保持冷静，继续切割

金属加工流体的使用与金属切割一样古老。他们在切割过程中执行多个任务，应给予与机器和切割工具相同的关注。

The eight primary functions of metalworking fluid are:

1. 冷却工具。
2. Cooling the workpiece.
3. 提供润滑。
4. 防止腐蚀。
5. Flushing chips away from the work area.
6. 改善工具寿命。
7. 减少能源消耗和加工力量。
8. 改善零件的表面饰面。

需要考虑的其他因素是操作员的健康和安全（人类兼容性）和污水处理量的产品稳定性，这是一个重要的维护问题。流体也提供次要目的，例如保护机器和零件免受腐蚀并保持整体过程稳定性。

Cooling is provided by water in the fluid’s formulation. However, water also enables rust formation, biological contamination (bacteria, fungus, mould), and has a hardness (dissolved minerals) that can affect the formulation. Therefore, water-based metalworking fluids also need to have rust and biological protection as well as hard water stability as key functions.

这是很多要问的，所以这不应该是事后的想法。作为整体生产过程的一部分，金属加工流体约占总成本的1％。但是，它可以延长工具寿命，减少工作硬化并改善表面饰面的能力，这意味着它不应该脱颖而出。

“Overlooking the importance of the metalworking fluid to the overall operation is a huge mistake. And can be a costly one,” explained Jennifer Lunn, senior chemist at JTM Products, Solon, Ohio. “The investment that a shop will spend on a machine is often well into the $100,000 to $500,000 range. In addition, set up time for a new machine can take days to weeks, and inserts for tools, although highly variable, often can range anywhere from $20 to $100.”

根据Lunn的说法，如果未选择适当的金属加工液并且未提供适当的润滑/冷却，则每份工作的工具或插入量的数量将增加，以至于选择“廉价”金属加工液可以通过新的储蓄来抵消新的节省以及更多的工具成本。

“随着工具和插入更快的磨损，停机时间增加，因为操作员需要更频繁地将其切换出来。这将降低生产率并降低一定时间的总零件。如果拨入液体以提供适当的润滑性和冷却量，停机时间降低，刀具成本降低，商店的生产力会增加。” Lunn说。

用液体拨号

当被切割的材料是硬化的钢，镍合金或钛时，金属加工流体的选择实际上可以使其产生或破坏操作。

“在加工过程中，在加工过程中难以切割的材料，例如耐热的超合金（HRSA）和钛产生的热量比碳钢被切割时会产生更多的热量，”加拿大佩里斯堡（Perrysburg）的加拿大地区销售经理David Foster解释说。俄亥俄州。“钛是热量较差的热量，这意味着在这种金属切割过程中产生的热量不会迅速消散。冷却变得非常重要，并且最小化切割工具的停留时间至关重要，这是最重要的，因为可能增加了工作硬化。”

The poor conductivity of titanium, combined with high hardness levels, makes the cutting zone much hotter, especially at the tool/workpiece interface. To maintain dimensional stability and extend the life of the cutting tool, coolant volume needs to be greater in these operations than that used to machine the more common materials.

“钛的独特之处在于它是一种更难的材料，但很难干净地切割。JTM产品销售副总裁 - 金属加工部门副总裁Kevin Marquis解释说，钛合金倾向于“撕裂”。“然后，这要求选择的液体具有正确的润滑性，以最大程度地减少其加工时的撕裂效果。”

当您切割这些材料时，冷却液的最佳位置就在切割之前，在工具切削刃上以及在工具的磨损表面上。

“过量热量的副作用是蒸发速率的提高，导致浓度较高，并且由于较低的体积而导致冷却能力进一步降低，” Blaser Swisslube的高级应用工程师Jed Dejong说，Goshen，Goshen，Goshen，Goshen，Goshen，Goshen，Goshen，Goshen，Goshen，Goshen，纽约州“整洁的油和水混合液的反应都会有所不同。例如，油变得薄，可以使用水的冷却剂可能泡沫。极端高压系统可能需要添加剂。”

虽然冷却工作区的能力在切割钛中很重要，但其他难以切割的金属有不同的要求。

例如，HRSA的高硬度通常需要进行较轻的切割，因此需要具有高润滑性的切割液。其他材料需要润滑和冷却的结合才能正常工作。

“To reduce friction and wear, coolant technology may need to be formulated with extreme-pressure (EP) additives. These are molecules with chlorinated, sulphurized, or phosphated backbones. If these cannot be used, high-quality esters are used,” said Jeff Nowosad, product application manager -- Canada at Quaker Houghton, Waterloo, Ont.

根据诺瓦萨德（Nowosad）的说法，减少摩擦和磨损具有减少能耗的额外好处。

应根据三个标准选择用于特定应用的金属加工流体：兼容性，可接受性和可加工性。

一般而言，硬材料需要更高的冷却能力，而软材料则需要更高的润滑性。此外，一个每分钟高表面脚（SFPM）的操作需要更多的冷却，而低sfpm操作则使用具有高润滑性的流体运行。

福斯特说：“如果为其润滑性特性选择了流体，则必须将其引导到可以允许在工具最前沿的工具，工件和芯片之间形成薄膜的点。”“同样，如果选择冷却剂以其冷却能力选择，则必须将其定向到需要冷却的地方，即工具的最切边。”

Get the Heat Out

在切口点产生热量，然后大约80％进入芯片。更难切割的材料需要具有更高量的水的配方，并能够将芯片从工作区域冲走。

“从机械上讲，许多现代的金属加工机现在配备了高压液体输送系统，可以更快地冲洗碎屑。但是，大多数金属加工流体由自然泡沫的化学成分组成。由于这些液体受到如此高的压力，因此泡沫可能成为一个问题，原因有几个原因，包括导致需要机器停机时间清洁的混乱的泡沫。” Lunn解释说。

被循环的泡沫液是一种有效的冷却液，因为被困的空气不提供润滑，导致工具无法更快地失败或表面表面折磨。低泡沫金属加工液总是一个不错的选择。

车间切割

全球流体解决方案全球培训总监约翰·特雷斯（John Treese）表示，机械师通常正在寻找“两全其美”的情况。

“Most job shops don’t have machines set aside for cutting individual materials so they look for a fluid that can give them the lubricity they need when they are cutting hard steels, but also give them a good cooling rate if they need to cut titanium,” said Treese.

但是所有商店都不是平等的。从商店到商店的水硬度的变化可能会导致相同的液体采取不同的作用。每个机械车间，即使运行相同的确切工具，也处于不同的条件下，并且面临着自己独特的挑战。

“使用水基流体，80％至99％的使用液为水。所有水都不是平等创造的，并且根据其中的杂质需要不同的添加剂。湿度高的商店可能难以运行基于油的产品，因为水污染会导致胶凝和流体衰竭。” Lunn说。

关于不同金属和操作的一般知识可以帮助流体供应商设计可以满足大多数商店需求的产品。

例如，柔软的软糖需要机油或类似油的物质。对于这些操作，建议使用半合成或混合半合成液，而不是不含油或油样材料的传统合成液。

传统的合成材料在切割碳钢和高压系统中时效果很好，因为它们不依赖乳化剂，因此泡沫速度较低。

非常缓慢，更困难的操作，例如内部开支和窃听，可与可乳化的油甚至笔直的油很好地做得很好。

Lunn说：“因为它们较慢，因此产生的热量不大，而在这些方面的重点远远超过冷却，因为这两种操作都不能依靠洪水输送来去除内部芯片。”“转弯和铣削的速度更快，洪水和高压冷却为它们提供了很好的服务。半合成，混合半合成以及合成的方法都可以是不错的选择。”

最近，一种新型的液体从该公司称为新合成的主要解决方案进入了市场。这些新液体在HRSA切割的高热环境中很好地工作，但也具有切割铝所需的润滑性。

“The future of fluid technology will include fluids that tick all the boxes,” said Dean Richmond, global director of aerospace sales for Master Fluid Solutions. “They will be able to handle both common and advanced materials and do so without the need for harsh additives.”

量身定制的方法

When choosing any fluid, shops need to consider the application as well as the material being machined. If possible, the fluid should match the material, especially if it is difficult to cut.

“淬火的金属合金具有独特的品质。选定的液体首先应能够特别充分去除热量。第二个考虑因素是润滑性。尽管不像铝那样关键，但该产品应允许无聊天的清洁工具性能。最后，生锈的抑制是对硬化钢的最终考虑。”侯爵说。

为特定操作调整液体选择是一个好主意，尤其是当机器仅用于该材料时。

Dejong说：“金属加工的流体绝对可以针对特定的工具和操作量身定制。”“我们首先要查看材料特征，其次是操作。这就是我们开发将在商店地板上提供性能和过程稳定性的产品，并设计用于难以机械材料或特定操作。”

这是一个持续的开发过程，随着市场上越来越多的外来材料，CNC机器技术的发展。每个新一代都有可能更快，提供更高的压力冷却液，并在一台计算机中整合许多多任务操作。

“金属到金属的抗化接触和随后的热量产生通常可以通过该顺序减少油，肥皂，酯和EP添加剂。其他考虑因素是冷却剂弄湿工具/工件的能力，以确保冷却液覆盖范围和冷却液的清洁能力：其分散污垢和土壤的能力。”

向您的筹码学习

A lot can be learned as chips are produced and flushed from the work zone. The size, shape, and colour of chips can all be indicators of what’s happening where the tool meets the workpiece.

切割的类型（连续或间歇性），材料（脆性或延性），切割工具几何形状，速度和进料以及金属加工流体都对芯片的创造有影响。

福斯特说：“最理想的芯片是短，不连续的6s和9s，呈蓝色，稻草的颜色。”

If the chips are very blue, it’s likely they are too hot, which is an indicator that the work zone itself is too hot. Also, if the chips are not short and curled neatly, heat may be going into the tool, which will cause it to break down, or into the part, which can cause work hardening.

“金属加工流体可以通过在切割点和提供润滑点之前施加来影响芯片的尺寸和地层，以确保工具点保持其形状。芯片的尺寸和形成也可以通过将机床或插入物放置在切割点的角度来显着操纵。” Lunn说。“芯片疏散受到金属加工液的严重影响，因为将芯片尽快冲洗掉是金属加工液的关键功能之一。”

随着加工操作的速度和进料的增加，该芯片产生的热量的70％被芯片带走，该工具携带约20％，工件携带的10％。

Nowosad说：“热量改变了工具的特性，例如硬度或对局部塑性变形的抗性。”“随着温度升高并导致工具磨损的增加，该工具失去了硬度，然后工件的表面饰面将恶化。”

在界面处产生的热量或压力过多可能会导致芯片太紧，这很好地表明冷却剂没有提供足够的润滑性。

管理您的液体

几年前，冷却液通常被认为是商品物品，并被相应地定价。它被带进来，用完，然后被抛弃。这已不再是这种情况。

福斯特说：“随着对某些化学物质的限制，例如1-1-1-三氯乙烯，成分变得更加昂贵，金属加工液的持续时间比以往任何时候都更长。”“它们还配备了各种添加剂，可提供益处，例如高润滑性，低泡沫，腐蚀保护，同时对皮肤友好。与几年前相比，它们还具有要高得多的价格。”

在成本管理是获利至关重要的行业中，需要评估所有支出。结构化的流体管理计划将需要一些及时的投资，也许需要对设备进行初始投资，但是可以正确管理，可以节省资金，增加了福斯特。

监测，清洁和回收液会导致购买频率较低，增加冷却液在油底壳中的寿命，增加工具和污泥的寿命，并节省处置的钱。

Lunn说：“适当的维护计划对流体的寿命极为重要，只会延长排水间隔并减少停机时间和整体流体成本。”

对于水基流体，可以在商店或供应商上轻松运行几项关键测试，以确保正确维护流体。浓度为1。

浓度太低会导致更高的生物生长潜力，机器和成品零件的腐蚀以及过早的失败。集中度过高会导致潜在的皮肤问题和更高的冷却液成本。

Lunn说：“ pH是维护金属加工流体的另一种有用工具。”“随着细菌计数的增长，它们会产生酸副产物，从而导致pH下降。如果定期监测pH，则在问题失控之前，发现潜在的生物问题可能会节省污水液。”

监测生物计数也很有用，尽管在商店的地板上并未广泛完成。通常，可以将样品发送给您的流体供应商，该供应商可以对流体进行生物计数。

pH值也可用于识别潜在的污染，主要来自高碱清洁剂，这可能导致乳液和液体破坏稳定。

Lunn说：“如果您知道金属加工液的工作pH值，并且突然增加，则必须存在污染。”

对于油基液体，重要的是要在更极端的操作中使用特定的EP添加剂到机器中。再次在这里，流体供应商可以运行分析，以确保流体平衡，并具有必要的组件以提供最佳的润滑。

最重要的是，通过更好的维护系统，您可以延长流体的使用寿命，从而导致停机时间降低和降低总体流体成本的上述益处。

管理您的液体

七个步骤以适当使用，存储，回收和处置金属加工液

约翰·伯克（John Burke）和艾伦·克罗斯（Alan Cross）

正确管理金属加工流体的所有步骤：

1. 接收和存储。
2. 准备使用。
3. 使用中的应用。
4. 控制使用的流体。
5. 使用后回收液体。
6. 正确处理废液。
7. 收集集中残留物，用于回收和重新注册。

如果通过高级技术执行每个步骤，则与非托管金属加工流体计划相比，金属加工流体的消耗量可以降低多达75％。请注意，以下步骤中描述的大部分内容都与可溶液的液体有关，但有些也可以应用于直油。

1.接收和存储

Medium-size to large shops should avoid 200-litre drums because they cannot be fully emptied. Instead, use 1,000-l bottom drain totes or perhaps bulk delivery. Protect the fluid from freezing and avoid storage temperature areas above 40 degrees C. Always store it under cover and protect it from the elements. A fluid that is frozen or overheated may be damaged and unsuitable for use.

2.使用准备

Use water purified by distillation, deionization, or reverse osmosis. Always add concentrate product to water, mixing well. Using purified water versus hard water can reduce metalworking fluid consumption by 33 per cent. Consider the use of positive-displacement proportioning devices for proper ratio control.

3.使用中的应用

确保将流体正确定向到工具/工件接口。确保泵压力和流体速度是正确的金属去除操作。某些操作可能需要70 bar的泵压力。使用适用于可能包括CPVC，不锈钢或仅黑色钢管的流体的耐腐蚀材料。确保收集流体雾并返回到液体污水池中。雾气的收集和返回可以将消费量减少5％。

4.控制使用的流体

Maintain the concentration and filter the fluids to at least 30 microns. Remove unwanted oils (tramp oil), control microorganisms at or below 102 CFU/ml, make up with purified water, and make chemical additions with the recommendation of the fluid supplier.

自动化设备可帮助控制使用中的金属加工液。理想情况下，机器污垢应具有足够的能力以允许六分钟的保留率。这将使空气从流体中释放，并最大程度地减少泡沫潜力，并使用昂贵的解散化学品。金属加工液中的空气和泡沫可以大大降低工具寿命。适当的使用中的流体控制可以将新流体的消耗量减少30％。

保持笔直的油冷却以减少加速的氧化和成分分解。

5.使用后回收液体

将液体过滤至10微米以去除多余的油并调节浓度。使用铁质材料时，请在过滤器前使用磁分离器来减少负载并延长过滤寿命。检查并纠正添加剂级别。金属加工液的正确回收可以将新的流体购买降低25％至40％。

6.正确处理废液

Use licensed centralized waste treatment companies or dispose of the fluid with on-site equipment. Always maintain compliance with local regulations and bylaws. Remember, for each gallon of fluid purchased, it can cost upwards of $6.00 to properly dispose of that fluid. Also, for every gallon disposed of, you will need to spend money to replace that gallon.

7.收集集中残留物用于回收和重新注册

可以通过接触专业公司进一步回收和重新将流体的油相残留物重新审议，因此最终的油相可以成为新金属加工液的原料。

约翰·伯克（John Burke）是工程服务总监，艾伦·克罗斯（Alan Cross）是Quakerhoughton的高级项目工程师quakerhoughten.com。

编辑乔·汤普森（Joe Thompson）可以联系jthompson@canadianmetalworking.com。

Blaser Swisslube，www.blaser.com

JTM产品，www.jtmproductsinc.net

主流体溶液。www.masterfluidsolutions.com

Quaker Houghten，quakerhoughten.com