切削液
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切削液，有时也被称为切削油、切削液、冷却液或润滑剂，是一种在机械加工中用于冷却并润滑工件与刀具的专用液体。切削液可能是油、油水乳化液、膏剂、凝胶、气溶胶、空气、石油馏出物、动物脂肪、植物油、水或其他材料。
大多数金属在加工过程中可因使用切削液而受益，此与工件材料有关，亦有例外情况，例如加工铸铁和黄铜时，由于切屑多呈短屑状，与切削液混合后反而容易堵塞退屑通道，令切削效能下降。[1]
良好的切削液的应具备的性能：
- 热焓量大，足以吸収刀具及工件的热量，以保持工作环境的温度稳定（特别是精密工件）。
- 提高工件及刀具间之润滑性，减少刀具磨损、切屑焊接、及延长刀具寿命。
- 无生化危险（毒性、细菌、真菌）和对环境安全。
- 防止机械和刀具生锈。
功能
[编辑]冷却
[编辑]切割金属工件的过程中，刀具与工件摩擦生热，而工件周围的空气导热性差，因此热量会积聚在工件上，导致工件变形。在通常的维护工作或个人爱好者进行的低强度作业中，环境周围的空气足以冷却工件。生产工作需要长时间的高强度作业，使用冷却液可以更迅速、充分地冷却工件，从而避免暂停生产并等待工件自然冷却。
工具或工件表面温度过高也会破坏两者的回火，软化到无用或失效；再者，燃烧相邻材料，也会产生不需要的热膨胀或导致不希望有的化学反应，例如氧化。使用冷却液均可减低或避免这些不利因素的发生。
润滑
[编辑]除了冷却之外，切削液还通过润滑刀具切削刃和芯片之间的界面来帮助切削加工。使用液态切削液还可以加速切割并减少摩擦和刀具磨损。通过降低在该界面处的摩擦来防止过热。这种润滑也有助于防止芯片焊接到工具上，这将干扰随后的切割。
有时往往添加极压添加剂（EP, Extreme Pressure）的切削液，以进一步减少刀具磨损。
安全议题
[编辑]切削液存在一些导致工人生病或受伤的机制。[2]职业暴露与心血管疾病的增加有关。[3]这些机制是基于机械加工工作中涉及的外部（皮肤）或内部接触，包括接触零件和工具；被液体溅到或喷溅；或在正常呼吸过程中雾气沉积在皮肤上或进入口鼻。
切削液能引起操作工的职业疾病。常见的发生因素有：
- 切削液溅到皮肤上
- 加工车间的油雾浓度过高
- 锋利的切屑扎入手指
- 受到污染的衣物
切削液本身所包括的化学毒性或物理刺激性有：
- 液体本身的刺激性
- 在液体混杂的金属颗粒（从切屑而来）
- 在切削液中滋生的细菌或真菌
- 用以抑制细菌或真菌的添加剂
- 添加于机器和模具保护的腐蚀抑制剂
尽管毒性或刺激性的为害程度通常不高，但它有时足以引起皮肤、呼吸道或消化道的组织问题（例如口、喉、食管、气管或肺）。因上述情况可能引发接触性皮炎、职业性痤疮、气管炎、食管炎、支气管炎、哮喘、过敏症、过敏性肺炎等症状，若作业员原本即有呼吸道问题，将会更形恶化。[4]
要安全的使用切削液，工厂宜为员工健康着想，选用环保型的切削液，并配备油雾收集器，保持车间通风。员工操机作业时应使用专业的劳保用品如防化袖套、p95口罩、线手套等，并勤洗手、换衣以维持最佳个人卫生。[5]
由于切削液（特别是溶水油）含充足的水分及油脂，有利厌氧细菌的繁殖，常见的“星期一早上气味”（由于从周五到周一停工，切削液缺乏流动曝氧），就是切削液需要更换的迹象。有时会添加防腐剂杀灭细菌，但这种方法必须权衡防腐剂是否会伤害工人的健康或环境，影响切削加工性能。尽可能保持切削液低温是减缓微生物的生长有效方法。[4]
分类
[编辑]一般有三种类型的液体：矿物、半合成和合成。半合成和合成切削液代表了透过将乳化油悬浮在水基中将油的最佳性能与水的最佳性能结合的尝试。这些特性包括：防锈、耐受各种水硬度（保持 pH 值稳定在 9 至 10 左右）、能够与多种金属配合使用、抗热分解以及环境安全。[6]
水是良好的热导体，但作为切削液有缺点。它容易沸腾，促进机器部件生锈，并且润滑效果不佳。因此，需要其他成分来创造最佳的切削液。
- 水溶性（冷却为主）
- 溶液型
- 乳化型：俗称太古油又称溶水油，与水混合可以产生稳定性佳的不透明白色乳化液，以矿物油或活性剂为主，最常用的切削液。
- 非水溶性（润滑为主）
- 矿物油
- 动植物油
- 混合油
相关条目
[编辑]参考
[编辑]- ^ Frederick James Camm. Newnes Engineer's Reference Book. George Newnes. 1949: 594 [2024-01-10]. （原始内容存档于2023-11-13）.
- ^ NIOSH (2007). Health hazard evaluation and technical assistance report: HETA 005-0227-3049 （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Diamond Chain Company, Indianapolis, Indiana.
- ^ Occupational health and safety – chemical exposure. www.sbu.se. Swedish Agency for Health Technology Assessment and Assessment of Social Services (SBU). [2017-06-07]. （原始内容存档于2017-06-06） （英语）.
- ^ 4.0 4.1 NIOSH (1998). Criteria for a recommended standard: occupational exposure to metalworking fluids （页面存档备份，存于互联网档案馆）. Cincinnati, OH: U.S. Department of Health and Human Services, Centers for Disease Control and Prevention, National Institute for Occupational Safety and Health. DHHS (NIOSH) Pub. No. 98-102.
- ^ Tramp Oil Skimmers | Belt, Disc Oil Skimmers | SKIM IT. Oil Skimmers. [2018-10-17]. （原始内容存档于2023-04-17） （美国英语）.
- ^ OSHA (1999). Metalworking Fluids: Safety and Health Best Practices Manual （页面存档备份，存于互联网档案馆）. Salt Lake City: U.S. Department of Labor, Occupational Safety and Health Administration.
- 《切削刀具学》，李阿却编著，全华图书公司，P35页～P39页，民国73年。
- 《铣床工作法》，苏春雄、沈金旺编著，全国图书公司，P744页～P45页，民国74年。
- 《机工学》，张甘棠著，一文出版社，P294页～P295页，民国82年。
- 《实用机工学》，蔡德藏编著，正工出版社，P112页～P117页，民国78年。
- 《金属切削原理》，赵芝眉、汤铭权、蔡在亶编著，科技图书公司，P210页～P219页，民国78年。
- 《铣床加工问题与对策》，林维新编译，机械技术出版社，P94页～P98页，民国75年。
