汽车零部件加工用切削油液的现状与研究进展

汽车零部件制造工艺的不断更新，对切削油液也提出了高性能、多功能和长寿命等要求。同时，由于切削用油液在使用中与操作工人接触较密切，用户对其低油雾性、低皮肤刺激性和低气味等要求也越发严格。

目前， 以汽车零部件加工为主的运输设备制造业消耗的金属加工油液数量依然在各行业中列居首位， 约占40%~45%。一家中等规模的汽车零部件配套企业—某柴油机制造厂每年使用各种金属加工油在400吨左右，其中各种切削油约200吨、切削液约60吨。

近年来，随着国内切削油液质量和品种的不断完善和汽车制造业引进生产线配套产品国产化率的不断提高，许多汽车零部件加工工艺用油液已步入了国产化的行列。

主要工序用切削油液的使用状况

发动机加工用油液

各大汽车厂一般都有自己专用发动机的生产线，有的在汽车厂的发动机分厂自行生产，有的则由合作的发动机厂生产配套。柴油发动机的材料一般为钢和铸铁，汽油发动机材料中则铸铁和铝合金都有。近年来铝合金材料日益受到青睐，铝合金的应用范围已从发动机活塞、缸盖等扩展到变速箱壳体、轮毂等大型零件。

表1列出了经现场调研的某汽车厂发动机加工工艺用金属加工油情况汇总，包括现场加工的各道工序、对应油品及油品的具体使用方法等。

表1 发动机加工主要用切削油调研

表2 齿轮加工油特点及推荐

该调查对象全部采用单机油箱供给油品，所用切削油液类产品主要有深孔钻油、珩磨油及各种水溶性切削液。深孔钻削油要求具有优异的极压性，能防止烧结情况的发生，同时具有良好的冷却性和排削性，提高钻削加工效率。珩磨油也是一种专用加工油，要求具有适宜的润滑性能、良好的冷却性能和磨屑沉降性，保证油石的洁净，确保加工孔的光洁度。

在另一家汽车动力公司的调研显示，其发动机厂采用大流量集中供液，集中液槽体积从20~80吨不等。加工工件中缸盖材质为铝合金，缸体材质为铸铁。主要加工工艺为铣平面→粗镗→精镗→铣孔→钻孔→攻丝等。现使用的水溶性切削液均为乳化液和微乳液。油槽的日常管理和维护管理较规范，专人定点在现场进行监测，进行油液浓度、PH值、防锈等项目的测试和杀菌剂等功能调节剂的补加。

汽车模具加工用切削油液

汽车零部件生产工艺用模具包括冲压模具、注塑模具、锻造模具等。根据生产的零部件用途不同还可以分为汽车活塞模具，缸盖模具，汽车覆盖件模具等。汽车模具是技术型产品，其质量高低是衡量汽车制造水平的重要标志之一，尤其是冲压模具，汽车冲压件的质量、生产效率等，与模具的设计和制造质量有直接关系。

汽车模具最主要的加工方式是铣削加工和电加工工艺，以加工连杆锻模为例，加工工序一般为：外形粗加工→仿形铣粗加工型槽→热处理→外形精加工→数控电火花粗、精加工型槽→表面强化处理。随着缩短汽车模具交货周期呼声的日益高涨，高速铣削技术越来越受到汽车模具企业的重视，该技术以高效率和高精度为基本特征，有效降低生产成本[2]。在材料热处理后，利用高速铣床进行模具型腔的粗加工和半精加工，留下较小的余量，由电加工来完成模具最后的精加工。

在上述过程中应用到的切削油液主要是高速铣削用优质切削油和电火花加工用油。高闪点、低粘度、芳烃含量低、氧化稳定性好的电火花加工油能疏通放电通道、快速排渣、沉淀金属颗粒和炭粉，而且热稳定性更好、寿命长、使用价值高。

传动系统加工用油液

在变速箱等多种传动系统的零部件加工中，各式齿轮加工用油的品种和数量占最大多数，如滚齿、搓齿、切齿、磨齿等工艺，都需配套使用对应的切削、磨削油液。中国石化润滑油上海研发中心针对市场需求变化，在多年金属加工领域的技术积淀背景下，近年来新研发的各种齿轮加工工艺用油，在客户实际应用中很好地满足了新工艺、新参数的更新要求。表2列举了部分齿轮加工工艺用油的特点并推荐了相应的长城牌切削油液。

在中国南车戚墅堰机车车辆研究所有限公司的新基地，一台世界先进的霍夫勒公司RAPID2500磨齿机，可加工齿轮的最大磨削直径达到2600mm，加工速度快，加工后工件的表面精度要求高，对配套使用的磨削油提出了很高的要求。长城牌磨削油很好满足要求，先后在多台高档磨齿机获得应用，主要加工动车组齿轮、地铁齿轮和地铁传动轴等。

切削油液的相关研究进展

曲轴

目前，中国汽车制造业特别是新建工厂、新上项目越来越多地采用高速加工中心、高速数控设备等先进切削技术。冷却润滑切削技术对应用先进切削技术有着极其重要的影响，冷却润滑切削技术应用的好，对先进切削技术的应用起者事半功倍的作用。

高档精密机床的加工精度、加工负荷、加工效率等都在大幅提高，对配套切削油液的润滑性能、清洗性能、冷却性能、低油雾性能和使用寿命等都有了新的要求。同时，对防锈油、热处理的要求也在提高。

相应的科研工作一直在持续开展中，如已研发出具有较小蒸发倾向并拥有良好油雾抑制倾向的低油雾切削油、研制了不少可替代亚硝酸钠的水溶性防锈剂等。经调研考察，绝大多数的汽车主机厂所用的水基防锈液或切削液均不含亚硝酸钠，但在配套厂中仍不乏应用者。

高档精密机床用磨削油

研发主要针对如德国NIELS公司等出产的大型齿轮成型磨齿机的配套用油。这种齿轮精加工用的金属切削机床要求磨削油能更好地降低磨削过程中的磨削温度，提高工件表面质量和磨具寿命，并有效冲洗磨屑和砂轮末。在配方研制过程中不仅要充分利用好添加剂间的协同作用，对如润滑性和清洗性间的冲突等，也需要平衡兼顾。

长寿命水基切削液

水基产品较容易滋生微生物往往会影响产品的使用寿命。水基切削液的使用周期尤其得到集中供液系统用户的特别关注。除合理使用杀菌剂进行维护外，一些有技术的润滑剂供应商已开始通过配方本身的抗菌设计，使产品具有高度的生物稳定性，有效延长使用寿命。

不含氯化石蜡的切削油液

氯化物作为一种传统极压剂， 不仅价格低廉，且有较好的抗磨损、抗擦伤等作用， 在金属加工油品中得到了广泛应用。但是氯化石蜡尤其是短链(C10～C13)氯化石蜡经排放后对海洋水生物有不良影响，会造成贝类及鱼类死亡等后果。因此，不少国家已将短链氯化石蜡(尤其是C12)列入有毒排放物清单，有些国家已对油品中氯的最高含量做了规定，如日本JIS规定氯含量不得超过15%。 随着人们环保意识的增强和各种法规的健全，通过使用高碱值磺酸盐、复合聚酯、磷酸酯等及时研制了不含氯化物的加工油液。

切削液的维护管理

配液前的准备工作

在换液前，除了要采用机械手段清除堆积的污物以外，还须对系统进行清洗消毒，以防止微生物感染新液，导致新液迅速腐败。系统消毒可以选用专门的系统消毒液，一般要求将消毒液按一定浓度稀释后在系统内循环数小时，以达到杀菌的目的。

在用切削液的检测

切削液的指标检测是切削液维护的一个重要组成部分，以便及时发现使用中的问题，并适时作出调整。切削液常规的检测指标包括浓度、pH值、防锈性能、稳定性等内容。对一些维护管理工作较为规范，常规指标无明显劣变的集中供液系统，还可以对过滤性、杂质含量以及粘度等参数进行检测，以此来确定切削液的内在质量情况。

切削液浓度过低会导致切削液润滑、防锈性能降低和细菌急剧增长，从而影响刀具的使用寿命、工件的加工精度和设备的工作效率；浓度过高，则可能引起加工过程中泡沫增加，并造成对操作者皮肤的刺激，从经济角度看也是一种浪费。

pH值也是切削液的一项重要指标。切削液的pH值过高，可能会造成操作者皮肤过敏和有色金属腐蚀；pH值过低，则会影响切削液的防锈性能和抗菌性能。目前，切削液的pH值的检测方法主要有pH试纸法和pH计法。pH计法能够准确得到在用液的pH值，而pH试纸法虽然精度稍差，但操作简便，更适于现场应用。稳定性良好的切削液有利于产品性能的持久保持。

结束语

中国汽车市场正呈现出为满足多样化需求的制造局面，用于零部件加工的切削油液在加工技术的不断进步和环保法规日趋严格的推动下都已得到较大的发展，国产技术也已经取得了可喜的进展，不断得到汽车制造企业的认可和应用；但仍有不少企业对切削油液的认识和管理水平还很不够。有的一味认同进口品牌，有的则还在使用综合性能较差的产品。汽车制造业在充分利用先进切削技术、管理技术的同时， 要充分认识到应用优质国产金属加工液的优越性。作为国内润滑油领域的知名品牌，中国石化的长城牌润滑油已在汽车行业得到广泛应用。让我们携起手来，共同推动汽车零部件加工用油液的国产化进程。

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