水基切削液具有冷卻效果好、可節(jié)約能源和提高工作效率等特點,日漸廣泛應(yīng)用于金屬加工工藝中,并且有逐步替代油基潤滑劑的趨勢。環(huán)保型切削液，由以下重量份數(shù)的原料制成：N-辛基吡咯烷酮2-6份、蓖麻油聚氧乙烯醚3-9份、松香甘油酯聚氧乙烯醚2-5份、磷酸3-9份、二聚酸3-4份、松香聚氧乙烯磺酸鹽15-25份和礦物油15-25份。其中尤以水基合成型切削液的優(yōu)異性更為突出。與傳統(tǒng)的含礦物油乳化液(乳化油型)和微乳化液(又稱半合成液)相比,高水基合成型切削液由于完全不含機(jī)械油,在清洗性、防銹性、冷卻性、加工可視性、性和穩(wěn)定性等方面都具有顯著的特點,而在國內(nèi)逐漸獲得廣泛的應(yīng)用。 本課題結(jié)合綠色制造的理念,分析了對切削液技術(shù)的新要求,探討了環(huán)保型切削液的發(fā)展趨勢,提出了研發(fā)新型切削液的評價指標(biāo)方法。為了保護(hù)環(huán)境,在研制過程中,限制使用對環(huán)境和人體有害的添加劑。

在切削液具有較好的潤滑、防銹、冷卻和清洗性能要求的條件下,自制和選用低毒、低污染的添加劑來制備環(huán)保型切削液。切削液的組分有聚乙二醇、乳化硅油、四二鈉、三、添加劑和蒸餾水。環(huán)保型生物降解添加劑(無毒型添加劑)是本課題重點研究與應(yīng)用的方向,并選用具有一劑多用功能的添加劑的,減少添加劑的使用種類。例如:有機(jī)硼酸酯類、鉬酸鹽等添加劑,進(jìn)一步減少切削液對環(huán)境和人體健康的危害。 本課題根據(jù)切削工藝對切削液性能的要求,選擇合適的添加劑。首先,合成和選擇綠色添加劑的主要添加劑的合成和選用:葵二酸三(合成)、十二烯基丁二酸、油酸三(合成)、硼酸酯,鉬酸鈉;其他選用添加劑:吐溫-80、碳酸鈉、硼砂、、苯甲酸鈉、BTA、無機(jī)消泡劑等。 因為現(xiàn)在多數(shù)研究者用正交法或其他科學(xué)方法,選擇一種切削液性能指標(biāo)為基礎(chǔ)研制切削液,只能在切削液滿足單一方面性能達(dá)到的基礎(chǔ)上,得到切削液的配方,很難滿足切削液的其他性能的要求。選擇各種添加劑的基礎(chǔ)上,根據(jù)切削工藝的要求和國家標(biāo)準(zhǔn),選擇主要的實驗指標(biāo):外觀、存儲安定性、透明度、pH值、消泡性、表面張力、腐蝕性、潤滑性。按照正交法分成幾種配方方案,然后對各配方方案的性能進(jìn)行測試,并把模糊數(shù)學(xué)的一級數(shù)學(xué)模糊模型應(yīng)用到配方的優(yōu)化,后研制出綜合指標(biāo)的環(huán)保型水基切削液配方。

選擇的防銹劑硼酸酯、三與三油酸皂,按照一定比例復(fù)配,使切削液的防銹水平達(dá)到生產(chǎn)要求。同時，因受到生物穩(wěn)定性或乳化液穩(wěn)定性的影響，槽箱的使用壽命也會減少。通過實驗調(diào)整,表面活性劑聚乙二醇合成乳化劑與復(fù)合多元醇酯PE-25的質(zhì)量比為1:1時,硼酸酯、三、三油酸皂的質(zhì)量比為3:2:1混合形成的復(fù)配型防銹劑,添加量為20%,可滿足各類工件的防銹所需。納米材料選用納米氧化鉬,用量為0.4%質(zhì)量比,不僅極壓型得到滿足而且近乎取代傳統(tǒng)極壓劑,大幅度降低成本,消泡劑選為市場在售的消泡劑118,添加量為0.3%以上,能確保切削液穩(wěn)定的同時,滿足消泡要求。終,確定水性環(huán)保納米切削液的配方:復(fù)合多元醇酯PE-25為8-15%;表面活性劑聚乙二醇合成乳化劑為10-15%;復(fù)配型防銹劑為17-20%;消泡劑B118為0.3-0.5%;納米氧化鉬為0.1-0.4%。切削液按GB/T6144-2010質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行測試,符合國標(biāo)要求。此次配方設(shè)計為工廠橫向項目。在實際應(yīng)用中植物基切削液比原本石油基切削液更易滋生細(xì)菌,不利于工人生產(chǎn)加工環(huán)境,有悖于環(huán)保理念,故在應(yīng)用中的用水采用堿性電解水,不僅抑制有害細(xì)菌滋生,而且提高切削液的冷卻與清洗的能力。切削液凈化裝置是一臺針對切削液廢液處理的機(jī)器設(shè)備,利用臭氧殺菌與微孔薄膜的高吸附功能,對切削液廢棄液進(jìn)行分離處理,使切削液廢棄液得到回收利用,解決了實際應(yīng)用中切削液廢液的處理難題,大幅度節(jié)約了企業(yè)成本,符合環(huán)保經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展的理念。