淺談金屬加工節能潤滑技術

段崇美

摘 要：金屬加工的傳統潤滑方式主要是將潤滑劑噴淋在金屬上，使金屬實現潤滑，而后再等待潤滑劑冷卻。這種噴淋方式往往會將噴淋的焦點逐漸轉移到非潤滑冷卻部位上。此時，潤滑劑投入量若不斷加大，其潤滑消耗量也會不斷增加。在這種情況下，潤滑劑泄露與浪費程度較高，從而促使環境受到污染，潤滑劑消耗成本提高。石油資源作為一種非可再生資源，用完即止。因而，在石油資源需求量越來越大，開采量逐漸降低的當下，油價不斷上漲。這也影響著金屬加工環節，促使金屬加工產業不得不引入環保與節能技術。當前，金屬切削加工節能潤滑技術、金屬成形加工節能潤滑技術與微量潤滑技術成為了人們關注的焦點。本文研究重在探討的是金屬加工過程中的節能潤滑技術。

關鍵詞：潤滑油；節能潤滑技術；金屬加工；金屬切削；微量潤滑

在傳統的金屬加工過程中多使用直接在其表面噴灑潤滑劑的方式，之后待其冷卻以達到潤滑的目的，雖具有一定效果，但隨著社會發展和技術進步需要進行變革。將節能與環保技術引入金屬加工節能潤滑技術領域大有裨益，本文即從金屬切削加工節能潤滑技術、金屬成形加工節能潤滑技術、微量潤滑關鍵技術等方面做了分析，并得出微量潤滑關鍵技術的效果更為突出。微量潤滑關鍵技術的使用對潤滑劑具有潤滑性強、擠壓抗磨性強、散熱性好以及可生物降解的要求。

1 金屬切削加工節能潤滑技術

金屬切削加工主要有以下幾個過程 ：車、銑、鉆、刨、磨。在金屬切削加工時，金屬強度、刀具與切屑存在的摩擦程度，直接決定了切開母體材料耗費的功與去除材料耗費的功。在對金屬進行切削加工時，金屬表面會不斷形成，因而金屬加工會產生較大的摩擦力。刀具與切屑的摩擦，會損耗大量的加工能量，并產生大量的熱。由此，金屬表面的溫度會不斷提

高。為了防止切削時刀具傷害工件，加工人員通常會適當地加入切削油液。此時，潤滑劑在遭受高溫高壓刺激，進而充分發揮其本有的極壓邊界潤滑性能，并帶走積屑，防止金屬表面形成嚴重的積屑瘤。換言之，潤滑劑不僅具有冷卻作用，還有沖洗去屑的功能。在對金屬進行切削加工時，適當地加入切削油液，還能有利于防止加工設備生銹，并保護工件不被銹蝕。

與其他材料的切削不同，金屬切削過程中，金屬表面的溫度會不斷提高，加之在金屬切削過程中，新生金屬表面不斷增生并暴露，為了防止新生金屬表面損傷，必須要適當地加入潤滑性的極壓劑，充分保障金屬切削面能夠產生極壓潤滑膜，并覆蓋新生金屬表面，加工過程中，充分利用了切削油液較強的極壓功能。值得注意的是，在選擇擠壓劑時，必須要選用活性較強，反應速度快的化合物。如果金屬加工恰好置于溫和環境下，即可將脂肪油與礦物油相互混合，進而形成潤滑油。若溫度超過 150 攝氏度，必須選用具有較強活性的氯系、硫系極壓劑。一般而言，氯系、硫系極壓劑具有較強的復合使用效果。部分研究實驗顯示，加入含脂肪酸皂的削油液有利于提高削油液的抗磨性能；加入含活性硫的添加劑有利于增強的切削油液本身的極壓性能。當前，不管是普通車加工，還是磨削，使用具有含油性劑切削油液，都能極好地達成潤滑效果。對有色金屬，如銅、鋁等進行加工時，只需適當地加入脂肪酸油脂類潤滑劑即可，切忌使用活性硫潤滑添加劑。否則，被加工金屬將發生嚴重腐蝕現象。而在拉削、滾齒加工方面，大部分使用的極壓添加劑都是反應活性較強的極壓添加劑。這種極壓添加劑即便面對苛刻潤滑條件，也能有效地適應切削需要。雖然部分潤滑劑潤滑效果極好，但在使用后卻容易使刀具刃口產生積屑瘤。此時，即便金屬加工后能取得較高的表面精度，刀具也會遭受嚴重的磨損。同時，刀具的實際使用壽命也將縮短，使用性能顯著下降。除此之外，如果在添加潤滑劑時，選用的是水基切削液，必須要先查看使用濃度。水基切削液必須滿足金屬切削濃度需求，才能真正充分發揮切削效果。換言之，水基切削液的濃度并非是越高越高，也非是越低越好。若濃度不合理，切削性能會顯著下降。若濃度不合理，在應用時也極容易引發大量金屬屑，進而促使潤滑油被碎屑帶走，潤滑油浪費更加嚴重。

2 金屬成形加工節能潤滑技術

在金屬成形加工過程中，潤滑劑在每個環節都有應用。如啟動設備、持續加工、停止加工，都需要適當添加潤滑劑。此時的潤滑過程是邊界潤滑和流體潤滑共同作用的過程。如在金屬材料模具加工成形過程中，首先完成材料塑性變形。這個過程需要外表面與模具充分接觸，進而促使塑性變形產生巨大的接觸壓力。值得一提的是，在變形過程中，模具會與加工材料產生明顯的油契效應。因此，必須要充分保障潤滑劑的最佳粘度狀況。與金屬切削加工類似，金屬成形過程中，金屬材料會不斷形成新金屬表面。為了防止金屬表面摩擦受損，需選擇優質油性劑、擠壓劑潤滑極壓邊界，進而使摩擦化學反應保持一致。

在加注潤滑劑時，必須要先了解加工工藝對應的苛刻程度，掌握加工材料對應的材質與硬度。因為金屬材料成形過程中會與潤滑劑不斷接觸，部分成形材料還會和潤滑劑產生的摩擦化學反應，進而引發不必要的化學磨損。所以，在選擇潤滑劑時，必須先掌握成形材料的反應活性情況和模具保護需求。一般而言，金屬成形加工過程中，應保障潤滑劑具有良好的性能，否則容易引發疵漏事故。如添加質量較差的潤滑劑后，金屬在軋制過程中容易發生粘連現象，致使金屬材料在沖壓過程中被迫撕裂，亦或在拉拔過程中被迫斷線。此外，要注重潤滑適度，多度潤滑會引發軋件打滑情況亦或是軋輥損壞情況。特別是在管線拉拔過程中，若注入過多的潤滑劑，導致潤滑劑冷卻效果過好，工件無法在高溫度下實現拉拔，工件效率也會顯著下降。由此，潤滑耗能會顯著提升，金屬加工潤滑成本提高。

3 微量潤滑關鍵技術

微量潤滑技術是憑借微量潤滑系統來實現節能潤滑效果的。在微量潤滑系統工作過程中，微量潤滑裝置會先對空氣進行壓縮，使空氣轉變成動力。而后，選擇微量特用潤滑材料并將其推送到合適的潤滑部位，使得摩擦點獲得適度潤滑。在空氣流壓縮過程中，金屬加工變形與摩擦形成的熱量會被帶走，同時，潤滑油耗能降低，潤滑油成本減少，這種做法在一定程度上還有效防止了環境污染。資料顯示，不管是金屬切削加工節能潤滑技術，還是金屬成形加工節能潤滑技術，其節能潤滑效果遠遠無法企及微量潤滑技術。值得一提的是，微量潤滑劑的要求相對較高，必須要滿足以下四個條件方可應用 ：其一、潤滑性較好。良好的潤滑劑只需使用少許，即可滿足金屬加工潤滑需要 ；其二、潤滑劑必須具備良好的極壓抗磨性，進而促使潤滑劑能夠使刀具與工件減少摩擦磨損 ；其三、潤滑劑具有良好的散熱性。金屬加工過程中，模具與工件之間往往會產生一定的摩擦熱量。為了防止熱量堆積損害金屬表面，破壞金屬表面完整性，必須選用能夠帶走空氣流的潤滑劑 ；其四、可生物降解。節能潤滑技術的主要目的是減少環境污染，保護操作者的身體健康。因此，在選用潤滑劑時，必須要選擇可生物降解的潤滑劑。在以上四項條件均達標的情況下，微量潤滑技術能夠大大提高潤滑效果，節約耗能。

參考文獻：

[1]唐興中.基于組合賦權—灰色關聯投影法的工程機械通用潤滑油研究[D].廣西大學，2014.