切削液(有时也统称为“冷却液”)是金属加工中至关重要的工艺流体。它的分类方式有多种,但最核心的是根据其化学组成和形态来划分。
以下是切削液的主要分类,从宏观到微观的详细说明:
一、 按形态和化学组成分类(最核心的分类法)
这个分类方法直接决定了切削液的基本性能、应用范围和成本。
1. 油基切削液
也称为切削油或纯油。是不含水分的矿物油、动植物油或合成油为基础,再加入各种添加剂制成。
* 主要特点:
* 优点:润滑性极佳,能有效减少刀具磨损,获得良好的加工表面光洁度;防锈性能好;易于维护。
* 缺点:冷却性能差(油的比热容低);易产生油烟,影响工作环境和工人健康;有火灾风险;成本通常较高。
* 适用场景:
* 低速、重负荷的加工,如拉削、攻丝、螺纹加工、齿轮加工等。
* 对工件表面质量要求极高的精加工。
* 加工有色金属(如铜、铝及其合金),避免与水发生反应。
2. 水基切削液
以水为主要成分(通常占90%以上),通过添加油性剂、防锈剂等浓缩液稀释而成。根据其在水中的状态,又可分为以下叁种:
(1) 乳化液
* 组成:由矿物油、乳化剂和添加剂组成。浓缩液加水后,形成乳白色的不透明液体(油以微小颗粒分散在水中,称为“水包油”型乳液)。
* 主要特点:
* 优点:冷却性能好(得益于水);有一定的润滑性;成本较低。
* 缺点:易受细菌、霉菌侵蚀而变质发臭;润滑性和防锈性不如油基切削液和半合成液;维护要求较高。
* 常见浓度:3% - 10%。
* 适用场景:适用于大多数中等负荷的加工,如车削、铣削、磨削等。
(2) 半合成液(微乳液)
* 组成:介于乳化液和合成液之间。含有少量矿物油(通常<30%),颗粒更细小,液体呈半透明或微带蓝光的透明状。
* 主要特点:
* 优点:兼具了乳化液的润滑性和合成液的冷却性、稳定性;不易变质,寿命较长;清洗性好,工件可见度高。
* 缺点:润滑性仍不如纯油;可能对某些涂层或密封件有影响。
* 常见浓度:3% - 8%。
* 适用场景:应用范围非常广泛,从中等负荷到重负荷加工均可,是现代加工中很常用的一种。
(3) 全合成液
* 组成:不含矿物油,由水溶性润滑添加剂、防锈剂、极压剂等化学物质组成。液体完全透明。
* 主要特点:
* 优点:冷却和清洗性能极佳;稳定性好,几乎不受细菌影响,寿命长;工作环境干净,工件可见度最好。
* 缺点:润滑性相对最差(虽然现代技术已大大改善);容易起泡;可能对机床油漆和人体皮肤有刺激性。
* 常见浓度:3% - 10%。
* 适用场景:高速、轻负荷的加工,特别是磨削加工;对冷却和清洗要求高的工序。
二、 按是否含“极压添加剂”分类
这个分类在上述各类切削液中都存在,主要针对加工难加工材料(如不锈钢、高温合金)时的重负荷、高温情况。
* 非极压型:适用于普通负荷的加工,如碳钢、铸铁的轻、中度切削。
* 极压型:添加了硫(S)、氯(Cl)、磷(P)等极压添加剂。在高温高压下,这些添加剂能与金属表面发生化学反应,形成一层高强度的润滑膜,防止刀具与工件在极端条件下直接接触,从而有效减少磨损。根据添加剂不同,可分为:
* 硫系极压剂:适用于极高负荷的加工,如拉削、齿轮切削。
* 氯系极压剂:润滑效果极好,但可能引起锈蚀和环境问题,应用逐渐减少。
* 磷系极压剂:多用于中等负荷,兼有抗磨作用。
三、 按用途和加工方式分类
这是一种更偏向应用的分类方式。
* 磨削液:通常指冷却、清洗和防锈性能突出的水基切削液(特别是全合成和半合成液),用于磨削加工。
* 切削油:特指润滑性要求高的油基切削液,用于重负荷切削。
* 攻丝油/攻丝液:特指含有高比例极压添加剂的切削液,用于攻丝、拉削等摩擦严重的加工。