水基型线切割液_水基线切割工作液

日期：2014-07-20

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水基型线切割液：包括乳化液、微乳液和全合成液三种，其中乳化液是将矿物油加入乳化剂溶于水后形成的乳状溶液；微乳液也是矿物油溶于水形成，但油类物质较少，主要含大量的表面活性剂成分，其稳定性相对较差，特别容易起泡沫；全合成液则完全是各种化学合成添加剂配以大量水制备而成，完全不含油性成分的透明或半透明水溶液，其实际应用效果的发挥依赖于其中的添加剂，相对而言其冷却性最好，完全不含油类物质环境性能较好，是水基线切割工作液发展的一个方向。目前水基线切割工作液中研究和应用较多是乳化液类。

1、含油类线切割液的缺陷

目前国内使用较多的含油类工作液(主要包括油基类、乳化液和微乳液)电火花线切割工作液大多存在以下几个方面的不足。

（1）对环境的危害

各种油类物质是油基类以及乳液类的主要成分之一，一方面对节能不利，另一方面也不够环保，因为油类物质其生物降解性差，能长期残留于水和土壤中。未经处理的乳化液(油基工作液更甚)通常含油量高达2000mg/L，而COD与BDD则分别高达18000mg/L和9300mg/L。有实研究明，当淡水中含油达10ppm 时，就会使育苗发育畸形，并使鱼肉含有异味;含有量达到300ppm时，可使淡水鱼类死亡。此外，乳化液通常加入的防锈剂磷酸盐类化合物，长期积累会引起水体的富营养化，对水生生物以及水环境的危害相当严重，2007太湖蓝藻大规模爆发引起的水危机事件给我们敲响了警钟。即使排放的废液经过严格的矿物油回收处理，其在水中的长期积累性也不容忽视。工作液还会或多或少的残留在切屑上，大量堆积或废弃的切屑对土壤也会造成一定程度的污染。

（2）对人体产生的危害油基类和乳化液中含有的各种油类、添加的表面活性剂的脱脂作用以及其他防腐、杀菌添加剂的刺激性会使人体皮肤千燥、脱脂、开裂、红肿甚至引起皮肤炎等不良现象。研究表明，油基工作液所引起的皮肤疾病与作为基础油的矿物油对皮肤的脱脂作用和刺激性关系密切：高速加工以及工作液喷嘴处产生的油烟、油雾及其刺激性气味都会对操作工人的呼吸系统系统产生危害;工作液中含有过多的矿物油、植物油等，其本身就很容易弄脏工作环境，另外也容易导致细菌大量繁殖而发黑变臭，一方面使工作环境变差，影响到工件的加工质量。另一方面，也会危及到操作工人的健康。如在细菌的作用下，含硫类的添加剂化合物会释放出H₂S和SO₂严重刺激工人的呼吸系统，另外，油类容易挥发，闪点较低，不安全，容易引起火灾。特别是在夏季高温干燥的时候。

(3)对加工质量的影响油类去污能力差，渗透清洗能力不够，不能很好的渗入加工面，导致不能及时带出切屑，影响正常的放电加工；相比较而言，油的导热系数较小，冷却性能不如水，无法及时冷却电极丝：油基类和乳化液容易分层变质，不宜久放。

2、电火花线切割液的发展趋势

针对以上所存在的问题，近年来，对工作液的配制和使用陆陆续续出现了一些新工艺，如不使用工作液的干切削技术、采用液氮来代替工作液等，但应用范围还很有限，而且其本身也存在一定的不足之处，对于众多的电火花线切割加工来说，在未来很长的一段时间内，还将继续使用工作液。在世界整体范围内，随着“环保、经济、无危害”的呼声愈来愈高，电火花线切割液的配制、使用、贮存也必将兼顾绿色化的要求，具体呈现出以下趋势。

（1）油基工作液向水基工作液甚至全合成液过渡，尽量减少或避免矿物油的使用

水基工作液冷却性能好，成本相对较低，操作环境安全干净、没有刺激性气味、没有油雾油烟和着火危险，不易分层等诸多优点。同时随着添加剂研究的逐步深入。水基工作液的性能也必将得到进一步完善。因而以水基工作液来代替油基工作液，最大限度的减少矿物油的使用，是一种行之有效的环保策略，也是线切割工作液发展的大趋势。

综合以上文献发现，当前水基线切割工作液的研究中主要存在以下两个方面的问题:

（1）对于水基线切割液，乳化液类的研究最为全面，微乳液类也正在进行，但都含有较多的各种矿物油，难以降解且容易腐败变质，对环境影响较大，而环境友好不含任何油组分的水基全合成类切割液，目前进行的研究较少，有价值的配方和有效果的应用实例未见报道。

(2)对于工作液中添加剂组分、基本理化性质以及实际应用效果三者之间的关系，文献研究只是有限的针对乳化油中某一种理化性质如电导率或者其中某一种添加剂如三乙醇胺对实际应用效果的影响，而本实验室也只在乳化油的研究过程中，对这三者之间的关系进行过系统的研究，得到了相关的结论，但是对于水基全合成线切割液中组分、理化性质和应用效果的关系，目前尚没有文献报道。

有数据显示，目前国内仅高速走丝电火花切割机床的市场保有量已达到30万台，且每年还在以10%的速度增加。相对应线切割工作液的需求量和消耗量相当大，但多数厂家便用的是矿物油基和乳化油类的工作液，对环境、对人、对加工质量的影响或危害很大，而随着人们环保意识和环保立法的不断增强，对金属工作液的要求也越来越苛刻，环境友好化、添加剂绿色化的呼声也越来越高。在此基础上，将线切割液中添加剂组分、工作液理化性质以及实际应用效果三者有机的联系起来，并以此来指导水溶性全合成线切割液的配制和使用以及进一步的优化改性。因而，研制一种全水溶性线切割金属加工液是势在必行，具有十分重要的理论和实际意义。