油性切削油的特征及潤滑原理

　　

　　在金屬加工作業中，切削油基本上可區分為油性切削油、水溶性切削油、合成切削液三大類。今天和大家說一說油性切削油的重要特征及潤滑過程原理。

　　油性切削油一般多以低粘度礦物油為基質，三菱刀片再與其它添加劑混合制成，使用時不需要再稀釋。 礦物油有許多不同的種類，而其特性也有所不同。

　　有些適合做切削油，有些則不適合，中東的油和委內瑞拉的油不相同，即使同一區域不同油井所生產的油也不盡相同。透過種種煉制過程，在一定程度內，可以改變油品的特性。但基本上，油的某些特性是難以改變的三菱刀片，也就是說在添加劑加入前，我們要在不同的基礎油中，做一個正確的選擇。

　　礦物油是由多種碳氫化合物的混合，因為碳鏈接構的不同，而有石蠟基、環烷基及芳香烴基等幾類不同的成份類別。其中以石蠟基油比例較高，含芳香烴較少的基礎油用來制造切削油較佳。這種成份的油品，可以用特殊溶劑煉制技術得到，同時也具有高黏度指數的特性。這種油品在高溫下，黏度較穩定。高黏度指數油品因為具有下列特性，所以較佳。

　　重要特性

　　油性切削油

　　不易氧化，使用壽命較長。對溫度變化影響較小，在高溫下(如刀具前端)薄膜強度較佳。對皮膚較無害(在高黏度指數油品煉制過程中三菱刀片，可將一些有致癌因子的芳香烴結構除去)。機械的橡膠部分較不易損害。油性切削油的重要特性如下：

　　1、 黏度

　　黏度是油品維持本身稠度的能力，在油性切削油中扮演重要角色。低黏度油較稀薄，有較好的滲透力及濕潤力，金屬切削油如果選擇適當的添加劑，可使油更快速的到達切削區。並且因為稀薄，其冷卻、清洗能力均較佳。高黏度油較稠密，分子較大，有較佳的潤滑性及較大的金屬表面隔離能力，但是流動性及冷卻性不如低黏度油。

　　2、 潤滑

　　金屬在切削時，隨著工件材料的不切削速度的不同，會產生不同的熱量和壓力，潤滑作用主要是牽涉到刀具面在滑動區間的潤滑，潤滑過程包含三種基本機械理論：

　　a液動潤滑

　　(物理上分離)液動潤滑是潤滑油介於刀具面和工作面之間作物理分離，並無化學反應發生。黏度較高或較稠的油具有較大的分子工業用油，因此有較佳的分離效果。在刀具滑動區間有較大負荷及壓力時，礦物油的黏度會升高，因此改進了它的潤滑性，這種特性稱為「彈性液動潤滑」。但是在滑動區間內，刀具與工作件在加工時所產生的壓力過高時仍會將油擠出，因此以具有物理上分離特性的純礦物油作為潤滑油使用，並非十分有效的方法。單靠礦物油潤滑只能從事一般金屬之輕負荷加工，如果要用於硬性金屬(不鏽鋼、合金鋼等)加工，則需另外加添加劑。

　　b邊際潤滑

　　在邊際潤滑中，將極性物質加入礦物油中，會在工件面和刀具面形成有化學鍵結的有機薄膜。這種薄膜會黏附在金屬表面，因此耐磨性比單純以油分子隔離工件及刀具的效果更好。脂類物質早已用為礦物油添加劑，用來制成可產生合適有機薄膜的潤滑油，脂類對改進切削有極顯著的效果，這有助於刀具壽命的延長。常用的脂類添加劑有油酸脂、硬脂酸脂、菜籽油和它們的衍生物，目前亦有為數眾多的合成脂類被使用。天然脂類、脂酸類和它們的衍生物能與金屬表面形成單一分子薄膜，工業用油這種碳氫鍵薄膜會形成金屬外表皮(如圖表49所示)，這種膜是由金屬與脂類反應所產生，稱為「肥皂金屬」。脂類添加劑會產生有機膜，它可以避免金屬的直接接觸，直到溫度升高至薄膜的熔點之前都有保護效果。其溫度約在100℃～200℃，例如在易削鋼和銅合金等原料的低負荷加工時就會達到此溫度。使用在更高壓、高溫度的加工時，則需加入極壓添加劑。