金属切削液的报废原因及其处理技术
金属切削液的报废原因及其处理技术
- 2020/8/22 15:20:02
切削液是一种用在金属加工和制造过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体，具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能和防腐功能等特点。切削液可分为油基切削液和水基切削液。
据统计，目前油基切削液的使用量占总量的20%，水基切削液占80%。我国金属加工切削液的市场总需求已超过100万吨，其应用领域为金属切削38%、加工成型36%、部件防锈13%、热处理8%、其他5%。切削液主要应用在以下几个行业：汽车制造35%，机械制造35%，航天制造12%，模具加工10%，其他8%。
切削液在使用过程会因为杂质混入、温度升高和细菌微生物滋生等原因而失效变质。报废后的切削液成分复杂，处理难度大，一般先破乳预处理，再根据实际情况合理选择无害化或资源化回收处理工艺对废切削液进行有效处理，提高金属加工企业的环境效益和经济效益。
切削液报废的原因
切削液失效报废的原因有多种，最常见的原因有三种：
（1）引入杂质导致金属切削液变质在金属机械加工过程中会产生大量的金属碎屑，在切削液的清洗之下，这些碎屑就会混入其中，如果不及时处理，碎屑就会不断积累，使得切削液的润滑性能逐渐降低，甚至失去作用。
（2）温度升高导致金属切削液失效在金属机械加工过程中，当刀具对加工工件进行切削加工时，因摩擦运动温度升高；且金属碎屑容易与金属切削液中的某些添加剂发生化学反应放出热量，使得切削液的温度升高。这些热量会加快切削液的变质，最终失效变质。
（3）由于微生物滋生导致金属切削液失效，切削液储存不当容易使细菌等微生物大量生长繁殖，使得其中的油类物质生化分解变质而发臭。据统计，细菌微生物的大量繁殖极大的影响了切削液的循环使用，使得其使用寿命缩短65％-85％左右。油类物质是导致细菌微生物滋生的重要原因，而在金属机械加工过程中，机床设备中会有大量导轨油、液压油、主轴油等。当混入切削液之后就容易导致细菌微生物大量繁殖。
废切削液预处理方法
1）废切削液的预处理方法
切削废液因其成分复杂，化学稳定性好，故直接处理难度较大，一般需要做预处理。预处理主要是对废液进行破乳，以除去废液中油包水或者水包油中的油类物质。几种破乳方法比较，有酸析法、盐析法、混凝沉淀法。
2）废切削液的无害化处理方法
切削液废水在进行破乳预处理后，必须要进行深度处理才能排放，深度处理主要是去除废水中部分油类物质和溶解性有机物、悬浮物、氨氮等等。几种无害化处理方法比较，有水力旋流法、气浮法、吸附法、生化处理法、高级氧化法，详见表2。
3）废切削液的资源化处理方法
几种资源化处理方法，有土高温接触-无酸再生工艺、蒸馏-溶剂抽提-白土精制工艺、高温蒸馏法。
切削液在使用过程会因为杂质混入、温度升高和细菌微生物滋生等原因而失效变质。报废后的切削液成分复杂，处理难度大，一般先破乳预处理，再根据实际情况合理选择无害化或资源化回收处理工艺对废切削液进行有效处理，提高金属加工企业的环境效益和经济效益。
各种适宜的硬车刀具（金刚石刀具、CBN刀具、陶瓷刀具以及涂层硬质合金刀具等）实现了对淬硬钢(硬度为45~68 HRC)的硬车削。但金刚石刀具与铁基材料在高温下会发生化学反应，所以一般不用于切削轴承钢材料；陶瓷、硬质合金刀具在切削硬度大于50 HRC的淬硬钢工件时往往呈现出较弱的切削性能。因此，对于轴承钢的硬车削最适合的刀具材料还是各类CBN刀具。
虽然磨削在相对较高的进给速率下能产生良好的表面精度，但硬车在不使用冷却剂的条件下，采用较低的切削深度和进给速率（相比磨削），常规硬车削也能缩减高达60%的加工时间，材料去除率显著提高，加工表面精度与磨削相当甚至更好。另外，多步硬车削操作只需单次设定就足够，而磨削需要多次设定，这也有助于通过硬车削达到高精度。
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磨削与硬车
切削参数是影响切削力的重要因素。切削参数选择不当，会产生较高的切削力，影响表面加工精度，对刀具以及整个工序都不利。精硬车的切削条件与常规材料的车削有很大的不同，需要对切削力进行深入研究。
国内外大量的研究表明，在硬车削精加工中（切削深度一般小于刀尖圆弧半径/刀头半径），切深抗力（径向分量）远大于其他2个方向上的切削力，这有别于传统切削过程中径向力只有主切削力的0.3～0.5倍。因此在具有静、动态特性的类似加工系统中不能忽视硬车过程中的径向力。Alexandre对比了不同刀具(陶瓷刀具、不同CBN含量的PcBN刀具)切削轴承钢时，发现在三个方向上的切削力中，切深抗力最大，其次是主切削力和进给抗力。很多研究学者发现低速车削条件下，由于低温以及积屑瘤( BUE)的形成，在硬车过程中会出现较高的切削力。可能是由于高速切削产生较高的切削温度造成了工件材料的热软化，因此切削力会随切削速度的增加而减小。切削力随进给速度、切削深度以及刀头半径的增加而增加，而且切削深度对切削力的影响最大，进给量次之，切削速度的影响较小。大量科研人员致力于通过经验公式计算、建立理论模型以及有限元仿真等方法预测硬车削时产生的切削力，以期实现轴承钢的精密硬车削技术。反应在实际中就是对切削用量（切削速度、进给量、切削深度/背吃刀量）的优化选择。
1）切削速度的选择
针对不同的刀具、工件材料，切削速度的选择各不相同。在硬车削过程中，工件硬度较大，适当提高切削速度，有利于加大工件材料的软化效应，减小切削力。但当切削速度过高时，较大的切削温度会加剧刀具的磨损，使加工质量下降。当出现加热软化引起切削力减小时，切削速度会达到临界范围，因此，在所选参数范围内采用中等切削深度以及相对较低且适宜的切削速度，会更节能，如切削速度为200～250 m/min。
2）进给量的选择
过大的进给量会会引起切削振动，影响加工表面质量，因此应选择较小的进给量，如低速时0.06～0.09 mm/r，高速时不超过0.15 mm/r。
3）切削深度的选择
切削深度一般为0.10～0.25 mm，切削深度对切削力影响最大，切削力过大，增大加工变形，影响加工精度。