学文网摘 要：文章主要探讨了影响水溶性金属加工液使用性能及寿命的因素，及对水溶性金属加工液日常维护和管理的项目及重要性进行讨论分析。
关键词：水溶性 金属加工液 管理
金属加工液具有、冷却、清洗及防锈等功效，在机械切削加工过程中，选择质量优良的金属加工液可以提高工效和工件表面质量。随着机械加工工艺的不断发展及对能源、环境、安全的考虑，油基金属加工液已逐步被水基加工液所替代。
水溶性金属加工液是需用大量的水进行稀释配比使用，因此水是其基本物质。由于水的比热和热传导都较油大很多，因此冷却性非常优秀，故其稀释液通称为冷却液。但如果不能正确地使用的话，将很快导致使用液的劣化、腐败、分层、生锈以及切削性能变差等各种问题的出现，因此，机加工现场对水溶性金属加工液管理的好坏直接决定了金属加工液使用寿命的长短、影响使用成本的高低。当今社会随着人们环保意识的增强，对冷却液的使用寿命提出了更高的要求，因此为了更好地发挥冷却液的、冷却、清洗及防锈功效，维持其长期较好的使用性能，必须对其进行有效的管理。
一、水溶性金属加工液的日常管理
水溶性金属加工液与油基液相比，是一种不稳定性体系。为了确保水溶性金属加工液必须具备的性、防锈性、防腐性、渗透性、耐腐败劣化性等各种性能，在设计产品配方时加入了各种对应用途的添加剂。
由于各种添加剂的化学性质、物理性质有所不同，因此其性能丧失速度也各不相同。容易丧失的成分主要有长链的脂肪酸盐（成分）、油溶性的表面活性剂、防腐剂、消泡剂、非铁金属防腐剂（铜、铝缓蚀剂）等。随着有效成分的丧失，就有可能引起加工液的性能降低。不容易丧失的成分主要有矿物油、中链脂肪酸盐（防锈成分）、水溶性的碱性成分（胺等），水溶性好的表面活性剂等。这些成分就很容易在使用液中蓄积起来。因此，为了长时间更好的发挥水溶性金属加工液的作用，对其日常的维护与管理显得尤为重要。
二、影响水溶性金属加工液使用寿命的主要因素及对策
1.水质管理
因为水溶性金属加工液的大部分由水构成，水质的好坏对冷却液的使用寿命和性能产生非常大的影响。在日常水质的选用中，我们可以参考表1进行。从表1中，我们不难看出，当水质pH值偏低的话，会引起加工液生锈、腐败、稀释液安定性差等问题；水质硬度太低，会引起加工液起泡；硬度太高，会导致加工液析皂、腐败、分层；水质中阴离子氯离子、硫酸根离子太高，会引起加工液生锈；水质中磷酸根离子太高、水质中有生菌数，都会引起加工液腐败。因此，尽可能使用理想的水质指标范围内的水作为稀释水使用。
2.杂油、杂质管理
水溶性金属加工液中混入的杂油主要有油、液压油、防锈油等。
水溶性金属加工中混入的杂质主要指金属过加过程中产生的切屑，切屑的存在加速了水溶性金属加工的腐败和变质现象。二者的影响程度如表2所示。
从表2中我们可以看出水溶性金属加工液的腐败劣化会随着切屑、杂油的混入而加速，切屑大量堆积时，切削液剂中的极性有效成份（特别是脂肪酸）会优先吸附在切屑的表面被带走，从而引起加工液浓度的降低和组份的变化。另外，液箱表面覆盖有杂油时会引起使用液进入缺氧状态（油封），此时细菌（通常是厌氧菌）的繁殖会加速，导致腐败、恶臭等问题也随之而来。因此，为了确保水溶性金属加工液的使用性能及更长的使用周期，必须将混入的杂质、杂油及时清除。同时必须做到以下几点：
2.1防止机床、设备的漏油。经常对设备进行检修保养，使导轨油、液压油的混入量降至最低。
2.2安装除杂油装置。要求装在液体的静止部而不是流动部。
2.3安装过滤装置。不同的过滤器都有各自不同的优缺点，根据经验比较各种过滤器的性能、选择合适的过滤设备是一种方便的方法，我们可以考虑采用几种过滤器组合的形式来弥补各自的缺点。对于小容量单机磨床，一般选用磁性分离器配上纸质过滤器就能得到良好的过滤效果。
2.4加工工序的改良。尽量减少工件上附着的防锈油和非水溶性切削油剂的量，可以对油溶性物质附着量大的工件先进行清洗，再进入下道的水溶性加工工序。
3.浓度管理
浓度管理是水溶性金属加工液管理中最基本且最重要的事项。水溶性金属加工液的使用浓度范围一般在1～10%之间，随着浓度的不同，其性状、性能将会产生非常大的差异。
油剂厂家在设计配方时会考虑到各种加工方法、被加工材质、要求精度等方面的要求，其使用浓度也是在设计配方时已考虑。在实际使用时如果偏离设计浓度，就无法获得期望的性能：使用浓度低于推荐浓度，则会产生上***所示的性、防锈性等性能不足，同时也容易产生腐败，而腐败又会再次导致性能的恶化和恶臭的发生，必须得添加添加剂来改善使用性能，从而导致使用成本的上升；如果浓度使用得过高，不仅会产生起泡、皮肤刺激等问题，还会造成很大的浪费。因此，正确地做好水溶性金属加工液的浓度管理在降低使用成本的同时还能大大延长其使用寿命。
为了将水溶性金属加工液维持在一个合适的浓度，必须做到：
①建立有利于浓度管理的体制，保证由专业的管理人员统一配制；
②定期补充与设定浓度相符的原液和稀释水；
③定期对浓度进行监测。
4.pH值管理
水溶性金属加工液pH值的下降，其中一个主因是大气中的二氧化碳溶解后对pH值产生了影响，另一个更重要的原因是由于细菌的繁殖使水溶性金属加工液腐败而引起pH值下降。加工液液一旦腐败，其中的有效成分必定会析出，从而进一步导致浓度和pH的降低，更加速了加工液的腐败。如此恶性循环，引发加工液的防锈、等各种问题相继产生。
下***是腐败液分别在第1、2、3、4、5天加入不同pH值、相同浓度的稀释液中后，对比稀释液中的细菌数检测结果。由***看出若添加pH值9.0以上新液，随着天数的增加，还来大量的细菌被不断补充的新液杀死，生菌数能平稳维持在10个/ml 以下。若添加pH值低于9.0的新液，生菌数随着天数的增加一直处于上升趋势，不断补充的新液根本起不到杀菌的效果。因此，把pH值维持在9.0以上是十分重要的。
5.防腐管理
水溶性金属加工液的使用周期一般取决于它的腐败时间，因此防腐管理对于延长使用周期来说非常重要。水溶性金属加工液腐败的主要原因是微生物（细菌、真菌、酵母）的繁殖引起的，其中的添加剂、表面活性剂、防锈剂等等都会成为微生物的营养源，导致微生物的繁殖增多，因此必须引起注意。
最有利于发生腐败的温度范围是30～40℃，夏季的气温与此接近。低温时细菌的活动变得迟缓，高温时则细菌容易被灭杀，这都对抑制细菌有利。但在实际的金属切削和磨削加工过程中，由于加工热通常会使冷却液的温度正好位于细菌易于繁殖的30～40℃之间，更昜产生腐败问题。因此为防止加工液的腐败，应该采取以下措施：
1.更液时应采用杀菌剂充分清洗油箱、配管以及设备四周。以彻底清除原来的腐败液体；
2.稀释水采用新的工业自来水，尽量采用推荐指标范围内的水；如果水源不达标，可以考虑先进行水处理。
3.维持合适的浓度，发挥油剂本身的性能；
4.停机时往使用液中鼓入空气。但应控制每次30分钟，每天大约四次的频度，过度鼓入空气将导致需氧菌增殖而起到反作用；
5.机床循环系统应尽量避免产生死角；
6.液箱上面加盖子，避免使用液飞散；分油器、除屑装置周边尽量不要屯有使用液。
加工液一旦腐败，使其恢复原状是非常困难的，通常的方法有以下几种：
1.添加pH值向上剂、杀菌剂。为防止对作业人员皮肤产生刺激，应对杀菌剂的种类和量进行充分的考虑；
2..加入原液使pH值、浓度恢复到初期的指标。
3.全更液。
6.日常维护管理
水溶性金属加工液中的有效成分仅为百分之几，为了使这些相对少量的成分发挥并维持长期较好的使用性能，在日常生产中应加强对水溶性金属加工液的维，保证以下项目都达到规定的管理目标值。
三、结论
水溶性金属加工液虽然存在易劣化、使用寿命短等问题，但只要加强日常管理，加强对水质、油质、杂质、浓度、pH值、防腐等方面的管理与维护、还是可以有效地减少上述问题的产生。
参考文献
[1][美]杰里·P.拜尔斯.金属加工液原著第二版.北京：化学工业出版社，2011.
[2]刘镇昌.切削液技术.北京：机械工业出版社，2009.
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