一位朋友数次对我谈起快走丝线切割液的有关问题因我对¸¸¸

一位朋友数次对我谈起快走丝线切割液的有关问题因我对¸¸¸ 近来，一位朋友数次对我谈起快走丝线切割液的有关问题。因我对此不很熟习，不免要查阅一点资料。发现了比较新的一篇文章(发表在“润滑油”19卷第六期上)。在阅读这篇文章时，有许多不解之处。以下是该文及我的批注，愿就此求教于各位网友及作者(如果他们能看到的话)。 环境友好水基电火花线切割金属加工液的研制 1,2111方建华 ，陈波水，董凌，王九 ( l (后勤工程学院油料应用工程系，重庆400016 ; 2 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重 点实验室，甘肃兰州730000 ) 摘要:根据电火花线切割工作液的性能要求及现行油品存在的缺陷，研制开发了新型环境友好水基工作液，实验室评定证明研制液具有良好的理化性能，工业试验表明研制液具有满意的工作效果，且符合环保要求，毒性试验符合要求。 关键词:金属加工;电火花;线切割;工作液;环境友好;乳化液 中图分举号:626.39 文献标识码:A 随着金属加工业的迅速发展，电火花线切割技术也得到了很大发展。电火花切割加工具有许多独特的优点，可以加工各种难加工和无法加工的材料以及复杂形状的工件等。大多数电火花加工都是在液体介质(工作液)中进行的，实践证明，电火花加工在液体介质中进行最稳定，并且工作液对加工工艺指标如切割速度、表面粗糙度和加工精度等影响很大。尤其是近几年来，随着人们环保意识和环保立法的不断加强，对金属加工润滑剂的要求越来越苛刻，环境友好化的呼声也越来越高[1,4]。水基金属加工液由于具有导热系数大，冷却、润滑和防锈性能好等特点，因而发展迅速，在机械加工工业中已被广泛采用。但水基润滑液也有许多不足之处，目前市面上的水基润滑液采用生物降解性能差的矿物油基润滑添加剂和以对人体有致癌作用的亚硝酸钠、铬酸盐等物质为防锈剂和防腐剂，不仅其废液难以处理，并且对人类和环境造成危害[5,7]。因此，研制性能优良的环境友好线切割金属加工液意义重大。 1 电火花线切割工作液的性能要求 ( l )良好的防锈性 任何工作液，对电火花线切割效果再好，如不能防锈，则会直接锈蚀机床和工件，因此，防锈性是工作液必须具备的先决条件。 ( 2 )一定的绝缘性 火花放电必须在具有一定绝缘性能的介质中进行，工作液的绝缘性能可使击穿后的放电通道压缩，局限在较小的通道半径内火花放电，形成瞬间、局部高温熔化、气化金属，提高放电能量的蚀除能力和提高加工精度。放电结束后又迅速恢复放电间隙，成为绝缘状态。 ( 3 )快速电离和消电离性 电火花线切割工作液要求能快速电离和消电离，并能实现高频、短脉冲间隔的工作，这样可以降低电极损耗，降低工件的表面粗糙度。 ( 4 )较好的洗涤性 所谓洗涤性能是指液体的表面张力较小，对工件有较大的亲和附着力，能渗透到窄缝中去，此外还有一定的去除油污的能力。洗涤性能好的工作液能提高切割速度，排屑效果好，切割后表面光亮清洁，割缝中没有油污粘附。 ( 5 )良好的冷却性 在放电过程中，放电点局部瞬间温度极高，尤其是大电流加工更高，达10000 一12000 ? 。为防止电极丝烧断和工件表面局部退火，必须充分冷却。 ( 6 )良好的粘性 良好的粘性可以压缩放电通道，使放电能量集中在极小的区域内，产生很高的能量密度，同时又便于排屑。 ( 7 )安全性 应具有安全可靠性、无毒、无腐蚀、无污染，以防止火灾，损害操作人员身心健康和污染环境。要具有一定的闪点、挥发性，闪点过低、挥发性太好易引起火灾。 另外，理想的电火花线切割工作液还要求具有良好的润滑性、抗氧化抗腐蚀性和配制方便等特点。 2 现行使用的乳液类电火花线切割工作液的缺陷 现行使用的乳液类电火花线切割工作液大多存在以下几个方面的不足。 ( 1 )乳化液中含有大量的矿物油、植物油(如目前使用较为广泛的乳化液Dx 一1 含10 号机械油73 % ，乳化油航天502 一1 含10 号机械油79 ,和蓖麻油3 . 50 / 0 ) ，由于乳化液中含有较多的矿物油、植物油，不但对节能不利，而且容易腐败变质发臭，排污量大，废液必须经过污水处理才能排放。 ( 2 )油类容易挥发，不安全，许多电火花加工机床时有发生因油类易燃而引起的失火。 ( 3 )在电火花线切割中，用各种油类和碳氢化台物做工作液时，伴随着放电过程，不可避免的产生大量炭黑，严重影响电蚀产物的排除，直接影响切割速度和恶化工件表面加工质量，加上乳化液去污能力差，致使工作液脏秽，破坏正常的放电加工，引起烧丝。 ( 4 )乳化液容易分层变质，不宜久放。 另外，现行的电火花线切割工作液加工效率和光洁度远远满足不了生产需要，且随着石油产品价格上涨成本上升。本着节能、减少环境污染，充分发挥水基工作液的优点，以提高高速走丝电火花切割加工质量和效率的原则，我们研制了一种环境友好水基电火花金属加工液。 3 新型环境友好水基电火花线切割工作液的实验研究 3.1工作液的配方组成 表1 工作母液的组成 成分 类型 含量，% 基础液 去离子水 71.3 润滑添加剂 硼氮化改性菜籽 10 油润滑添加剂 防锈剂 三乙醇胺 10 无机硼酸盐 1 钙镁离子软化剂 磷酸三钠 2 光亮剂 柠檬酸三钠 3 爆炸剂 聚乙烯醇 1 消泡剂 长链醇 0.5 表面活性剂 OP-10 1 其他 食用香精 0.2 3.2工作液的性能测试 将工作母液稀释20 倍后考察其各项性能，结果如表2 所示。 从表2 可见，环境友好水基电火花工作液具有良好的综合性能。 表21 作液的性能 _____________________________________________________________________ 测试项目 测试结果 评价 外观 无分层，无沉淀，呈均匀液体 目测 透明度 透明或半透明 目测 PB/N 588 GB/ T 3142-90 PD/N 1569 GB/ T 12583-98 电阻率 32 KΩ CM 实测 PH值 8.5 实测 消泡性 ?2 ML GB/ T 125795 腐蚀性( ( 55+2)?,全浸) GB/ T 5096-85 一级灰口铸铁 24 h 不腐蚀 紫铜 8 h 不腐蚀 L Y12铝合金 8 h 不腐蚀 防锈试验(35+2?) GB 6144-85 单片 96 h 无锈 叠片 24 h 无锈 贮存安定性 无分层、相变及胶状等，实验后能恢复原状 实测 3.3工作液的工艺参数 将工作母液稀释20 倍后，在上海第八机床厂生产的DK7716 型线切割机(钼丝直径有 0 (15mm 和0 . 12 mm )上考察其工艺参数，并与市场购置的Dx 一1 工作液进行比较， 结果如表3 所示。 表31 工作液的工艺参数 ________________________________________________________________________________________________________ 水基工作液 市场购置工作液(Dx 一1) ______________________________________________________________________ 工作材料 工作电压,v 工作电流,A 生产率, 表面粗糙度 表面层状况 生产率, 表面粗糙度 表面层状况 mm2min-1 Ra/µm mm2min-1 Ra/µm Cr12MCV 65 1.2 25.7 0.8 表面洗涤清洁 22.4 1.6 表层发黄, 模具钢 65 1.6 27.6 0.8~1.6 颜色洁白整齐, 23 1.6 有烧伤现 95 1.2 25 1.6 无表面烧伤现 27.6 1.6~3.2 象 95 2.0 49 1.6~3.2 象 43 1.6~3.2 硬质合金 65 1.2 14 0.8 表面洗涤性好, 11 0.8 表层颜色 65 1.6 15 0.8 表层颜色整齐 14 0.8 不一致, 95 1.2 14.5 0.8~1.6 一致,无烧伤 14 0.8~1.6 有轻微烧 95 1.7 17.5 0.8~1.6 16 0.8~1.6 伤现象 _____________________________________________________________________________________________________________ 从表3 的结果看出，研制的新型环境友好水基电火花金属加工液具有满意的工艺效果。 3.4 工作液的环境保护监测和生理生态毒性试验 根据浙江大学环境工程系，研制的新型水基电火花金属加工液的BOD (生化耗氧量) 33为1 . 132×10mg / L 是国内同类产品(BOD 为12 .3×10 mg / L )的9.23% 是煤油(BOD 33为9.2×10 mg / L ) 的12 . 3 % ; COD (化学耗氧量)为1.20×10mg / L , 是国内同 33类产品(COD 为87.84×10mg / L )的1.32%是煤油(COD为325×10 mg / L )的0.37% ; 基本达到国家排放。 根据浙江大学生物学院用新型水基电火花金属加工液对动物所做的病理诊断，经统计处理，表明工作液涂抹动物皮肤后，动物表现正常，体重无变化，局部皮肤无红肿、溃疡、渗出等现象;经光镜和显微照片观察，实验动物的皮肤、肝脏和肾、心、脑、肺细胞均无差异，由此可知，工作液对人体无毒性。 以德国的wasser gerahrdung klasse ( WGK )为基础进行检测，表明研制的新型水基电火花金属加工液的急性水毒性极限(EL50 )或(LL50 )值不小于103µg/g ，属于无毒性金属加工工作液。 由于该水基电火花金属加工液的水污染指数值(W EN )为1 . 7 ，属于无水污染类金属加工液，使用后可直接排放，对环境无热和危害。 4 结论 新型水基电火花工作液综合性能指标均能达到国内先进水平，而且没有生理毒性和环境污染间题，是一类较理想的环境友好水基电火花线切割金属加工工作液。 参考文献: 「l ,李芬芳，董浚修 “绿色”润滑剂--21 世纪润滑剂的发展趋势,J ] (合成润滑材料，1 997 , ( 4 ) : 18 一22 「2 ,曹月平，余来贵 环境友好润滑剂及添加剂,J 」润滑油，1 999 , 14 ( 5 ) : 17 一21 [ 3 」王大璞，乌学东，张信刚，等。绿色润滑剂的发展概况[ J ,摩擦学学报，1999 , 19 ( 2 ) : 181 一186 [ 4 」巩清叶，余来贵环境友好润滑剂及其添加剂的摩擦学研究现状,J ,润滑与密封，2000 , 15 ( 5 ) : 65 一68 「5 ,方建华，陈波水，张斌改性植物油作为生物降解润滑添加剂探讨,J 」后勤工程学院 学报，2001 , l7 ( l ) : 83 一87 「6 ,黄伟九，谭援强，王化培 水溶性润滑添加剂研究概况[ J ,润滑与密封，2002 , 17 ( l ) : 72 一75 「7 ,陈战，王家序，秦大同 新型环保水基切削液的研制及应用,Jl 润滑与密封，2001 , 16 ( 6 ) : 55 一56 THE DEVELOPMENT OF ENVIRONMENTALLY FIUENDLY WATER BASE CUTTING FLUID FOR ELECTRIC SPARKMACHINING 1,2ll1FANG Jian -hua , CHEN Bo -shui , DO-NGLing ，WANGJiu (?Oil- Plants A Pplication Department of Engineering University,Chongqing 400016,China;2.State Key Laboratory of Solid Lubrication,Lanzhou Institute of Chemical Physics,Chinese Academy of Sciences ,Lanzhou 730000,China) Abstract : According to the performance requirements of cutting fluid for electric spark machining and the defect of current oils, a new environmentally friendly water base cutting fluid is developed . Theresults of laboratory evaluation and industrial test show that the developed fluid has excellent physicochemical properties and satisfied work effects , without environmental pollution and toxicity . Key Words : metal working ; electric spark ;wire electro -discharge cutting ; cutting fluid ; environ - mentally friendly ; emulsion