液，并通過(guò)與普通水基切削液進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，研究其極壓潤(rùn)滑性、防銹防腐性、冷卻性及清洗性。

摩擦性能

硼酸酯在水基切削液中是一種多功能環(huán)保型添加劑，油酸三乙醇胺、硼酸酯和硫脲的協(xié)同作用使切削液具有潤(rùn)滑和防銹功能。磨削過(guò)程中切削液在工件和砂輪表面形成物理(或化學(xué))吸附膜，且滲入到砂輪與軸承表面形成沉積膜，在金屬表面附著并展開，在高壓、高溫與激烈的摩擦狀態(tài)下2種膜共同作用，減摩效果明顯，并顯示出極好的極壓潤(rùn)滑性能，有利于防止或減少金屬表面的直接接觸，達(dá)到減少粘結(jié)的目的。

2種切削液測(cè)試載荷P與摩擦力F的對(duì)比如圖1所示。由圖可知，隨著測(cè)試載荷的增大，2種切削液的摩擦力均增加，但普通型水基切削液的摩擦力增幅較大，表明環(huán)保型切削液減摩效果更好。

防銹性能

環(huán)保型切削液與普通水基切削液防銹性能見表2。

由表2可知:隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，普通切削液防銹性能明顯減弱;環(huán)保型切削液在24～36h的測(cè)試結(jié)果均為A級(jí)，48h后開始出現(xiàn)輕微銹蝕現(xiàn)象，說(shuō)明其防銹性能逐漸減弱，此時(shí)普通切削液則已出現(xiàn)較明顯銹跡現(xiàn)象;環(huán)保型切削液在72h后出現(xiàn)較明顯銹蝕，說(shuō)明環(huán)保型切削液在長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)工作下同樣能保持良好的防銹性能。

防腐殺菌性能

水基切削液在使用過(guò)程中具備微生物和菌類生長(zhǎng)繁殖的條件，容易腐敗變質(zhì)，需要添加防腐殺菌劑來(lái)抑制微生物以及菌類的生長(zhǎng)。從2種切削液的菌絲在顯微鏡下的組織圖可知，普通水基切削液的菌絲種類、大小和數(shù)量明顯高于環(huán)保型切削液，環(huán)保型切削液中的硼原子本身就具有殺菌作用，硼酸在醫(yī)藥行業(yè)常用作消毒劑，說(shuō)明硼酸酯可使水基金屬切削液中微生物的繁殖能力下降，具有較強(qiáng)的防腐殺菌性能。此外，環(huán)保型切削液在不需要添加其他添加劑的情況下就可實(shí)現(xiàn)防腐殺菌的效果，節(jié)約了成本。

工件表面質(zhì)量

使用2種切削液加工的軸承內(nèi)圈的表面質(zhì)量檢測(cè)見表3。通過(guò)計(jì)算得到，普通水基切削液和環(huán)保型切削液加工試件的表面粗糙度Ra的算術(shù)平均值分別為0.821，0.684μm，環(huán)保型切削液加工內(nèi)圈的表面粗糙度值比普通水基切削液的低，且試件表面經(jīng)酸洗后無(wú)燒傷和劃痕，利用環(huán)保型切削液磨削加工工件可有效提高工件表面質(zhì)量，其主要原因是環(huán)保型切削液潤(rùn)滑、冷卻、清洗作用良好。

切削液的處理與排放

目前，應(yīng)用較多的水基切削液的廢液處理方式主要有物理處理、化學(xué)處理、生物處理、燃燒處理。對(duì)于環(huán)保型切削液Z為有效的處理方式之一是建立切削液回收再利用系統(tǒng)，將每臺(tái)機(jī)床應(yīng)用后的切削液匯集到一起，通過(guò)過(guò)濾處理后經(jīng)管網(wǎng)再輸送到每臺(tái)機(jī)床進(jìn)行循環(huán)使用，對(duì)于含有切屑、磨粒等雜質(zhì)的切削液通過(guò)地溝或管道流回切削液廢液處理系統(tǒng)進(jìn)行再處理，廢液所含雜質(zhì)等進(jìn)行收集處理，環(huán)保型切削液的生物降解率可達(dá)90%～100%。切削液在使用過(guò)程中應(yīng)通過(guò)指標(biāo)檢測(cè)與維護(hù)，及時(shí)了解切削液的變化趨勢(shì)，保證加工的正常進(jìn)行，延長(zhǎng)切削液的使用壽命。

環(huán)保型切削液的使用成本及使用周期分析

環(huán)保型切削液在使用過(guò)程中不僅應(yīng)具有良好的環(huán)保性能，使用成本也應(yīng)合理。分別在軸承內(nèi)磨1，2車間的軸承磨削生產(chǎn)線中使用普通水基切削液和環(huán)保型切削液，均采用切削液循環(huán)再利用系統(tǒng)，通過(guò)廢液處理及切削液自身價(jià)格核算后發(fā)現(xiàn):使用環(huán)保型切削液生產(chǎn)線切削液的成本降低50%～60%。通過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，使用普通水基切削液的軸承內(nèi)磨1車間在1?4月和10～12月切削液微生物檢測(cè)后平均每2個(gè)月需要添加制劑一次，在5～9月切削液微生物檢測(cè)后平均每1個(gè)月需要添加制劑1次，每年更換1次切削液，廢液需要專門化處理;使用環(huán)保型切削液的軸承內(nèi)磨2車間通過(guò)監(jiān)測(cè)切削液微生物指標(biāo)后約每6個(gè)月需要添加制劑1次，2年更換1次切削液，且廢液可得到有效降解。所以，使用環(huán)保型切削液不僅降低對(duì)環(huán)境的污染，而且使用成本及使用周期均得到了改進(jìn)。

通過(guò)對(duì)比普通切削液與環(huán)保型水基切削液的使用性能可知，環(huán)保型水基切削液的潤(rùn)滑、防銹性能良好，可以提高軸承內(nèi)、外圈的加工精度及表面質(zhì)量，降低使用成本，在廢液處理、使用周期及職業(yè)健康安全方面正朝著綠色方向發(fā)展。

（來(lái)源：公眾號(hào)“商機(jī)苑設(shè)備潤(rùn)滑管理咨詢”）