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金属材料切割加工技术无法满足各种合金材料切割需求

在金属材料切割加工中,通常使用金属切割加工用油剂,其目的在于延长用于加工的钻头、立铣床、刀具、磨具等工具的寿命,提高被加工物的表面精度,以及由此提高加工效率,从而提高机械加工的生产性。合理选用切削液,可以有效地减小切削过程中的摩擦,改善散热条件,降低切削力、切削温度和刀具磨损,提高刀具耐用度和切削效率,保证已加工表面质量和降低产品的加工成本。在传统的金属材料切割加工过程中,需要使用大量切削液浇注在切削区,以起到冷却、润滑、排屑等作用。

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而随着人们对环境保护意识的提高,人们开始意识到切削液对环境的巨大负面影响,这就需要一种对环境污染最小以及对资源利用率最高的绿色制造技术。无污染,环境友好的切色制造技术就成为了21世纪机械行业在研究焦点。金属材料干式切削及削存在对环境无污染。对人体无危害,形成的切屑干净,易回收,省去了切削液及相关费用等优点。但于金属材料切削加工需要具有较好性能的刀具和相应的制冷设施,这就使得总成本提高,所以干切削在实用化方面存在缺乏润滑性、切削温度高等不容忽视的弊端。而准干切削技术即可满足加工要求,又可使与切液相关的费用降至最低。而把切削油与压縮空气以雾状的形式喷向切削区的喷雾切削方式是准干式切削方式的代表。


目前已有研究金属材料喷雾供给方式润滑冷却的切削油,极微量油剂供给式切削磨削加工用兼滑动面用油剂以及使用该油剂的极微量油剂供给式切削,磨削加工方法,该油剂以油剂总量为基准,含有30质量%以上的合成酯,合成酯为选自碳原子数124的一元醇和碳原子数210的多元酸的1种或2种以上的混合物与选自碳原子数224的一元酸、碳原子数216的二元酸以及偏苯三酸的1种或2种以上的混合物的合成酯,其中不包括具有3个碳原子数513的直链烷基的甘油三癸二酸酯、以及具有2个碳原子数410的直链烷基或碳原子数413的支链烷基的碳原子数612的二元酸二酯。但是,这种油剂只能使用于普通钢材、铜、铝等切削温度较低的金属材料切割加工,用于难加工金属时,无法承受极高的切削温度和极高的切削阻力,以致使用效果不明显。

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然而,随着科学技术和机械加工工业不断发展,一些金属材料新型、高性能的工程材料如不锈钢、钛合金、镍基合金、高硅铝合金、高温合金等得到广泛应用。这些材料大都属于切削加工性很差的难切削材料,这就给切削加工带来了难题。在难切削材料中,有的硬度高达6570HRC,抗拉强度比45号钢(切削参考钢)的抗拉强度高三倍左右,造成切削力比切削45号钢高200%250%;有时材料导热系数只有45号钢导热系数的1/41/7或更低,造成切削区热量不能很快传导出去,形成高的切削温度,限制切削速度的提高;有的材料高温硬度和强度高,有的材料加工硬化的程度比基体高50%200%,硬化深度达0.10.3mm,造成切削的困难;


有的材料化学活性大,在切削中和刀具材料产生亲和作用,造成刀具产生严重的粘结和扩散磨损;有的材料弹性模量极小和弹性恢复大及延伸率很大,更难于切削。因为,在金属材料切削各种难切削材料时,要根据所切金属材料各自的性能与切削特点与加工阶段,选择能承受高温和高负荷的切削液,以改善难切削材料的切削加工性,而达到加工的目的。因此,研究开发出一方面能承受极高温和极高负荷而具有极高的使用性能指标,以致使用量极少即能达到甚至优于传统大量浇注供液方式的加工效果;另一方面,对生态环境不造成危害,或在一定程度上为环境所容许,即是使用量极少并对环境友好喷雾切削油,具有非凡意义。


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