特效切削液添加剂的摩擦学特性研究

第35卷第8期材料保护Vol.35 No.82002 年8月MATERIALS PROTECTIONAug. 2002特效切削液添加剂的摩擦学特性研究徐建生' ,何家胜'顾卡丽2游中流2( 1.武汉化工学院机械系湖北武汉430074 2.武汉材料保护研究所湖北武汉430010)[摘要]探讨了NM-1特效切削液添加剂的制备方法及其摩擦学性能并与国内外几种同类切削液添加剂做了比较。结果表明:N-I的摩擦因数显著低于HJ-( 国产和GM-x(加拿大产)而接近W4Q(美国产)其耐磨性显著优于H)-I、.CM-2和W40其承载能力( Pp值高于HJ-1和GM-2而稍低于W40。[关键词]切削液摩擦学性能润滑[中图分类号] TH117.2[文献标识码] A[文章编号]1001-15602002)08-008-02Tribological Characteristics of Specific Cutting Fluid AdditiveXU Jian-sheng' , HE Jjia-sheng' , GU Ka-liF , YOU Zhong-liu?(1. Department of Mechanical Engineering , Wuhan Institute of Chemical Technology , Wuhan 430074 ; 2.Wuhan Ressearch Institute of Materials Protection , Wuhan 430030 , China)Abstract : The preparation of specific cutting fluid additive NM-1 was studied , as well as its special tribologicalCharaacteristics compared to a few of same additives at home and abroad. Results showed that NM-1 had excellent tribo-logical-characterstics . The coefficient of friction was lower than HJ-1 ( domestic ) and GM-2( Canadian ) and near toW40( American ). The anti-wear property was better than HJ-1 , GM-2 and W40. The loading capacity was higherthan HJ-1 and GM-2 , but only lttle lower than W40.Key words : specific cutting fluid ; tribological Characteristics ; additive content1引言2试验切削液广泛应用于黑色金属和有色金属的各种切削加工中,2.1 NM-1 添加剂制备发挥润滑、冷却、清洗和防锈等作用1~3。当切削液处于刀具与综合考虑切削液的润滑性、防锈性、抗腐败性、消泡性以及环工具之间的摩擦过程中,它的某些添加剂与刀具和工件界面发生保要求 ,优选出特效水基金属切削液添加剂NM-.1 的配方，各组分物理吸附和化学吸附或化学反应在摩擦表面形成剪切强度低并质量分数(%分别为多元醇6磷酸酯5钼酸钠4三乙醇胺10,有一定承截能力的润滑膜,该膜性能决定了刀具与工件和刀具与防霉剂15二甲基硅油5非离子表面活性剂20其他35。切屑之间的摩擦特性、刀具磨损和切削过程的应力状态。显然其将NM-1按质量分数2%~4%的比例配制成切削液后按润滑性能越好外摩擦力、摩擦热、切削力以及刀具磨损就下降得GB6144-85 的方法测试了该切削液的理化性能指标(见表1 ),可越多减少和防止形成粘着积屑瘤的能力就越强使切削过程的见特效水基金属切削液NM-1的主要理化指标达到国家标准要摩擦能耗低、刀具磨损小使用寿命长被加工件表面粗糙度低和求表面质量提高。表1 NM-1 金属切削液的理化性能测试结果水基切削液经济性好、制造方便、冷却性能好、使用浓度易于检验项目测试结果_CB 6144-85指标控制、使用周期长并可用补液的方法来调整浓度机床、工件和原液外观淡黄色均匀液体均相、无分层沉淀液箱等易清洗但它们的润滑性能却较差45]。随着机械加工向透明度浅灰色透明透明或半透明高速、强力精密等方向迅速发展对切削液的润滑性提出了越来pH值8.5-9.48.0~ 10.0越高的要求因此提高水基切削液的润滑性是亟待研究的重要防锈性(灰口铸铁)课题。单片/h48,A级本文拟研究新型特效水基金属切削液添加剂NM-1的制备、叠片/h10,A级切削性能及其摩擦学特性。消泡性(ml min-")中国煤化工92.2试验 条件YHCNMHG摩擦试验机分别为球盘摩擦试验机和四球机。球盘摩擦[收稿日期] 2002 -03- 15试验机是用武汉理工大学摩擦学研究所研制的销盘试验机改装特效切削液添加剂的摩擦学特性研究而成上试样为φ60的圆盘由主轴带动作旋转运动端面为摩擦面,下试样为中6的单个圆球,圆球中心线与主轴轴线偏心距为15 mm摩擦副接触形式为点接触摩擦线速度( v为0.56 m/s轴向载荷p为210N环境温度为室温摩擦试验时间为10min每个试验重复5次取平均值。试验介质分别为特效水基金属切削液添加剂NM-(自制)国产HJ-1切削液添加剂、美国威驰公司的W40切削液添加剂和加拿大Bear 公司GM-2切削液添加剂，以上添加剂均按质量分数3%的比例配制成相对应的切削液。(a)H-1 .( b)GM-23结果及讨论摩擦试验结果由试验系统传送至计算机自动处理系统在线显示并记录。磨损试验结果利用武汉材料保护研究所研制的ImageView系统处理显示即显示圆球试样磨损表面的磨斑宽度。3.1摩擦因数 .图1为几种试验介质在前述的试验条件下其摩擦因数随试( e)W-40( d)NM-1验时间的变化趋势图。图2不同介质中钢球试样摩擦表面形貌图0.093.3承载能力， 0.08 t在四球试验机上做了切削液试验介质的最大无咬死载荷足0.06-GM2(Pp)值(见表2),可见几种切削液试验介质的Pp值仍以NM-1和W-40的较大表明其极压性能较好。0.04表2几种切削液 试验介质的最大无咬死载荷( Pp)值比较8 10NM-1H)-1GM-2W40摩擦因数0.0590.0750.073 ..058图1几种试验 介质的摩擦因数与摩擦时间的关系Pp/N60_5248010由图1可见HJ-1的摩擦因数较高,试验启始为0.076左右,在3 min左右升至最高点0.084然后缓慢下降稳定在0.076~4结论0.079在试验结束时其值为0.079 ;CM-2的摩擦因数亦较低试验启始为0.049然后缓慢上升试验结束时仍处于上升状态达NM-1添加剂配制的金属切削液理化指标符合国家标准摩到0.064 ;NM-1的摩擦因数较低试验启始为0.048然后缓慢上擦学性能与国内外同类添加剂比较其摩擦因数比H-1和GM-2升8 min时达到最高点0.057随后基本稳定试验结束时其值为的分别降低了27 .85%和10.94% ,比w40高1. 78%淇耐磨性比0.057 ;W.40的摩擦因数最低试验启始为0.045然后缓慢上升8H-1、GM-2和W40的分别提高了27. 14% ,15%和15%其承载能;min时达到最高点0. 056 ,随后基本稳定在0.056。由此可见:力P; )比HJ-1和GM-2的分别提高了7. 69%和16. 67% ,而比.N-1的摩擦因数比HJ-1和GM-2的显著减少,分别减少了W40的低8.19%。27. 85%和10.94%而与W40的较接近,只高了1.78%。[参考文献]3.2耐磨性在所选的4种切削液试验介质中进行圆球摩擦试验时.Hu.1 [1] Pauls ,alapy AB. Derninin and omoro a gnlig xom lemperature under cryogenid J ]. Int Mach Tools Manufact , 1996 36 4) 55 ~的磨斑宽度最大( 1. 40 mm );M-1的磨斑宽度最小( 1.02 mm);59GM-2和W-40的磨损宽度居中( 1.20 mm)切削液NM-1的耐磨2 ]钱海春冯志群.高效合成润滑切削液及废液再生[J]润滑与密.损性能最好,与H)-1、 GM-2和W40比较,其磨斑分别减小了封, 1998(3).27. 14%、15 .00%和15.00% ;这表明,NM-1在耐磨损性能上已超[ 3]杨鹤高永建等.水基金 属切削液添加剂的研究进展[ J].化学研过国内外同类产品的水平。究200(4)54-59.图2为磨损试样表面的形貌图。可见:H)-1的磨斑宽度最[4]石淼森.切削中的摩擦与切削液M].北京中国铁道出版社19949.大，且磨痕较深;GM-2的磨痕亦较大磨痕最深;W-40的磨损宽[ 5 ]孙建国刘镇昌李久立.现代切削液的特点及发展趋势[ J].工具度稍大摩擦表面较光滑;NM-1的磨斑宽度最小。从摩擦表面质技术,000(4)11~-12.量看,自制的切削液NM-I和W_40的磨损性能相对较好。中国煤化工辑张帆]欢迎访问《材料保护》杂志网站(http://www.mat-pro.comt，从迎物恫。DHCNMHG9