的污染问题 & 矿物油是切削液的主要成分之一 ! 未经处理 的乳化液 通 常 含 油 量 高 达 "((( 2345 ! 而 *67 与 +67 则 分 别高 达 !%’’’ 2345 和 )#’’ 2345 ! 根 据 实 验 表 明 ! 当 淡 水 中 含 油达 !’ 882 时 ! 就 会 使 鱼 苗 发 育 畸 形 ! 并 使 鱼 肉 带有异味 # 含油量达到 #’’ 882 时 ! 可使淡水鱼类死亡 ’!(&
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对刀具的危害 按传统的思维 ! 切削液使用的目的之一是提高刀具
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切削液的危害 对环境的危害 切削液对环境的危害主要是其废液对水资源及土壤
的使用寿命 ! 这在过去的几十年前可能是对的 ! 因为当时 刀具的材料绝大部分还停留在热硬性 % 耐磨性一般的普 通高速钢水平上 E 连硬质合金都很少应用 ! 特 别 是 在 我 国 & 而近 "( 年来 !*+, %F*7 等超硬材料的大量使用 ! 加 上 AGHI, %AG, 等新型涂层的应用 ! 使刀具的热硬性 % 耐磨 性均有了很大的提高 ! 即使没有切削液的帮助 ! 也能使切 削顺利地进行下去 & 另外 ! 切削液的使用效果 ! 也并不一 定象人们预计中的那样理想 ! 以铣削为例 J 由于铣刀高速 旋转产生的离心力 ! 切削液在到达切削区之前早已汽化 ! 几乎没有起到冷却 % 润滑及排屑的作用 # 另一方面切削液 还 有 负 面作 用 ! 随 着 刀 具 的 旋 转 ! 当 刀 片 切 出 时冷 却 ! 然 后在切入时再一次被加热 ! 不断发生加热和冷却循环 ! 造 成很大的温度波动 ! 随后发生的热冲击会在刀片上产生 应力 ! 这将引起垂直于切削刃的梳状热裂纹 ! 而最终导致 刀片破裂 ’"(! 这种情况对于金属陶瓷 % 立方氮化硼 K*+,D 和 聚晶金刚石等脆性刀具更为敏感 &
量极少 ! 一般每小时的用量只有十几到几十毫升 ! 仅为传 统湿切削加工切削液用量的几万分之一 ’ /AE 润滑的准 干切削效果相当好 ! 曾经有人使用涂有 J%72KL/0(! 涂层 的钻头 ! 对铝合金材料工件钻孔 ! 采用纯粹的干切削钻 3" 孔后 ! 切屑就粘连在钻头的容屑槽 ! 使钻头不能继续使 用 ! 采用 /AE 润滑后 ! 钻出 <!# 个合格孔后 ! 钻头还没有 明显的磨损和粘连 (M)’
随着切削速度的飞速上升 ! 人们对于切削液的效果 产生了疑问 ! 特 别 是 采 用了 硬 质 合 金 % 陶 瓷 %*+, 等 新 型 刀具材料后 ! 刀具的寿命有了极大的提高 - 与此同时 ! 切削 液对 环 境 及 操 作 者 有 一 定 的 危 害 性 ! 且其 使 用 % 存 储 % 处 理等过程都十分繁琐 !总体费用已上升至总成本的 !./0 !1/ & 所以用一种适当降低刀具寿命的方法 ! 来实现少用 或停用切削液 ! 以降低总体费用 ! 已成为切削加工企业的 必然选择 &
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机械工程师
#""& 年第 !" 期
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经验借鉴
Hale Waihona Puke 产生细油雾或气溶胶 !使人患上肺病 "湿疹等症状 # $! % 生物危害 & 主要表现在切削液由于各种原因导致 细菌大量繁殖而发黑变臭 ! 一方面使工作环境变差 ! 另一 方面大量繁殖的细菌 !也可能使操作工人受到感染 ’ 如厌 氧菌的分裂周期大约为 "# $%&’ 它将在很短时间内因释放
()! 而使切削液变质 ’ 美国 *+&+,&-. /01+, 汽车公司通过
调查 ! 比较了直接接触切削液的机床操作工人与其它末 接触切削液的工人 !得出结论是机床操作工人患呼吸系统 疾病 $ 咳嗽 " 慢性支气管炎 "鼻炎 % 的比例较其它工人高 ’
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切削液的绿色设计 由于种种原因 ! 在今后很长的一段时间内 ! 我们无法
Q0& *,-R-$ ! Q-S+ TBUU.+! Q+&&%C /GK-$-,-9/-GR%&%&: Q,V 2C W0,1R 7 J,V (N )9/0U+,& /-GR%&+ (R0X ! !##< !H3#I9 QB,S-. Y9 Z,-:- ! 7&C+.$0 59 Q%&%[ 9YC%&: - $%&%$B$ \B-&1%1V 0D .BF,%G-&1 H/AEI -&U - U%-$0&U G0-1+U 100. %& 1R+ U,%..%&: 0D -.B# $%&B$PC%.%G0& -..0VC (N)9 N0B,&-. 0D $-1+,%-. X,0G+CC%&: 1+GR&0.0:V ! !##! !3!!H3I9
决方法 &
关键词 0 切削液 # 危害 # 干切削 # 最小量润滑 # 绿色设计 中图分类号 0!"#$%&’() 文献标识码 0* ) #""&$ !"$")+($"( 文章编号 0!""#$#%%%
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引
言
标准 ! 也于 !))% 年 ! 月 . 日由国家环保局 % 国家经贸委 % 外 经 贸 部 %公 安 部 等 四 部 委 !根 据 .中 华 人 民 共 和 国 固 体 废 物 污 染 环 境 防 治 法 /! 制 定 . 国 家 危 险 废 物 名 录 ) 环 发 ’!))% (’%) 号 */! 其中明 确 规 定 废 皂 液 % 乳 化 油 4 水 % 烃 4 水 混合物 % 乳化液 C 膏 D % 切削剂 % 冷却剂 % 润滑剂 % 拔丝剂等为 危险废物 ! 所以今后切削液必须经过处理后才能排放 & 其 处理过程是件十分繁琐的事情 !且成本很高 &
经验借鉴
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切削液的危害及解决方法
金志宇 !! 孔庆华 "! 马笑蓉
#
"$!! 绍兴市机电学校 ! 浙江 诸暨 #!!%"& #"! 同济大学 ! 上海 "’(()" ##! 浙江联顺道路筑养科技有限公司 ! 浙江 杭州 #!((!" $
摘
要 0 文 中 分 析了 切 削 液对 人 体 % 环境 及 刀 具的 危 害 ! 同时 也 提 出了 如 干 切削 % 准 干 式切 削 及 切 削 液 的 绿 色 设 计 等 解
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对操作工人的危害 尽管现在的数控车床或加工中心都能实现封闭式加
工 ! 但操作工人在装卸工件时 ! 免不了要和粘在工件表面 的切削液接触而受到影响 & 切削液对人体的危害主要表 现在两方面 0 化学危害和生物危害 & )!$ 化学 危 害 0 切 削 液 中 的 一 些 添 加 剂 ! 如 常 作 为 杀 菌剂使用的苯酚类物质 ! 有毒且致癌 ! 而作为防锈剂的亚 硝酸钠 ! 也会 在 酸 性 条 件 下 形 成 致 癌 物 质 L 亚 硝酸 # 切 削 液中含有的矿物油 % 表面活性剂的脱脂作用以及防腐 % 杀 菌 添 加 剂的 刺 激 性 会 使 人 体 皮 肤 干 燥 % 脱 脂 % 开裂 ! 甚 至 引起红肿 % 化脓等不良现象 # 很多高速加工和切削液喷嘴
3# !$ 下降至 !98!$ ’ 而要达到这样的标准 ! 需要安装
(<)
高精度的切削液过滤装置 " 空气净化设备等 ! 费用相当可 观!仅此一项缺点就已大大超过使用切削液带来的优点 ’
"
结
语
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采用干切削 所谓干切削 ’ 是指在机械加工中 ’ 为保护环境 " 降低成
据估计!切削加工约占机械制造总工作量的 <#>!4#> ! 全世 界 每 年 约 有 3 亿 吨 的 钢 料 通 过 刀 具而 成 为 切 屑 ! 全 世界每年切削加工耗资约 !8## 亿美元 ’ 在如此巨大的市 场面前 ! 如何将生态效益和经济效益调节至最佳 ! 必将成 为制造工程和企业界人士关注的热点之一 ! 其中切削液 的绿色设计和发展干切削技术 ! 从根本上解决了切削液 带来的弊端 ! 不仅有利于保护环境和工人健康 ! 而且可以 降低加工成本!无疑是一种很有发展前途的绿色加工工艺 ’
2()34### 标准 !必将给企业在切削液的采收 " 存贮 " 使用 "
维护 " 记录存档等方面增加费用 ! 使切削液的使用成本迅 速上涨 ’ 如由美国环境保护局 $567 % 规定 ! 要求空气中有 害物质的允许含量 !由原来的 89# $:;$< 下降到 #98 $:;$<’ 且空气中的有害物质允许的颗粒的直径大小由原来的
(4 ) (8 )
白 钊 !马 平9 金 属 切 削 领 域 的 可 持 续 发 展 战 略. .. 高 速 干 切 削 技术 (N )9 机械工程师 !!##< !H"IO3#P3!9
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解决切削液危害的方法 切削液由于环境 " 刀具及操作工人的影响 ! 要达到
避免使用切削液这一现实 ! 故对解决机械制造过程中的 洁净化问题应双管齐下 ! 即在研究无液切削技术的同时 ! 重视切削液自身的改造和创新 ! 使干式加工和湿式加工 两者 优 势 互 补 ! 做 到 * 从 切 削 液 本 身 的 环境 无 害 化 做 起 ! 同时开发无切削液加工新技术 + (@)’ 切削液的绿色设计 ’ 应 充分考虑切削液的性能和成本 ’ 同时还应考虑对人体 , 环 境无害 ! 目前研究开发的重点是 & 研制高效无毒可降解的 生物添加剂 - 用生物降解性好的植物油和合成酯代替矿 物油 - 发展水基切削液 ! 特别是微乳化切削液 ’