本文是为中国机械工程学会、特种加工分会的“全国电火花、线切割加工技术与市场研讨会”而写，获得多家专业刊物的发表，年会并收于交流文集中。

《线切割工作液应用与发展》

线切割工作液发展至今，在我国已经有五十多年的历史了。在这漫长的发展过程中，随着电加工线切割机床加工性能提高和功能设计及技术进步的演变，为适应不同时期的需求，经过几代技术人员的艰辛努力，线切割机床专用工作液从早期单一油剂型产品发展到今天的多品种多种类。

目前，市场上主要有三大类产品供用户选择：即油剂型、水基型及水油混合型。

虽然众多的产品使得用户在选用中游刃有余。但是，我们调查发现有相当一部分使用者对线切割机床工作液的加工性能及操作工艺性能还不甚了解；对在相同条件下如何利用相应的工作液，使加工件获得更好的内在质量，还缺乏足够地认识；特别是对线切割机床电火花放电技术中作为液体介质的工作液，在保障线切割加工稳定，提高切割速度，加工精度及加工件的粗糙度，降低钼丝损耗方面的功效认识不足。故此，我们借助本文把多年在电加工线切割工作液使用方面的技术研究和积累的成熟工作经验，用简单的语言给予阐述。着重将各类具有代表性的产品及性能做一一介绍，以方便广大使用者参考。

一． 油剂型线切割工作液（皂化油、乳化型、线切割乳化油）

油剂型电加工专用工作液作为产品问世，已有近四十年的历史。它是最早应用于线切割机床的专用加工液，也是广大用户所熟悉的一个成熟产品。它在机床放电加工中，起到冷却、洗涤、润滑、去游离、灭弧、防锈等功能，其代表性的产品为油酸钾皂乳化液。

作为油酸钾皂乳化液的油剂型专用工作液，常温下外观为棕褐色半透明体，兑水后成乳白色。因含油量比较高，加工中的润滑性及防锈性都比较好。其理化性能显示：液体偏碱性（HP8~9.5），常温下它的电导率为300~600，液体介质在临床状态下，工作周期表现出：使用时间与加工速度具有正泰分布的加工软特性，其产品为混合物。

根据它的理化性能和加工软特性我们不难看出油酸钾皂乳化液为新液时，加工初始阶段其加工速度提升比较缓慢；到后期乳化液接近废液时，加工速度也是缓慢下降的。又因为其电导比较低，加工中放电火花半径比较小，使得加工产生的火花间隙也比较小。因此，在加工高厚工件时，就显得加工间隙过小，清洗通道狭窄，液体张力使得渗透性能比较低，清洗性能更显弱化。所以，通常我们讲优质的油酸钾皂乳化液适用加工300mm厚度以下工件。在这个厚度范围内，其加工机械性能比较好。具有良好的润滑性、洗涤性及冷却性，并且加工稳定，加工精度比较高，适合于比较精细模具的生产加工。

其次，实践证明油酸钾皂乳化液在实际使用中，其加工速度和效率与加工粗糙度是一个反比关系。也就是说：工件如果想获得一个好的加工粗糙度，则必然以降低其加工速度和效率为代价的。反之，如果需要较高的切割速度和效率，只能以降低加工粗糙度为必然条件。

目前，市场上型号相同的油剂型乳化液因生产厂家的不同，其特点也不径相同。对外而言他们主要区别在兑水量比例和使用寿命上。它们的不同，产生的差异将直接影响使用者的使用效果和自身经济效益。

市场上常见的普通油酸钾皂乳化液工作液兑水量比例一般在1:8左右；优质的在1:12左右。工程师们经过科研实践，通过调整配方，反复摸索及研制，五年前向市场推出高浓度油酸钾皂乳化液，它的兑水量比例高达为1:25倍。就是说在同样的电加工机床加工条件下，在电导参数一致的情况下，该厂生产的专用油剂型乳化液兑水量比例与同类产品相比高达2~3倍。通过跟踪调查反馈，使用者认为该产品在获得良好的加工性能的同时，使用寿命也比一般油剂型工作液长一倍，现实中更能凸显出它的高性价比。

需要指出的是：当我们具体使用一款产品时，一定要注意看清每款产品的使用要求和操作工艺。特别是在当前日新月异的新技术发展的时代，如果忽视新产品的特性，将会造成无谓的浪费和损失。在这方面我们遇到过很多例因使用不当，影响自己使用效果的实例。例如：过去在兑水冲解油剂型乳化油时，对优质的产品我们都知道可用水直接冲兑到12倍左右。当他拿到高浓度的产品时，仍然按习惯兑水至12倍方法去使用，在肉眼看似油液已经冲开，外观也呈乳白色，然而事实上乳化油并没有完全打开。结果造成高浓度的乳化油因水量太少，形成水包油，介质液体过于浓厚粘稠。粘稠的液体介质在水箱中聚集成白色油脂，随着放电切割而碳化发黑，再与加工废弃物混合形成黑色油泥附着在加工间隙中，造成电蚀物不易排除，乳化失稳，洗涤性能降低，严重影响放电过程的稳定性，降低了加工速度，工件和钼丝冷却效果恶劣，易断丝，同时也加大工件表面质量恶化的机率，容易形成黑色的加工断面，工件脱落不易或工件及机床锈蚀等现象，而且随着使用的进行，产生液体的酸败，形成恶臭，严重缩短了工作液的使用寿命。

分析上述情况，我们可以指出问题发生的根本原因就在于操作者没有很好地了解高浓度乳化油的操作工艺。

（使用方法）在使用前，应该首先看清包装物上的注意事项及操作说明：

先取一份原液，加入三倍左右普通自来水进行充分搅拌，待均匀后，再二次冲水至所需要的25倍的浓度。这样操作将油液与水充分混合溶解，形成强烈的亲合力后，才能使其优良的加工理化性能得到展示。我们曾在加工现场看到有经验的操作者，他们严格按照工艺操作稀释产品，用高浓度乳化液来加工高度超过500~800mm以上的加工件，并获得成功。而违反操作工艺引来的麻烦，往往还被指责工作液质量不好，使产品蒙受不白之冤。所以，严格按照产品的操作要求来配置浓度比，是可以提高改善加工表面质量及切割速度，增强防锈能力，延长使用寿命。也就是说合适的比例将直接影响到加工制件的各项工艺指标，而且能够获得可观的经济效益。

还须指出的是：作为油酸钾皂的乳化液都是以机械油为基础原料的工作液。在当前能源日益紧张，其使用成本也日益在加大。同样，也因为是石化产品，在国内环保呼声越来越高的形势下，废液排放，防止环境污染也被提到国家议事日程上来，今后使用必将逐渐受到限制。再者，由于电火花线切割机床加工过程是以电极放电的形式实施加工的。加工放电瞬间产生极高高温（10000℃以上），不仅汽化了金属，同时也电离汽化了乳化液。汽化产生的废弃物充满操作现场，必将多多少少对人体有一定的影响。所以，应加强现场的空气流动，适当的健康防护。

二． 水基型线切割工作液（合成水溶性）

上个世纪八十年代末，在体验到油剂工作液在加工中存在的不足之处后，开始研发了水基工作液。率先由南京大学董教授等人经过反复实践，历经3年共同探索研制出水基工作液，水基工作液在电加工线切割机床中同样具备着：清洗、渗透、冷却、灭弧、防锈、润滑等功能。原液为黄绿色至墨绿色半透明体，兑水20倍后，兑水液体微黄透明。其理化性能显示：液体呈碱性（PH值10~12），常温下初始电导率为1200~1800，液体介质在临床加工周期中，使用时间与加工速度之关系具有加工硬特性，产品为稳定的化合物。

我们通过水基型介质的加工硬特性可以知道：水基型线切割工作液新液在加工初始，其加工速度在短时间就迅速提起，到了失效阶段加工速度也会迅速下降。纯水基型工作液不含有丁点矿物油的，它的清洗、冷却效果都优于油剂型工作液，并且渗透性特强。再者，由于它的电导率是油剂型工作液的两倍以上，就预示着它的放电间隙比较大，更便于冷却液在加工件的间隙中清洗排削。因此，在加工高厚工件时，我们通常首选水基型工作液的原因所在。它常被使用在加工100mm以上的高厚工件。在高厚切割中显示其特有的加工性能，即1.加工的高厚度、2.加工的高表面粗糙度、3.加工的高速度（切割效率）。

加工的高厚度我们已经说过。加工的高表面粗糙度也是水基型工作液一个重要特点，实践表明：它相比油剂型工作液在加工中，至少能够提高表面粗糙度0.5~1级。其工作机理目前还不十分清楚。加工的高速度并存在加工的高厚度之中的，经测试，它的切割效率比油剂型工作液提高15~35%左右。特别是加工硬质合金材料时，更显其优越性。还要指出的是水基型工作液的另一个重要特点，就是它在加工中取得加工高速度的同时，也可以获得加工好的表面粗糙度。通过实际加工获得的工件表面质量分析，表明两者之间并不相冲突，似乎有一个合适的交叉点。这个特点克服了油剂型乳化油切割效率与粗糙度对立的矛盾，充分显露它优于油剂型工作液的加工效果，这也是在水基型工作液问世后，人们在使用中得到证明，并逐渐被广泛推广使用的一个重要因素之一。

一提起水基型工作液，人们第一个担心的就是会问“会不会生锈”？

事实上作为一个成熟的商品，人们的顾虑都是多余的。优质品牌的产品在出厂前的检测中，就已经为你把好关了。它的防锈能力是使用值的一倍。如果在现场中发现有机床或工件锈蚀，你必须仔细检查你的操作工艺是否符合规范，你的工作环境（天气、湿度、加工垃圾的处理、机床卫生保养等影响）是否正常，你的加工液使用是否已经失效。从中你可以找出发生事故的原因。

实际使用中，我们往往会发现：一个事物都具有两面性。比如说：放电间隙大，形成的加工间隙大，这对工作液的渗透、冷却清洗都有很大的帮助。但是，由于间隙大，工件加工完成时，因缺乏一定的摩擦阻力，割好的工件就会迅速的自然脱落，造成碰伤工件，砸坏机床台面，折断电极钼丝等。因此，在使用水基工作液时，防范这样的事故也应得到重视。

水基型工作液的工作性能上面都做了介绍。但是还有一点我们还要让使用者了解到：它的低碳特征。由于不含矿物油，在使用中不存在有油污的影响，工件清洗方便，现场环境清洁，无异味，不燃烧，安全可靠，加工中对人体基本无害。废液的处理比油剂型的来的简单，大大减少了环境污染，并且存放保质期长。因此，欧盟地区来采购的都是选择 水基型线切割加工液。

三.水油混合型(复合型工作液)

问题的存在也影响产品在某种程度上推广使用。到目前为止，市场上还没有看到一个稳定的电加工线切割油水混合性工作液产品的出现。这还有待于同行科技工作者必须继续努力探索，为广大使用者提供更快捷的产品。

参考文献：

对生产厂家来说就是如何将产品中的电导率进一步提高的同时，能够降低丝损，保证加工精度的要求，保持工作液长期静置时电导率不会衰变，确保工作液加工品质的稳定性。对用户而言：在您使用任何一款产品前，务必认真了解它的性质和操作工艺，确保使用顺利，尽量避免因操作不当带来的不必要的烦恼。

因此，的这条经验当时为，大陆广大使用者提供了一条介质使用方法的新路，为行业后续产品的产生提供了宝贵的思路。

综上所述，我们大致了解各类产品的面貌，也了解到各种工作液的基本特性。不过在这里我们还要特别提醒的是，所有电加工工作液初始新液都是偏碱性的（它们的理化性能）。一旦使用至工作性能衰退时，工作液的PH值就偏酸性了，而且是不可逆地成为废液。这时你继续使用，将严重影响加工效率，甚至发生对机床及工件产生腐蚀等侵害（特别是加工有色金属）。故此，我们要求使用者在工作中能够及时更换新液。

水油混合型工作液又被称之为复合型工作液。最早出现于上世纪九十年代中期。由于油剂型和水基型工作液的相继使用，开始提出：两种工作液混合用时，可以获得了理想的表面粗糙度，工件表面质量很好，切割断面的颜色十分锐目，切割效率也比单一的油剂型来的高，很好的融合了前两种产品的加工品质。在用于高厚件加工时，工作液的冷却渗透性能及洗涤性能也令人满意，也容易获得较好的加工精度，并且解决单一使用某种工作液的相应弊端。

由于油剂型和水基型工作液是隶属不同性质的产品，在使用中不能直接相互掺兑，必须分别按各自的稀释比例稀释好后才能合并使用，这样给使用者造成应用极大的不便。

现场操作时，大多数人在工作液衰变时，不是彻底去更换新液，而是不断的添加新液，这样做是可行的。但是它是以牺牲一定的工作液使用价值而为之的。

根据近几年相关资料表明，随着电加工线切割机床电源的发展，电脑数控的全面应用和机床加工性能的整体提高，为电加工切割提供了更多的空间，也为加工介质的提升开拓了广阔前景。目前，科技人员开始在工作液中添加电解质，增加爆破剂，改变工作液的电导率，从而引起放电间隙伏安特性变化，提高加工效率。工作液在添加介质后，可使电导率高达3000以上。这极大的丰富了工作液的内涵。但是，工程师也注意到随着电导率的上升，电极丝的损耗也会发生增大，对加工精度要求较高的工件而言，选用时建议使用者应适当注意其特点。

当水油混合型产品出现后，虽然有它理想一面（它既有乳化液的润滑性 ,同时又具备水基液的冷却效果好、清洗力强的特点）。但是多年来一直没有解决的是产品静置存放问题，存放时间一长，容易产生分层现象。所以，用户最好用乳化油和水基型自己配制。节约成本，用多少、配制多少。

随着国内电加工行业的快速发展，专用工作液的标准都是各个企业厂家的标准，还没有统一的行业标准和国家标准，因标准的不统一，讲述和表达也不一致，难免会有相差不齐现象，华青润滑材料科技有限公司希望有关部门能够尽快制定出一款本专业标准，华青人员也积极参与行业标准的起草、建议、修改，完善空缺，使电加工工作液产品更加规范化。