延長金屬切削乳化液壽命的途徑
乳化液的化學(xué)性能
乳化液的種類及特性
乳化液根據(jù)其不同的原液可以分為乳化油、合成乳化液和微乳化液。乳化油由乳化劑、礦物油、油性劑、防銹劑等組成。其中油性劑作潤滑油之用，防銹劑有利于改善加工件的短期防銹，礦物油的存在是作為油性劑、防銹劑的載體。乳化油由于其組成是個多相體系，兌水后的乳化液是個熱力學(xué)不穩(wěn)定的體系，導(dǎo)致分散相顆粒直徑隨分子運動而增大，造成析油、乳皂，油皂覆蓋乳化液表面，溶液因“呼吸”不暢而變質(zhì)發(fā)臭。
合成乳化液因其含有有機水溶性潤滑油和防銹劑，不含礦物油，不受相平衡值的限制，所以性能穩(wěn)定，使用周期長，和乳化油相比更清潔，冷卻性能也好。但也有缺陷：
缺乏礦物油及其乳化平衡性，使配制后的乳化液清洗性能變差，且易造成機床導(dǎo)軌面生銹;只引入了單一的水溶性類防銹劑，難以滿足工件的防銹需要;由于其潤滑劑也是單一的水溶性潤滑油，難以適用于高光潔度表面，因此其最終不能全部取代乳化油。
微乳化液利用相平衡技術(shù)，合成相應(yīng)的油性劑、極壓劑、乳化劑，同時添加適量的礦物油、水性防銹劑和油性防銹劑等，充分發(fā)揮了各種成分的協(xié)同效應(yīng)，使微乳化液具有良好的自消泡性能和防銹性能，又由于微乳化液同時含有連續(xù)相、分散相的油性劑，極壓劑，故能有效滿足各種加工的需要，其實用功效顯著。但是其價格相對昂貴，不適用于大量使用和集中處理。
乳化液的主要功能及其影響因素
乳化液的主要功能有冷卻、潤滑、防銹等，不同的化學(xué)性能對其功能都有一定的影響。冷卻功能主要是冷卻工件和刀具，減少工件變形，提高加工精度，延長刀具壽命，進而能加大切削速度和進給量，提高生產(chǎn)率。水基的合成乳化液冷卻性能相對較好，但如受雜油、污垢污染或有油乳析出，會降低冷卻性能。冷卻性能還和乳化液系統(tǒng)的設(shè)計，如乳化液流量、施加方式和系統(tǒng)容積等有關(guān)。
現(xiàn)有的乳化液中均加有各種潤滑添加劑，如脂肪酸油、酰胺酯、聚合物等，它們可起到邊界潤滑、極壓潤滑的作用，能有效降低工件、切屑和刀具之間的摩擦，提高加工精度和表面光潔度，延長刀具壽命。
乳化液的防銹功能主要來自配方中的有機胺鹽或無機鹽類防銹添加劑及鈍化劑，它對工件的防銹保護僅為工序間的防銹，一般為一周左右，并視環(huán)境溫度和濕度而不同，此外也防止機床的銹蝕。乳化液有一個最低防銹粘度，它視產(chǎn)品而異，一般約4%。如配液中的Cl-含量較高，則Cl-會穿透金屬表面鈍化膜，造成工件點蝕，此時應(yīng)適當(dāng)提高其使用濃度。
2乳化液的處理系統(tǒng)
乳化液的處理系統(tǒng)有兩種：集中循環(huán)系統(tǒng)和單機循環(huán)系統(tǒng)，本文著重論述集中循環(huán)系統(tǒng)。集中循環(huán)處理乳化液的系統(tǒng)，其性能指標易于控制，質(zhì)量易于保證，使用壽命延長。處理系統(tǒng)可保證整個生產(chǎn)線，乃至整個車間乳化液供應(yīng)的穩(wěn)定，提高加工質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率，同時集中循環(huán)系統(tǒng)可相對改善工作環(huán)境，廢液與切屑的集中處理，可節(jié)省人力和物力，降低勞動力成本。
系統(tǒng)組成與流程一個典型的乳化液集中循環(huán)系統(tǒng)由液槽、過濾、維護、管道、配液、電氣自動控制等子系統(tǒng)組成。乳化液由管道通過車間內(nèi)供液系統(tǒng)輸送到機床或自動線，并將切屑沖到回液系統(tǒng)，在壓力噴嘴的作用下，切屑和乳化液混合體經(jīng)架空或地下管道系統(tǒng)流回液槽。在液槽系統(tǒng)中的乳化液先進行粗過濾，較大的切屑由刮板輸送機送到集屑箱內(nèi)，然后乳化液再由泵送入過濾系統(tǒng)進行精過濾，兩次過濾后的再生凈液重新送回車間。
主要子系統(tǒng)功能剖析乳化液集中處理系統(tǒng)的核心是過濾系統(tǒng)。目前用于乳化液集中過濾的形式很多，有沉淀、磁性過濾、縫隙式過濾、重力紙帶過濾、正壓紙帶過濾、負壓紙帶過濾、渦旋分離等，還有用這些形式組合進行的多級過濾。在各種形式中，沉淀與縫隙式過濾精度低，卻能滿足大流量的使用要求。渦旋分離過濾精度高，但不能滿足大流量的需要。常用的集中循環(huán)系統(tǒng)均采用先沉淀過濾，再進行正壓或負壓紙帶過濾的兩級過濾形式，這樣就兼顧了過濾精度和過濾量。
集中循環(huán)系統(tǒng)的另一個優(yōu)點是采用了壓力、流量的自動控制。為了保證整個系統(tǒng)乳化液供應(yīng)壓力和流量的穩(wěn)定，在供液管路上設(shè)置壓力、流量自動控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由壓力傳感器、流量傳感器、電動蝶閥以及PC控制器組成，當(dāng)車間內(nèi)使用乳化液的設(shè)備數(shù)量變化時，管道中的壓力也產(chǎn)生變化，壓力傳感器就會發(fā)出信號，信號通過控制器反饋到安裝在旁路管道上的電動蝶閥上，蝶閥將自動調(diào)節(jié)開啟度來調(diào)節(jié)流量，使車間管道系統(tǒng)內(nèi)的壓力穩(wěn)定。
配液和維護系統(tǒng)是集中循環(huán)系統(tǒng)必不可少的輔助系統(tǒng)，也是延長乳化液使用壽命的保障系統(tǒng)。配液系統(tǒng)由配液槽與配液泵及相應(yīng)的管道和調(diào)節(jié)閥組成，可根據(jù)設(shè)定的數(shù)值，按5%~13%的濃度進行自動配液。維護系統(tǒng)包括增氧裝置、除油裝置、高壓清洗裝置等，可對液槽中的乳化液進行定期增氧、去除油污等，以抑制厭氧菌的生長以及避免油污對乳化液的腐蝕。在液槽換液時，應(yīng)及時清洗液槽，盡量避免殘留細菌的污染。
3乳化液的維護管理
維護管理乳化液的目標是使其pH值、濃度配比、含菌量等技術(shù)指標均在設(shè)定的范圍內(nèi)，從而達到延長使用壽命的目的。根據(jù)我院在不同企業(yè)的實踐證明，性能再好的乳化液，如不注意日常的維護管理，也不能長期保持其性能，反而會縮短使用壽命;而性能一般的乳化液，如注意維護管理，也能長期保持其性能。
乳化液的維護管理包括：日常維護和定期維護。
日常維護要求每天都要對水質(zhì)、系統(tǒng)清潔度、系統(tǒng)液量進行檢測。配液可以用自來水，但硬度為150ppm左右。系統(tǒng)清潔度的保持對乳化液的性能穩(wěn)定十分重要，系統(tǒng)清潔主要是除油污，因此每天都必須進行清潔。由于生產(chǎn)過程會帶走部分乳化液，所以每天要及時補充，使系統(tǒng)總液量不變。補液時應(yīng)注意倒入液槽的位置要低、速度要慢。此外，在較長的停止使用期間(如雙休日和國定假日)，乳化液系統(tǒng)仍需定時循環(huán)、攪拌或通入空氣，或加殺菌劑、補充添加劑等，以防止乳化液中厭氧菌的大量繁殖，導(dǎo)致乳化液變質(zhì)。
定期維護，要求定期檢測乳化液的pH值、濃度、細菌含量等，如有變化及時采取相應(yīng)的措施。乳化液pH值一般為9.0，呈堿性，以防止機床的銹蝕，同時也為了控制細菌和真菌的滋長。使用中乳化液的pH值會慢慢降低，所以必須及時加入調(diào)整劑。一般乳化液的常用濃度范圍為5%~13%，濃度過高泡沫多，成本也高，剌激皮膚，冷卻性差;濃度過低則防銹性能、抑制細菌能力和潤滑性都變差。導(dǎo)致濃度下降的原因很多，如水硬度高、乳脂和油脂析出、細菌污染、乳化劑消耗、冷卻液不穩(wěn)定等，視情況及時補加新液，并添加殺菌劑。應(yīng)規(guī)定每2周測一次細菌含量，細菌繁殖會消耗掉乳化劑，使油脂和乳脂析出，乳化液濃度和潤滑性能下降。親氧菌呼出CO2，使乳化液pH值下降。防銹性能變差;厭氧菌會產(chǎn)生H2S，產(chǎn)生臭味。合成乳化液雖不易滋長細菌，但有真菌滋長。當(dāng)細菌數(shù)≥105/ml，或pH值、濃度有較大變化時，必須加原液或殺菌劑調(diào)整。
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