CN104711106B - 一种有效降低钛合金高速切削刀具磨损的切削液 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种有效降低钛合金高速切削刀具磨损的新型切削液，所用原料及质量百分比如下：碳酸钠2.5％、三乙醇胺15％、甲基硅油2％、聚乙二醇5％、十六烷基二甲基溴化铵1％—5％，余量为去离子水。一种有效降低钛合金高速切削刀具磨损的新型切削液添加十六烷基二甲基溴化铵，具有较好的刀具减磨效果；不含有亚硝酸盐等有害物质，健康环保；配制方法简单，成本低廉。

Description

一种有效降低钛合金高速切削刀具磨损的切削液
技术领域
本发明属于金属切削加工技术领域，具体涉及一种以十六烷基二甲基溴化铵为溶解介质的不含油类的新型水基切削液。
背景技术
钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等优异的综合性能而被广泛应用在航空航天零部件加工制造中。然而，钛合金是一典型的难加工材料，在其高速切削加工中，刀具磨损较为严重。目前，钛合金高速切削刀具磨损问题已成为航空制造业中面对的突出工艺难题之一。在金属切削加工中，采用合适的切削液是降低刀具磨损的有效措施。20世纪中期，普遍使用的切削液为低粘度的机油或乳化油基切削液，可以在一定程度上达到冷却和润滑效果，但成本高，对环境污染严重。20世纪后期，水基切削液崭露头角，这类切削液都以水为主要成份，并含有润滑剂防锈剂，具有一定的冷却润滑性能，但此类水基切削液存在减磨效果差、成本高等缺陷，某些产品还存在污染环境，杂质沉定，切削时油烟大，伤害皮肤等缺点。例如，部分切削液使用亚硝酸盐作为水基切削液的防锈剂，亚硝酸钠具有良好的防锈性能，但有研究报道称其是一种致癌物质。当前，切削加工领域的切削液难以取得令人满意的效果，特别是针对钛合金这一典型难加工材料高速切削，现有的切削液更是无法有效解决刀具快速磨损难题，目前亟需在新型切削液成分和减摩抗磨机理方面取得突破。
发明内容
为了克服现有技术领域存在的上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种适合钛合金高速切削的减摩抗磨新型切削液，以减小其切削加工摩擦系数、降低刀具磨损。
本发明提供的一种有效降低钛合金高速切削刀具磨损的新型切削液，所用原料及质量百分比如下：碳酸钠2.5％、三乙醇胺15％、甲基硅油2％、聚乙二醇5％、十六 烷基二甲基溴化铵1％—5％，余量为去离子水。
一种有效降低钛合金高速切削刀具磨损的新型切削液，所用原料及质量百分比如下：碳酸钠2.5％、三乙醇胺15％、甲基硅油2％、聚乙二醇5％、十六烷基二甲基溴化铵3％，余量为去离子水。
一种有效降低钛合金高速切削刀具磨损的新型切削液，所用原料及质量百分比如下：碳酸钠2.5％、三乙醇胺15％、甲基硅油2％、聚乙二醇5％、十六烷基二甲基溴化铵4％，余量为去离子水。
一种有效降低钛合金高速切削刀具磨损的新型切削液，由以下方法制备得到：将去离子水加热至30摄氏度—40摄氏度，取加热后去离子水总量的1/3—1/2置于搅拌桶中，然后依次加入三乙醇胺、甲基硅油以及聚乙二醇，再将碳酸钠总量的1/2、十六烷基二甲基溴化铵总量的1/2加入搅拌桶中，搅拌反应5min，将剩下的碳酸钠、十六烷基二甲基溴化铵加入混合桶中，搅拌反应5min，最后将余量的去离子水加入搅拌桶中，搅拌均匀，得到减摩抗磨新型切削液。
本发明提供的一种有效降低钛合金高速切削刀具磨损的新型切削液，其有益效果在于：添加十六烷基二甲基溴化铵，具有较好的刀具减磨效果；不含有亚硝酸盐等有害物质，健康环保；配制方法简单，成本低廉。
附图说明
图1是针对钛合金高速切削，普通切削液和本发明提供的减摩抗磨新型切削液在不同主轴转速下产生的摩擦系数对比折线图。
图中普通切削液成分明细：碳酸钠2.5％；三乙醇胺15％；甲基硅油2％；聚乙二醇5％。新型切削液成分明细：碳酸钠2.5％；三乙醇胺15％；甲基硅油2％；聚乙二醇5％；十六烷基二甲基溴化铵2％。
切削加工试验中工件选用钛合金TC4，切削刀具选用YG类镶硬质合金刀具。除主轴转速外其它切削参数选择：进给速度300mm/min；轴向切深1mm，径向切深1.5mm。
具体实施方式
下面参照附图，结合4个实施例，对本发明提供的一种有效降低钛合金高速切削刀具磨损的新型切削液进行详细说明。
实施例一
本实施例的一种有效降低钛合金高速切削刀具磨损的新型切削液，所用原料及质量百分比如下：碳酸钠2.5％、三乙醇胺15％、甲基硅油2％、聚乙二醇5％、十六烷基二甲基溴化铵1％，余量为去离子水。
采用上述原料组分生产新型切削液的方法为：将去离子水加热至40摄氏度，取加热后去离子水总量的1/2置于搅拌桶中，然后依次加入三乙醇胺、甲基硅油以及聚乙二醇，再将碳酸钠总量的1/2、十六烷基二甲基溴化铵总量的1/2加入搅拌桶中，搅拌反应5min，将剩下的碳酸钠、十六烷基二甲基溴化铵加入混合桶中，搅拌反应5min，最后将余量的去离子水加入搅拌桶中，搅拌均匀，得到减摩抗磨新型切削液。
实施例二
本实施例的一种有效降低钛合金高速切削刀具磨损的新型切削液，所用原料及质量百分比如下：碳酸钠2.5％、三乙醇胺15％、甲基硅油2％、聚乙二醇5％、十六烷基二甲基溴化铵2％，余量为去离子水。
采用上述原料组分生产新型切削液的方法为：将去离子水加热至40摄氏度，取加热后去离子水总量的1/2置于搅拌桶中，然后依次加入三乙醇胺、甲基硅油以及聚乙二醇，再将碳酸钠总量的1/2、十六烷基二甲基溴化铵总量的1/2加入搅拌桶中，搅拌反应5min，将剩下的碳酸钠、十六烷基二甲基溴化铵加入混合桶中，搅拌反应5min，最后将余量的去离子水加入搅拌桶中，搅拌均匀，得到减摩抗磨新型切削液。
实施例三
本实施例的一种有效降低钛合金高速切削刀具磨损的新型切削液，所用原料及质量百分比如下：碳酸钠2.5％、三乙醇胺15％、甲基硅油2％、聚乙二醇5％、十六烷基二甲基溴化铵3％，余量为去离子水。
采用上述原料组分生产新型切削液的方法为：将去离子水加热至40摄氏度，取加热后去离子水总量的1/2置于搅拌桶中，然后依次加入三乙醇胺、甲基硅油以及聚乙二醇，再将碳酸钠总量的1/2、十六烷基二甲基溴化铵总量的1/2加入搅拌桶中，搅拌反应5min，将剩下的碳酸钠、十六烷基二甲基溴化铵加入混合桶中，搅拌反应5min，最后将余量的去离子水加入搅拌桶中，搅拌均匀，得到减摩抗磨新型切 削液。
实施例四
本实施例的一种有效降低钛合金高速切削刀具磨损的新型切削液，所用原料及质量百分比如下：碳酸钠2.5％、三乙醇胺15％、甲基硅油2％、聚乙二醇5％、十六烷基二甲基溴化铵4％，余量为去离子水。
采用上述原料组分生产新型切削液的方法为：将去离子水加热至40摄氏度，取加热后去离子水总量的1/2置于搅拌桶中，然后依次加入三乙醇胺、甲基硅油以及聚乙二醇，再将碳酸钠总量的1/2、十六烷基二甲基溴化铵总量的1/2加入搅拌桶中，搅拌反应5min，将剩下的碳酸钠、十六烷基二甲基溴化铵加入混合桶中，搅拌反应5min，最后将余量的去离子水加入搅拌桶中，搅拌均匀，得到减摩抗磨新型切削液。
针对钛合金高速切削，使用不含十六烷基二甲基溴化铵的普通切削液以及含量不同的十六烷基二甲基溴化铵减摩抗磨新型切削液，减摩效果试验如下表所示：
由试验数据可知，在使用新型切削液情况下产生的摩擦系数较小，该新型切削液具有显著的减摩抗磨效果。

Claims (3)

1.一种有效降低钛合金高速切削刀具磨损的切削液，其特征在于：所用原料及质量百分比如下：碳酸钠2.5%、三乙醇胺15%、甲基硅油2%、聚乙二醇5%、十六烷基二甲基溴化铵1%—5%，余量为去离子水；
该切削液是由以下制备方法得到的：将去离子水加热至30摄氏度—40摄氏度，取加热后去离子水总量的1/3—1/2置于搅拌桶中，然后依次加入三乙醇胺、甲基硅油以及聚乙二醇，再将碳酸钠总量的1/2、十六烷基二甲基溴化铵总量的1/2加入搅拌桶中，搅拌反应5min，将剩下的碳酸钠、十六烷基二甲基溴化铵加入混合桶中，搅拌反应5min，最后将余量的去离子水加入搅拌桶中，搅拌均匀，得到减摩抗磨切削液。
2.根据权利要求1所述的一种有效降低钛合金高速切削刀具磨损的切削液，其特征在于：所用原料及质量百分比如下：碳酸钠2.5%、三乙醇胺15%、甲基硅油2%、聚乙二醇5%、十六烷基二甲基溴化铵3%，余量为去离子水。
3.根据权利要求1所述的一种有效降低钛合金高速切削刀具磨损的切削液，其特征在于：所用原料及质量百分比如下：碳酸钠2.5%、三乙醇胺15%、甲基硅油2%、聚乙二醇5%、十六烷基二甲基溴化铵4%，余量为去离子水。
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