[发明专利]全合成水性不锈钢切削液、制备方法及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性金属加工润滑防锈技术领域，特别涉及一种全合成水性不锈钢切削液的制备及其使用方法。

背景技术

不锈钢具有高强度、高耐磨性和低膨胀系数等优点而得到广泛应用。由于不锈钢在机械性能方面具有高的抗拉强度、屈服强度、延伸率和冲击值,而且其高温强度和硬度亦高,另外,不锈钢还具有很高的耐腐蚀和耐高温等特点。因此,它被广泛地应用于机械、石油化工、电子仪表、国防等工业部门。在物理性能方面其导热点较低,由于这些性能,使其切削加工具有以下四个特点,即:①切削力大,②切削温度高,③粘刀现象严重,④加工硬化趋势强。由于以上的切削特性,不锈钢在切削过程中表现出切削功率消耗大,切削温度高,出现刀具寿命短和加工工件表面质量低等现象。

一般材料的切削加工是流体润滑和边界润滑相混存在。流体润滑是指运动着的两个物体表面被连续的润滑剂膜完全分离,阻止了物体间直接摩擦。对于不锈钢等难加工材料,在切削加工时,切削力大,刀具面和切屑间的垂直应力,一般可达数万牛顿。在这样高的压力下,润滑剂膜完全被压破,刀具和切削发生直接摩擦,得不到流体润滑因而近似于边界润滑状态。因此,对于不锈钢这种难加工材料,它在切削加工时是以边界润滑为主的。在切削加工中,影响边界润滑的因素很多,润滑剂的油性和极压性能是主要因素之一,润滑剂的油性是靠其极性分子在金属表面的吸附作用实现的,由于不锈钢在切削加工时的切削温度高,在高温下,这种不大的吸附力易被破坏而使其油性失去作用,出现金属间接触摩擦,造成严重磨损。为了保证边界润滑膜不被破坏,需要向润滑剂中加入极压添加剂。极压添加剂与金属摩擦而发生反应,生成相应的化合膜;该膜在高温下能维持切削和刀具的润滑,从而减少刀具磨损,提高加工质量,因此切削不锈钢材料要求采用含有极压添加剂的切削液。此外,由于切削不锈钢时切削力大,产生的切削热也大,因此,切削液还必须具有优良的冷却性能,使加工过程得到充分冷却,以保证工件的加工精度及一定的刀具寿命。所以,针对不锈钢的切削特点,其切削液必须具有优良的润滑、冷却性能和渗透能力,还应具有一定的防锈清洗性能。

不锈钢材料的导热系数低，而且高温硬化现象严重，切削过程中产生的切削热不能及时的排除，使工件表面和刀具表面的温度升高，由于其高温硬度高、合金中含有许多高熔点、高激活能的组元、原子结构比较稳定等特点，从而使干切削过程中产生较大的切削力。用于不锈钢的切削液可分为非水溶性和水溶性两大类。就冷却性来看,油溶性切削液的冷却效率是很低的。对于不锈钢切削,由于它自身具有导热点低的特点,所以油性切削液不易进行有效的冷却。

在实际操作中往往会由于加工余量大、产生热量多未能及时散热而使切削油冒烟,从而影响加工。水溶性切削液能迅速传散切削时产生的热量从而达到理想的冷却效果。水溶性切削液又分为乳化液和合成液两种,合成液虽然在冷却性能方面是最优的,但其润滑性却较差,在加工中较难形成理想的润滑膜、容易产生刀具面与工件之间的直接接触而形成所谓的干摩擦,使刀与屑之间接触长度变长,剪切角变小,从而增加切削难度。所以它很难满足在切削时以边界润滑为主的不锈钢切削加工的要求。乳化油的润滑性和冷却性介于油剂和合成液之间,但普通乳化油由于含油量大使得冷却性一般、较易腐败发臭,故难以满足不锈钢加工的特殊加工要求。

因此，需要一种用于不锈钢加工过程中的切削液，其润滑性能、抗腐蚀性能和清洗性能能够长期匹配，解决不锈钢加工过程中润滑问题；解决刀具磨损问题；解决废液排放的环保问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种全合成水性不锈钢切削液、制备方法及其使用方法，用于不锈钢加工过程中的切削液，其润滑性能、抗腐蚀性能和清洗性能能够长期匹配，解决不锈钢加工过程中润滑问题；解决刀具磨损问题；解决废液排放的环保问题。

本发明的全合成水性不锈钢切削液，切削液原料按重量份包括以下组份：10-30份水性不锈钢极压润滑剂、1-5份辛葵酸、1-2份硼酸三乙醇胺酯、1-10份聚乙二醇、1-5份阳离子季胺盐金属细屑沉降剂、5-10份二羧酸盐基复合物防锈剂、1-5份单丁醚偶合剂、0.1-1份抗硬水剂、0.01-0.1份消泡剂、蒸馏水31.9-79.89份；

所述水性不锈钢极压润滑剂原料按重量份包括以下组份：20-30份的三乙醇胺、12-18份硫化脂肪酸酯、6-9份的辛葵酸和三乙醇胺2倍的蒸馏水。