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J-298铝合金切削液的研究
作者:佚名    技术进步来源:本站原创    点击数:6284    更新时间:2011/11/17

 

J-298铝合金切削液的研究

罗永秀

摘   要:  为了研制开发高性能合成型铝合金切削液,对常用的合成液用润滑添加剂进行了一系列配方及性能评价试验,确定了以T-281添加剂为主润滑添加剂配制的合成切削液J-298:T-281 20%、F-124J 40%、苯甲酸2%、硼胺5%、苯骈三氮唑1%、消泡剂0.2%、自来水余量。试验表明:J-298切削液具有较好的抗硬水性和较高的油膜强度,对铝合金有较好的适应性,对铸铁件有较好的防锈性,经加工中心6个多月使用,未见腐败变质现象,有较好的生物稳定性。

 

关键词 :  合成切削液   铝合金   润滑添加剂

1.   概述

以水为介质的切削液有乳化型切削液、微乳化型切削液和合成切削,前两者有较好的润滑性和对铝合金的适应性,在铝合金切削加工中应用较普遍,然而因其中含有矿物油,在使用过程中始终受到腐败变质问题困扰,不含矿物油的合成型水基切削液渗透性强,冷却性好,使用寿命长,切屑易分离,加工件易清洗,是低碳经济的必然选择。然而,由于添加剂的原因,目前商品合成切削液的润滑性和对铝合金的适应性难以满足该行业对高品质合成切削液的综合性能要求。因此,尽快研制开发高性能合成切削液,取代乳化和微乳化切削液,已成为金属冷加工领域的重要课题。我们通过反复试验及现场应用考核,研制开发了抗硬水性能和生物稳定性均较好的J-298合成切削液,适合于铝合金及黑色金属切削加工,现介绍如下。

 

2.   试验方法

 

基于金属切削加工冷却润滑理论和防锈作用机理,结合金属加工液的研制开发经验,我们设计了一系列配方,通过主要性能评价确定水溶性润滑添加剂、防锈添加剂的种类和在配方中的用量。

抗硬水试验:将合成物用自来水配制成5%的水溶液,加入计算量的钙离子,使 为400ppm(相当于CaCO3 1000 ppm),取200mL装入250mL白色广口瓶中,常温下加盖存放24h,观察溶液的外观。

防锈试验:GB/T 6144

腐蚀试验:GB/T 6144

油膜强度试验:GB/T3142

外观: 目测

最后作应用考核。

      

 

3.   试验结果及讨论

 

3.1 配方试验

   合成切削液通常由润滑添加剂、防锈添加剂、缓蚀剂、生物稳定剂、pH调节剂、消泡剂等配制而成,其油膜强度主要取决于配方中所用的润滑添加剂,这类添加剂有羧酸盐(酰胺)类、聚醚化合物、太古油和硼胺化合物等,我们首先对各种水溶性润滑添加剂作单因素试验,选定润滑添加剂,然后对各组分进行优化试验。部分试验结果如下:

 

表1. 水溶性润滑添加剂单因素试验

编      号

1

油 酸

2

二聚酸

3

太古油(60%)

4

PEG400

5

聚 醚

2040

6

T-281

油酸

10

0

0

0

0

0

二聚酸

0

10

0

0

0

0

太古油(60%)

0

0

10

0

0

0

PEG400

0

0

0

10

0

0

聚醚2040

0

0

0

0

10

0

T-281添加剂(商品)

0

0

0

0

0

10

F-124J防锈剂(商品)

35

35

35

35

35

35

消泡剂

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

苯骈三氮唑

1

1

1

1

1

1

自来水

余量

余量

余量

余量

余量

余量

母液外观

半透明

透明

透明

透明

透明

透明

5%

外观

开始透明

片刻浊

开始透明

片刻浊

开始透明

片刻半透明

透明

透明

透明

抗硬水性

析皂

析皂

析皂

不析皂

不析皂

不析皂

消泡性  (ml/10min )

>2

>2

>2

<2

<2

<2

防锈性

一级灰口铸铁  单片

               叠片

48h 无锈

8h  无印

48h 无锈

8h  无印

48h 无锈

8h  轻印

48h 锈

8h  重印

48h 锈

8h  重印

48h 无锈

8h  无印

腐蚀试验(55℃,) 

一级灰口铸铁

            Ly12铝

24h 无锈蚀

8h  无锈蚀

24h 无锈蚀

8h  无锈蚀

24h 无锈蚀

8h  无锈蚀

24h 无锈蚀

8h  无锈蚀

24h 无锈蚀

8h  无锈蚀

24h 无锈蚀

8h  无锈蚀

四球PB值(N)

<720

<720

/

<400

<400

760

*注:J-281添加剂是植物油经羧基化和酰胺化制得的水溶性防锈润滑添加剂。F-124J防锈剂是有机水溶性防锈剂。

 

上述试验表明: 油酸、二聚酸和太古油这些含较长碳氢链的阴离子型添加剂抗硬水性较差,聚醚类化合物虽抗硬水,但油膜强度低,也不利于防锈,T-281添加剂有较好的抗硬水性和较高的油膜强度。为了优化合成切削液中各种成分的配比,在上述试验的基础上对主要添加剂及其用量作一列配方试验,配方中的因素和水平见表2.

 

       表2  配方试验因素位级表
因  素

水  平

T-281

      (wt.%)

   F-124J

(wt.%)

苯甲酸

(wt.%)

硼胺

(wt.%)

1

10

30

0

0

2

15

40

2

5

3

20

50

4

10

       注: 1. 硼胺: 硼酸/一乙醇胺=1/1 (质量比)

          2. 消泡剂:0.2%.  BTA: 1%

 

       通过对配方样品外观、防锈性、腐蚀试验等综合评价,最终确定了较理想的配方J-298,详见表3。

 

 

 

 

 

 

 

                     表3  J-298切削液配方及理化性能

配方组成

T-281水溶性防锈润滑添加剂

20

F-124J水基防锈剂

40

苯甲酸

2%

硼胺

5%

苯骈三氮唑

1

消泡剂

0.2

自来水

余量

母液

外观

浅黄色透明水液

pH值

8~9

密度(20℃ kg/m3

>1050

5%

外观

透明水液

pH值(pH广泛试纸)

8~9

消泡性(ml/10min )

<2

防锈性    一级灰口铸铁  单片

                        叠片

48h无锈

8h无印

腐蚀试验(55℃,)  一级灰口铸铁

                     Ly12铝

24h 无锈蚀

 8h  无锈蚀

四球PB值(N)

780

 

3.2 应用考核

 

我们在实验室对J-298切削液配方多次试验性能较稳定的基础上,批量生产供有关工厂使用,结果如表4所示。

4   J-298切削液的应用结果

序号

时间

加工对象

结果

1.        

 

20100514~20111030

汽车制动泵配件(铝合金)

(民营企业,加工中心)

原用乳化切削液,有时换液后2周就腐败变质。

改用J-298后,使用中的自然消耗按5%补加新液,未发腐败变质现象。

2.        

 

20110405~20111030

摩托车制动泵部件(铝合金)

(台资企业,加工中心)

原用乳化液致操作者过敏,周末会发嗅,

自20110405始用本品至-今,高温高湿南方夏季未变质现象,操作者未反应过敏现象.,加工表面质量与原用乳化油相当.。

3.        

 

20110408~20111030

飞机座椅配件加工(铝合金)

(军工企业,进口五轴加工中心)

原用微乳化液易会霉变腐败。采用本品后润滑性更好, 夏季未发生霉变现象

4.        

 

20110408~20111030

汽车离合器配件()

 

取代原用乳化液。使用寿命长,清洗性好。

5.        

 

20110603~20111030

车用座椅配件()

(军工企业,加工中心)

原用普通乳化油,每把刀具可加工100件。改用J-298B后,每把刀具可加工400件,受到操作者欢迎,现该车间所有加工中心均已换成J-298B。

6.        

 

20110504~20111030

发动机缸体(铸铁)

(VM600加工中心)

原用乳化液,易腐败变质,工件不易清洗。

改用5%的J-298后,未发生腐败变质现象,工件易清洗。

 

上述应用结果表明:J-298合成切削液有较好的润滑性、清洗性和生物稳定性,对铝合金有较好的适应性,对铸铁也有较好的防锈性,上述各厂在应用过程中未反映操作者皮肤过敏现象。

 

 

4.   结束语

试验结果表明:选用合适的水溶性润滑添加剂可以获得高品质的合成切削液。本研究以T-281添加剂为主润滑添加剂配制的合成切削液J-298有较好的抗硬水性、较高的油膜强度、较好的生物稳定性和清洗性,对铝合金、铸铁和钢均有较好的适应性。

J-298切削液在集中供液系统中的应用有待深入。

 

   参考文献     

 

 

 

Investigation on the Synthetic Al-Alloy Working Fluid J-298

                                     Luo Yongxiu 

Abstract:  In order to develop a synthetic Al-alloy working fluid with high quality,some water sluble lubricating additives offen used in metal-working fluids were tested and judged respectively. The developed synthetic Al-alloy woring fluid J-298 ,which consists of T-281 20%,F-124J 40%,benzonic acid 2%, alkylamine-boride 5%, BTA 1%, defoamer 0.2% and water balance, is good in hard water resistance and lubrication, bacteriostable, suitble for Al-alloy , mild steel and cast iron

 

Keywords: synthtic metal working fluid ,     alumminum-alloy ,  Lubricating Additive

 

 

 

 

 

 

 

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