油性添加劑和極壓添加劑
油性添加劑主要應用于低壓低溫邊界潤滑狀態(tài),它在金屬切削過程中主要起滲透和潤滑作用,降低油與金屬的界面張力,使切削油很快滲透到切削區(qū),在一定的切削溫度作用下進一步形成物理吸附膜,減小前刀面與切屑、后刀面與工件之間的摩擦。
在極壓潤滑狀態(tài)下,切削油中必須添加極壓添加劑來維持潤滑膜強度。常用的極壓添加劑是含硫、磷、氯、碘等的有機化合物,這些化合物在高溫下與金屬表面起化學反應,生成化學吸附膜,它比物理吸附膜的熔點高得多,可防止極壓潤滑狀態(tài)下金屬摩擦界面直接接觸,減小摩擦,保持潤滑作用。常用極壓添加劑如下:
(1)硫化極壓添加劑:在切削油中引入硫元素有兩種方式,一是用元素硫直接硫化的礦物油,叫硫化切削油;二是在礦物油中加入含硫的添加劑,如硫化豬油、硫化烯烴和硫化脂肪酸酯等,制成極壓切削油。硫化切削油對銅及銅合金有腐蝕作用,加工時氣味大,已逐漸被極壓切削油所代替。含硫的極壓切削油在金屬切削過程中和金屬起化學反應,生成硫化鐵。硫化鐵沒有像氯化鐵那樣的層狀結構,比氯化鐵摩擦系數大,但熔點高(硫化鐵熔點1193℃,二硫化鐵熔點117l℃),硫化膜在高溫下不易破壞,故切削鋼件時,能在1000℃左右的高溫下,仍保持其潤滑性能。
(2)氯化極壓添加劑:常用的含氯極壓添加劑有氯化石蠟(氯含量為40%~50%)、氯化脂肪酸或酯類等。氯的化學性能活潑,在200~300℃時即能與金屬表面起化學反應。氯化物的摩擦系數低于硫化物,故含氯極壓添加劑具有優(yōu)良的潤滑性能,含氯極壓添加劑的切削油約可耐600℃的高溫,特別適合于切削合金鋼、高強度鋼、鉬以及其他難切削材料。氯化石蠟等有腐蝕性,必須與油溶性防銹添加劑一起使用。有的資料認為含氯添加劑的重點應放在四氯化碳這一類高揮發(fā)性的添加劑,因為它能滲入切屑、工件與刀具界面間的微裂縫中,同時又能防止冷焊磨損的發(fā)生。但因四氯化碳會揮發(fā)出有害氣體,所以國內很少采用。
(3)磷化極壓添加劑:在切削油中,常用的含磷添加劑是有機磷酸酯或硫代磷酸鋅。這類添加劑有中等的極壓性能,與鋼鐵接觸即被吸附,并起化學反應,生成磷酸鐵化學潤滑膜,降低摩擦、減小磨損的效果比含硫、含氯的極壓添加劑更為良好。
為了得到效果較好的切削油,往往在一種切削油中加入上述的兩種或三種添加劑,復合使用,以便切削油迅速進入高溫切削區(qū),形成牢固的化學潤滑膜。
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防銹添加劑
(1)水溶性防銹添加劑:水溶性防銹添加劑的品種很多,其中以亞硝酸鈉在乳化液和水溶液中的應用較為廣泛。亞硝酸鈉基本上沒有潤滑性能,在堿性介質中對鋼鐵有防銹作用,用量一般控制在0.25%左右,濃度再高則對操作者皮膚有害。亞硝酸鈉的防銹作用,對有色金屬(如銅、鋁及其合金等)無效,甚至起腐蝕作用。加工銅的乳化液或水溶液,宜用苯駢三氮唑為防銹添加劑,加入0.01%~0.1%即見效果。應當注意,水溶性防銹添加劑用于乳化液時,用量不宜過大,因為它們大多是電解質,用量過大會破壞乳化液,致使油水分離。
(2)油溶性防銹添加劑:油溶性防銹添加劑主要應用于防銹乳化液,也有用于切削油的。在使用過程中,常常將各種具有不同特點的防銹劑復合使用,以達到綜合防銹的良好效果。如添加氧化石油酯及其皂類,能提高耐大氣腐蝕性能;添加胺類,能提高油脂的抗氧化性,中和酸性物質,添加羊毛脂及其皂類,能提高吸附性。
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防霉添加劑
切削油長期使用以后,容易變質發(fā)臭,這是由于細菌繁殖的結果。只要加入萬分之幾的防霉添加劑,即可起到殺菌和抑制細菌繁殖的效果。但防霉添加劑會引起操作者皮膚起紅斑、發(fā)癢等,所以一般不用。
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抗泡沫添加劑
切削油中一般都加入防銹添加劑等表面活性劑,這些物質增加了混入空氣而形成泡沫的可能性。如果泡沫過多,會降低切削油的效果。若加入百萬分之幾的抗泡沫添加劑(如二甲基硅油),可以有效地防止形成泡沫。在高速強力磨削時,由于會產生比較多的泡沫,所以必須在磨削液中添加適量的抗泡沫劑,并作消泡試驗。