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绿色切削液的必要性和可行性(二)

时间:2012-07-09 10:14来源:未知 作者:support 点击:

  还有切屑中带有残存切削液的问题。切削加工中使用的切削液,或多或少总会存留在切屑上,大量堆积的切屑带有的切削液会污染土壤,切屑再生利用时切削液有毒有害成分也会污染环境。

  针对切削液的安全、健康和环保问题,发达国家已制订了许多有关法律及标准,如美国劳动安全和保障国家机构规定,切削液油雾含量限制水平是5 mg/m3,现在则倾向于更严格:在不含有芳香烃(polyaromatic hydrocarbon)的切削液中限制为3mg/m3,对含有芳香烃的切削液则为0.5mg/m3;德国环保部门规定,某些切削液和带有残存切削液的切屑必须作为有毒有害废物处理。这些法规对切削液生产者、使用者,都增加了生产成本,不利于激烈的市场竞争,因此有关切削液安全、健康与环保问题成为本领域的研究热点和重点,大家都努力寻找解决此类问题的方法。

   (3)解决问题的途径

  1)干切削

  最彻底解决切削液上述问题的方法是采用干切削技术,即在切削加工中不使用任何切削液。它不但能解决切削液健康与环保的问题,还可以省去切削液使用和废液处理的费用,是最理想的解决问题的方法。现代切削技术、刀具材料及刀具设计技术的发展,为干切削的实施创造了条件:一是刀具材料的发展使刀具(片)承受更高的切削温度,因而减少了对冷却的要求;二是涂层技术的发展可减小刀具一工件表面之间的摩擦,减小了切削力,降低了对切削液润滑作用的依赖;三是合理加工方式与刀具设计及制造能力的提高,使切屑排出容易,减小了对切削液排屑作用的依赖。

   干切削已成功地用于铸铁、铝材料的切削加工,对钢、镁等材料的加工也在实验和应用之中。

  2)传统切削液的替代品

  研究最多的是液氮冷却,即将液氮作为切削液直接喷射到切削区。氮气是大气中含量最多的成分,液氮作为制氧工业的副产品来源十分广阔。使用液氮作为切削液,应用后直接挥发成气体返回大气中,没有任何污染物,对人体无害,从健康和环保方面看,是一种很好的切削液替代品。美国和印度等国的一些学者对液氮冷却切磨削加工进行了大量的实验研究,并初步得到了应用。日本等国一些学者研制出低温喷气系统,将液氮冷却过的低温空气喷射到切削区而起冷却作用,效果也不错。
   3)绿色切削液

  上述不污染环境的切削加工方法大都集中在无传统切削液的加工上,从目前发展情况来看,上述加工方法虽然各有其特点和优势,但使用范围还很有限,并且都面临切屑形成过程中润滑性差的问题,有时不得不使用一些润滑剂;另一个不容忽视的问题是工件及机床的锈蚀。
从目前情况看,在很长一段时间内,大多数切削加工还离不开传统切削液。因此,在保证切削液综合性能的基础上,人们正在大力推广应用低毒、低污染的绿色切削液,而无毒无污染的绿色切削液则是追求的远景目标。

   2 绿色切削液的可行性

  绿色切削液是指切削液在使用中对人和环境无害,其废液经处理所含油成分回收后,水可安全排放,残留废油和添加剂在自然界可完全降解,不会对环境造成任何污染。

  植物油是可再生的资源,在自然中可完全降解,对人和环境没有危害性。国外已用它代替矿物油来研制油基切削液。与矿物油相比,植物油的应用受到其氧化和水解的不稳定性及老化性能的制约,但挥发性低,加入一定的抗氧化剂等添加剂后,性能能很好地满足某些加工要求,有广阔的应用前景。另外一种代替矿物油的方法是采用酯类油,现在国内外生产的各类酯类油中,生物降解率就可达90~100%,但价格较高。经过进一步研究发展,肯定能研制出完全降解的价格适当的产品,因此它是现在各国争先研究的重点内容。

  很多切削液添加剂已实现了无毒、无污染或低毒、低污染。如有机硼酸酯是一种新型的极压添加剂,它大部分由带羟基的物质(如醇)与硼化剂(如硼酸)反应而成,其特点是无毒,极压润滑性良好,并兼有防锈性和抗菌、杀菌功能,因此受到了越来越广泛的重视。钼酸盐能在金属表面形成Fe—MoO4一 Fe2O3钝化膜,是性能良好的防锈剂,且几乎没有毒性和对环境的危害性。欧洲许多国家在积极研究切削液中常用添加剂的可降解性和降解处理途径,一些自然型极压添加剂已在水基切削液中广泛应用。对于油雾问题,现在已可通过选择基础油(如氢化裂解的基础油)和酯类添加剂来抑制油雾的产生,并通过排烟、通风设备避免对工人的危害。

  经过多年不懈的努力,长寿命、低毒、低污染高性能切削液已经投入使用,最大对人体无害的可降解生物型切削液正在研制之中,我们相信,待以时日,对人和环境友好的绿色切削液一定能出现。

   3 结论

  (1)切削液存在的根本问题是其使用时对人和环境的危害,及其废液对环境的污染问题。

  (2)干切削、液氮冷却、绿色切削液等都是解决切削液健康、环保问题的方法,但对人和环境友好的绿色切削液是最符合目前切削加工发展状况的解决方法。

  (3)低毒、低污染切削液已推广使用,绿色切削液也能研制功能。

 

(责任编辑:support)
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