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一、金屬加工液在模具制造領域的應用現狀
金屬機械加工通常包括兩種類型：金屬的去除和金屬的變形。前者作業是靠刃具把金屬從被加工件上除掉；后者則是用模具使金屬在應力下塑性變形，如軋、拉拔、沖壓、擠壓等。一般習慣地把金屬去除作業所用的潤滑劑稱為切削液，而把金屬變形用的潤滑劑稱為金屬加工工藝用液體。金屬加工液則是泛指上述兩類加工、作業用潤滑劑。
據統計，中國金屬加工油液占總潤滑油量5％以上，而且從以油基為主，逐步向水基發展。由于航空鋁材在模具加工業的應用推廣，鋁加工油品種和產量呈上升趨勢。在金屬切削加工中使用切削液沖洗刀具和加工件可使切削速度提高30%~40%，在國內金屬加工液中，切削液一直占有較大比例，大約占50％左右。金屬加工液分類常按金屬加工方法分為切削液和成型液兩大類，或按油品化學組成分為非水溶性(油基)液和水溶性(水基)液兩大類。ISO于1986年通過IS06743/7，按油基、水基將加工液分為 MH和 MA兩大類，又根據每類的化學組成、應用各分為8類和9類，共17類，該標準將目前眾多的金屬加工液的品種均可包含進去，我國已等效采用了該標準，制定了 GB7631.5。
近年來，金屬切削液的發展和變化主要是在水溶性液體領域。由于這類液體以水為基質，其傳熱速度高(水的傳熱速度為油的2.5倍)。等量的水吸收一定熱量后，比油的溫升要慢得多，從而提高了冷卻效果，且可減少油霧，因此水基切削液的用量增大。目前，水基切削液在整個中國切削液市場中約占60%，但是水基切削液與油相比存在著潤滑性差，其次是銹蝕、膠體穩定性、化學穩定性、生物穩定性、可濾性、泡沫性等問題。這些問題對切削液在機床應用時的“油池壽命(Sum p Life)”至關重要，合理選擇、應用、監控和維護，對使用水基切削液特別重要。根據我國目前市場情況，切削液的主要成分有切削油、溶解油、乳化液、合成液體、化學溶液，以切削油的潤滑性最好。化學溶液是不含礦物油的水溶液，使用前用水稀釋，有良好的沖洗、冷卻效果，并應能防止接觸區域的銹蝕，這類液體主要用于研磨加工，功能在于清洗和冷卻，沒有潤滑性。模具加工過程中，刀具的作用是在主剪切區域把加工材料用強剪切力切除剝落。刀具的推進面和暴露的新鮮金屬面之間，由于強烈的附著作用使推進面受到高的應力。因切割剝落的屑要移過刀具推進面，從而形成了第二剪切區域。在第二剪切區域產生的剪切作用使刀具受到最大摩擦力。潤滑和冷卻作用在此時同樣重要。但屬于金屬去除的機械加工種類很多，又各有其獨特的工況。
隨著模具工業技術的不斷發展和進步，新材料、新工藝不斷涌現，在模具加工過程中選擇合適的切削液對于保證產品加工質量，提高加工效率，減少環境污染都是至關重要的。一般認為，在低速重負荷切削加工(螺紋切削、擴孔和齒面切削)時，需要充分的潤滑，通常選用極壓切削油劑，切削潤滑劑的主要任務是縮小推進面與屑的粘結，作為邊界潤滑劑。在高速淺層切削加工時，冷卻是首要的，一般選用水基切削液，水基切削液的主要作用是降低摩擦熱，帶走熱量。那些切削液難以到達剪切區域的加工作業，給潤滑、冷卻造成很大的困難。通常對擴孔、齒輪切削(特別是滾齒)、深孔鉆和鏜孔、攻絲(特別是盲孔)、深套孔、車螺紋加工要精心選擇適用的切削液。
二、金屬加工液使用中的問題及其對策
金屬加工液在模具鋼材切削、磨削加工過程中具有相當重要的作用。實踐證明，選用合適的金屬加工液，能降低切削溫度60~150℃，降低表面粗糙度，1~2級，減少切削阻力15~30%，成倍地提高刀具和砂輪的使用壽命，并能把鐵屑和灰末從切削區沖走，因而提高了生產效率和產品質量，故它在模具加工中應用極為廣泛。
a.冷卻作用在工件切削加工過程中，能及時而迅速的降低切削區的溫度，即降低通常因摩擦引起的溫升、冷卻也影響切削效率，切削質量及刀具壽命。
b.潤滑作用能減少切削刀具與工件間摩擦。潤滑液能浸潤到刀具與工件及其切屑之間，減少摩擦和粘結，降低切削阻力，保證切削質量，延長刀具壽命。
c.洗滌作用使切屑或磨料粒子被沖洗而離開刀具和工件的加工區，以防它們相互粘結及粘附在工件、刀具和機床上妨礙
d.防銹作用應有一定的防銹性能，防止工件和機床生銹。如提高防銹性能，還可部分取代工序間防銹。
上述的冷卻、潤滑、洗滌、防銹四個性能不是完全孤立的，它們有統一的方面，又有對立方面。如切削油的潤滑、防銹性能較好，但冷卻、清洗性能差；水溶液的冷卻、洗滌性能較好，但潤滑、和防銹性能差。因此，在選用切削液時要全面權衡利弊。切削液性能要達到以下要求：熱容量大，導熱性好，具有較好的冷卻作用。具有較高的油性或在金屬表面的吸附作用。能使形成的吸附薄膜具有較高的強度，牢固的吸附在金屬表面，起到良好的潤滑作用。防銹性好，對金屬不起腐蝕作用，不會因腐蝕而損壞機床和工件的精度及表面粗糙度。表面張力低，易于均勻擴散，有利于冷卻和洗滌作用并具有較好的潤滑性。使用方便，價格低廉，要求容易配置并最好適用于多種金屬材料和多種加工方式（如車、磨、刨等），有一定的透明度，在提高切削速度時不冒煙。對人體無害，無毒、無異味。不會傷害皮膚及鼻腔粘膜，不刺激眼睛等。穩定性好，使用壽命長。在長期使用和貯存期間，不分層、不析出沉淀物，不發霉變質。切削廢液量較大，考慮廢液處理，避免造成環境污染。
1.水質
水基切削液需要按一定比例加水稀釋，一般情況下不宜使用硬度超過400的水，因高硬度的水中所含的鈣、鎂離子會使陰離子表面活性劑失效，乳液分解，出現不溶于水的金屬皂。即使乳化液是用非離子表面活性劑制成，大量的金屬離子也可使膠束聚集，從而影響乳液的
穩定性。太軟的水也不宜使用。用太軟的水配制的乳化液在使用過程中易產生大量泡沫。配制乳化液的水的適宜硬度應為50~200，可用去離子水和未經處理的工業水混配使用，一般禁止使用處理后的污水、含化學物質的水和二次水來配制乳化液。鍋爐用的軟化水也要慎用。硬水地區的用戶可采用碳酸鈉法把水軟化后使用，要防止軟水后水的pH值過高，軟水劑使用過度會破壞乳化液的穩定。
2.泡沫
水基切削液和凈切削油在使用中會發生泡沫過多的問題。泵速過大會造成液體湍流，或者油管阻力形成噴射會增大液體的泡沫。不同性質的切削液相混(如凈切削油與乳化液相混)也會使泡沫增多。機床變更切削液前要洗凈油槽和循環路線。此外配制乳化液時要避免激烈攪拌和空氣攪拌。過度軟化的水和含堿的水會增加乳化液的泡沫。流體循環泵密封不嚴也會增大液體的泡沫。泡沫的危害使冷卻潤滑液失效和油槽容積的浪費。泡沫嚴重的冷卻液會造成機床、刀具和工件損壞。
避免產生泡沫的方法有:在集中冷卻系統中，管路分級串聯，離冷卻箱近的管路壓力應低一些。保證切削液的液面不要太低，及時檢查液面高度，及時添加切削液。控制切削液流速不要太快。在設計水槽時，應注意水槽直角不要太多。在使用切削液時應注意切削液噴嘴角度不要太直。
3.機床的密封
經常檢查機床的軸封(特別是用乳化液作為冷卻劑時)，防止切削液串入機床齒輪箱、床頭箱或其它密封的傳動機構內。乳化液如果進入礦物油潤滑系統將使機床磨損。大型模具加工車間常采用集中冷卻潤滑系統。這類循環系統的冷卻液不停地循環使用，油池壽命十分重要。要注意確保液體循環路線的暢通，及時排除循環路線的金屬屑、金屬粉末、霉菌粘液、切削液本身的分解物、砂輪屑，以免造成堵塞。切削液的濃縮液和機床漏出的油中，在有氧條件下，每 20～30min分裂為二。而厭氧菌生存在沒有氧氣的環境中，每小時分裂為二，代謝釋放出SO2，有臭雞蛋味，切削液變黑。當切削液中的細菌大于106時，切削液就會變臭。
控制細菌生長的方法有：使用高質量、穩定性好的切削液。用純水配制濃縮液，不但配制容易，而且可改善切削液的潤滑性，且減少被切屑帶走的量，并能防止細菌侵蝕。使用時，要控制切削液中濃縮液的比率不能過低，否則易使細菌生長。
由于機床所用油中含有細菌，所以要盡可能減少機床漏出的油混入切削液。切削液的pH值在8.3～9.2時，細菌難以生存，所以應及時加入新的切削液，提高pH值。保持切削液的清潔，不要使切削液與污油、食物、煙草等污物接觸。經常使用殺菌劑。保持車間和機床的清潔。設備如果沒有過濾裝置，應定期撇除浮油，清除污物。
4.勞動衛生與環境
影響人身健康和環境的主要原因是切削液所含的基礎油和各種添加劑。切削液所含的高密度礦物油(相對密度大于0.9)屬高芳烴含量的礦物油，易被乳化，但其中的多環芳烴(PCAH)是致癌成分。亞硝酸鈉和三乙醇胺曾被廣泛用于乳化液中，是有效的防銹劑。由于亞硝基二乙醇胺被證實為致癌物質，70 年代有些國家已禁止使用。另外，為了避免模具操作工接觸切削液中的油、菌類和金屬屑而產生的油疹和毛囊炎皮膚過敏，操作者應涂保護油、穿工作服、帶手套，應注意避免皮膚與切削液直接接觸。
三、金屬加工液未來走勢及應用案例
中國政府“保增長、擴內需”的政策舉措正在付諸實施，重點產業的振興規劃也相繼出臺，金屬加工和數控機床被列入珠三角規劃綱要，東莞市政府撥專款20億用于東莞各中小企業進行擴展，我們可以看到東莞及華南地區的模具企業購買力在提升，轉型所需要的產品將更加廣泛和對新產品要求更多。隨著金融風暴慢慢遠去，中國模具及其加工市場將再次振興！經歷過經濟危機的考驗后，深圳市模具技術學會專家委員羅百輝指出，模具行業金屬加工液用戶的需求將向高效節能、健康環保、經濟成本方向發生變化。
1.高效節能的潤滑技術
模具制造行業一直堅持不懈地努力創新，力求在保持加工質量的同時提高生產率。制造商和供應商都在不斷尋找各種途徑去實現這個目標。潤滑與機械設備的運轉息息相關，有人形象地把潤滑油比喻為機械設備的血液，可以說失去了潤滑，就沒有機械設備的存在。高效合理的潤滑技術是保證和改進機械設備節能、高效、長期正常運轉的基本措施，是機械運轉的命脈，是為國民經濟發展和人民生活福利服務的應用科學。因而先進的潤滑技術和高性能的潤滑劑的開發和應用是保證人民生活和工作及各行各業機械的節能、高效正常運轉的前提。沒有高效合理的潤滑技術就沒有先進的機械運轉，也就不可能有先進的生產和經濟的繁榮，因此各工業國都十分重視先進合理的潤滑技術的研究開發和推廣應用。據日本有關摩擦經濟文章指出，1970年日本因改善潤滑技術而年增長經濟效益2萬億日元，名古屋鋼廠僅改善潤滑技術一項，就實現年增長經濟效益達20億日元，同時機械設備事故減少了百分之九十。
目前，全世界機械能源有效利用率平均只有30%左右，能源總耗量的50%～60%消耗到機械設備摩擦上。據德國沃格甫爾教授測算，全世界生產能源的1/3到1/2損失在摩擦損耗上，而英國焦斯特教授指出世界消耗能源的30%～40%消耗在摩擦損耗上。當然摩擦磨損一部分是不可避免的，但隨著摩擦潤滑科學技術的進步和潤滑管理水平的提高，其中一部分是可以省下來的。日本通過規定節能潤滑設計和操作，以及采用節能型潤滑油脂等措施，使機械磨損大大降低，節省動力10%～20%，單是采用節能潤滑油脂一項，內燃機能節省燃油可達5%～10%，節能型機械油、液壓油可省電7%。
2.健康環保的金屬加工液
金屬加工液在模具制造中主要起潤滑和冷卻作用，兼有防銹清洗等作用。對于頑固油份的清洗到目前為目止仍以氯代溶劑最為經濟有效，但基于環境保護與人體安全，大多數的氯代溶劑均巳被限制或禁止。澳拿石油（中國）有限公司AONA一直把全部力量集中于精密制造業，長期以來默默為眾多模具工業生產商提供金屬加工油及相輔清洗劑。DH200 系以烷基溴代物為原料的新型溶劑，在經劑與性能方面都接近氯代溶劑，而DH200不易燃/不含乙烯/不含氯分子/不破壞大氣的物性與高洗凈力類似三氯乙烷，三氯乙烯，且具有低臭氧破壞系數（Ozone Depletion Potential=ODP）、低暖化系數(Global Warming Potential=GWP), 而且沒有閃火點,是目前氯代劑最佳的替代品之一。美國環保組織已經在數年前立法通過使用DH200替代氟氯烴,是目前最優秀環保清洗劑。
為了能夠積極的保護環境，同時又能優化您的生產工藝，您能做些什么呢？事實上，您可以與化學品供貨商合作，進一步優化您的化學品添加量。您可以根據特定的金屬加工工藝，根據推薦的液位來管理好一個穩定的系統，這會達到最好的成本效益。另外，您還可以根據產量趨勢，考慮最佳的液位和流量來管理您的系統。
3.經濟成本的金屬切削液
經濟危機席卷全球，人們開始設法減少金屬加工液的使用。目前在應用的主要的方法有：減少化學品的添加量、使用較小的過濾系統、微量潤滑（MQL）的應用。只考慮減少化學品的添加量，可能會使你的整體生產成本提高。刀具由于缺少潤滑或濕潤，其加工性能就會逐漸下降（刀具使用壽命減少），經常需要清理系統從而產生很高的化學品和廢液處理成本。如果只考慮采用較小的過濾系統，必須能夠為刀具提供足夠流量的冷卻液，以達到最大程度的冷卻和潤滑，并使其能夠進行有效地除去金屬屑，也增加了相關的加工成本。采用微量潤滑（MQL）在切削接觸點上快速地噴射少量的冷卻液進行切削，任何冷卻液都不循環使用，而且許多工藝十分簡單并不需要采用高液位來沖洗刀具。
雨辰宏業金屬切削液有七大特點：
（1）.超長使用壽命。正確使用情況不用更換，只需添加。
（2）.超強防銹功能。對加工工件和機床部件及油漆有超強的防銹和保護功能。
（3）.超低的使用成本。用普通自來水稀釋成3%~15%（視材質和工藝定）濃度的工作液，使用成本超低。
（4）.超高的環保標準。不含亞硝酸鹽、磷和其它有害物資，充分保障使用者的健康。
（5）.超群的綜合性能。冷卻、極壓潤滑、清洗、殺菌、浮油、沉降等性能達國際先進水平。
（6）.超寬的應用范圍。多種設備、多種材質、多種工藝，都可應付自如。
（7）.超簡便使用。
管理好你的系統除了要考慮冷卻液的費用之外，還要全面考慮到所有相關的其它各因素，例如泵、刀具、零件的光潔度、過濾器的介質，從而降低您的運營成本。這樣您不但能夠降低化學品的使用量從而減少對環境的影響，而且還可以將節約的資金投入到有效的空氣處理系統之中，從而提高我們日常呼吸的空氣質量。
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