절삭유의 역할과 용도 이해

금속 절삭 공정에서 절삭 효율을 높이고, 공작물 정확도를 개선하고, 표면 거칠기를 줄이고, 공구 수명을 연장하고, 최적의 경제성을 달성하려면 공구와 공작물, 공구와 칩 사이의 마찰을 최소화하는 것이 중요합니다.

또한 절단 영역에서 재료 변형으로 인해 발생하는 열을 신속하게 발산하는 것이 중요합니다.

이러한 목표를 달성하기 위해 한편으로는 고경도, 고온 내성 공구 소재를 개발하고 공구 형상을 개선하는 등 많은 발전을 이루었습니다.

탄소강, 고속강, 텅스텐 카바이드 및 세라믹과 같은 재료의 도입과 인덱서블 도구의 사용은 다음을 크게 가속화했습니다. 금속 절단 요금.

반면에 고성능 절삭유를 사용하면 절삭 효율이 크게 향상되고, 절삭 시간이 단축됩니다. 표면 거칠기공구 수명을 연장하여 우수하고 비용 효율적인 결과를 얻을 수 있습니다. 의 기능 절삭유 포함:

I. 냉각 효과

냉각 효과는 절삭유의 대류 열 전달 및 기화를 통해 고체(공구, 공작물 및 칩)에서 열을 제거하여 절삭 영역의 온도를 낮추고 공작물 왜곡을 줄이며 공구 경도와 크기를 유지합니다.

이 냉각 효과의 효율은 유체의 열적 특성, 특히 비열 용량과 열전도율에 따라 달라집니다.

또한 유체 흐름 조건과 열교환 계수도 중요한 역할을 합니다. 열교환 계수는 표면 활성 물질과 잠열을 조정하여 향상시킬 수 있습니다.

비열 용량이 높고 열전도율이 뛰어난 물은 절삭 성능 면에서 오일 기반 절삭유를 능가합니다. 유속과 부피를 늘리는 등 유량 조건을 변경하면 절삭유의 냉각 효과를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.

이 방법은 냉각 효과가 떨어지는 유성 절삭유에 특히 유용합니다. 심공 건 드릴링 및 고속 드릴링에서 기어 가공를 통해 유체 공급 압력 및 부피가 개선된 것으로 나타났습니다.

액체의 기화를 용이하게 하는 스프레이 냉각도 냉각 효과를 크게 향상시킵니다.

절삭유의 냉각 효과는 투과성에 의해 영향을 받습니다. 투과성이 좋은 절삭유는 절삭날을 더 빨리 냉각시킵니다. 절삭유의 투과성은 점도 및 습윤성과 관련이 있습니다. 저점도 유체는 고점도 유체보다 투과성이 더 좋습니다.

유성 절삭유는 수성 절삭유보다 투과성이 좋은 경향이 있지만 계면활성제가 포함된 수성 절삭유는 투과성이 크게 향상됩니다.

절삭유의 습윤성은 표면 장력과 관련이 있습니다. 액체의 표면 장력이 높으면 고체 표면에 물방울을 형성하는 경향이 있어 투과성이 떨어집니다.

반대로 액체의 표면 장력이 낮으면 고체 위로 퍼져 고체-액체-기체 접촉각이 최소화되거나 심지어 0이 됩니다. 이는 우수한 투과성으로 이어져 공구가 공작물과 칩에 닿는 틈새로 액체가 빠르게 흘러 들어가 냉각 효과를 강화합니다.

냉각 효과의 품질은 거품과도 관련이 있습니다. 거품은 주로 열 전도성이 낮은 공기로 구성되어 있기 때문에 거품이 과도한 절삭유는 냉각 성능이 저하됩니다.

이 때문에 계면활성제가 포함된 합성 절삭유에는 일반적으로 소포제 역할을 하는 소량의 유화 실리콘 오일이 포함되어 있습니다.

최근 연구에 따르면 이온성 수성 절삭유는 절삭 및 연삭 시 격렬한 마찰로 인해 발생하는 정전기를 빠르게 중화하여 공작물이 과열되는 것을 방지하고 탁월한 냉각 효과를 제공하는 것으로 나타났습니다.

이러한 이온성 절삭유는 현재 고속 연삭 및 공격적인 연삭 공정의 냉각 윤활제로 널리 사용되고 있습니다.

II. 윤활 역할

가공하는 동안 기계와 기계 사이에 마찰이 발생합니다. 절단 도구 및 칩과 공구와 공작물 표면 사이에서 마찰이 발생합니다. 절삭유는 이러한 마찰을 줄여주는 윤활제 역할을 합니다.

절삭 공구의 경우, 가공 중 릴리프 각도를 고려할 때 1차 절삭면보다 가공 대상 재료에 덜 닿아 접촉 압력이 감소합니다.

릴리프 면의 마찰-윤활 상태는 경계 윤활 상태에 가까워집니다. 유성제나 전단 강도가 낮은 극압(EP) 제제처럼 흡착력이 강한 물질은 이 마찰을 효과적으로 줄여줍니다.

변형된 칩이 공구의 압력에 의해 밀려나면서 접촉 압력이 증가하고 소성 변형을 겪고 있는 칩이 가열되는 등 1차 절삭면의 상황이 달라집니다.

절삭유를 도포한 후 냉각으로 인해 칩이 갑자기 수축하여 주 절삭면의 칩 접촉 길이와 칩과 공구 사이의 금속 접촉 면적이 줄어듭니다.

또한 평균 전단 응력이 낮아져 전단 각도가 커지고 절삭력이 감소하여 공작물 소재의 가공성이 향상됩니다.

연삭 중에 연삭유를 추가하면 연삭 입자, 공작물, 칩 사이에 윤활막이 형성됩니다. 이 윤활층은 마찰을 줄이고 연마 모서리 마모를 방지하며 표면 조도를 개선합니다.

일반적으로 유성 절삭유는 수성 절삭유보다 성능이 뛰어나며, 유성 및 EP 첨가제가 포함된 유성 절삭유에서 가장 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 이러한 유성 첨가제는 일반적으로 지방산, 알코올, 식물성 또는 동물성 지방과 같은 극성기를 가진 장쇄 유기 화합물입니다.

금속 표면에 윤활층을 형성하여 공구와 공작물 및 칩 사이의 마찰을 줄여 절삭 저항을 줄이고 공구 수명을 연장하며 표면 조도를 개선하는 데 목적이 있습니다.

유성 첨가제는 저온에서 가장 잘 작동하며 200°C 이상에서는 흡착층이 손상되어 윤활 특성을 잃게 됩니다. 따라서 저속 정밀 절단에는 오일 함유 절삭유를 사용하고, 고속 고강도 절단에는 EP 첨가제가 포함된 절삭유를 사용합니다.

EP 첨가제에는 황, 인, 염소와 같은 원소가 포함되어 있으며, 고온에서 금속과 화학적으로 반응하여 황화철, 인산철, 염화철과 같은 화합물을 형성하며 모두 전단 강도가 낮습니다.

이는 공구, 공작물, 칩 사이의 절삭 저항과 마찰을 줄여 절삭 공정을 원활하게 합니다. 또한 EP 함유 절삭유는 칩이 쌓이는 것을 방지하고 표면 조도를 향상시킵니다.

염화철은 층상 결정 구조로 되어 있어 전단 강도가 가장 낮습니다. 황화철에 비해 녹는점이 낮고 약 400°C에서 윤활 특성을 잃습니다.

인산철은 염화철과 황화철 사이에 있는 성질입니다. 황화철은 최대 700°C의 온도를 견딜 수 있으며 일반적으로 절단하기 어려운 재료의 고강도 절단 및 가공을 위한 절삭유에 사용됩니다.

EP 첨가제는 강철 및 철과 같은 철 금속에 저전단 윤활층을 형성하는 것 외에도 다음과 같은 비철 금속에도 이러한 기능을 수행합니다. 구리 및 알루미늄. 그러나 비철 금속 절삭의 경우 공작물 부식을 방지하기 위해 반응성 EP 첨가제를 사용하지 않아야 합니다.

절삭유의 윤활 효과는 침투성과도 관련이 있는데, 침투성이 좋은 윤활유는 칩, 공구 및 공작물 사이의 인터페이스에 빠르게 접근하여 마찰 계수와 절삭 저항을 줄이는 윤활막을 형성할 수 있습니다.

최근 연구에 따르면 절삭유는 앞서 언급한 윤활 효과 외에도 금속 표면의 미세한 균열을 관통하여 가공되는 재료의 물리적 특성을 변경함으로써 절삭 저항을 줄이고 가공 공정을 용이하게 할 수 있습니다.

III. 청소 조치

금속 절삭 공정 중에 칩, 금속 분말, 연삭 부스러기 및 기름 잔여물이 공작물, 절삭 공구 및 연삭 휠 표면에 쉽게 달라붙을 수 있습니다. 이는 절삭 성능에 영향을 미치고 공작물과 공작기계 모두를 더럽힙니다.

따라서 절삭유는 우수한 세척 특성을 가져야 합니다. 유성 절삭유의 경우 점도가 낮을수록 세척력이 강해집니다. 디젤이나 등유와 같은 가벼운 성분이 포함된 절삭유는 침투력과 세척 성능이 뛰어납니다.

계면활성제가 포함된 수성 절삭유는 더 나은 세척 결과를 제공합니다.

계면활성제는 다양한 입자와 유성 슬러지를 흡착하여 작업물 표면에 흡착막을 형성하여 작업물, 공구 및 연삭 휠의 접착을 방지할 수 있습니다.

반면에 입자와 오일 잔여물이 부착된 계면에 침투하여 절삭유와 함께 분리 및 제거할 수 있습니다.

절삭유의 세척 능력은 이물질, 연마 입자, 금속 분말 및 기름 잔여물을 효과적으로 분리하고 침전시키는 데 있어서도 분명해야 합니다.

재활용 절삭유는 냉각 탱크로 돌아온 후 금속 칩, 분말, 연삭 부스러기, 미세 입자와 같은 입자는 용기 바닥에 빠르게 가라앉고 기름 잔여물은 표면에 떠 있어야 합니다.

이렇게 하면 반복 사용 후에도 절삭유가 깨끗하게 유지되어 가공 품질을 보장하고 수명을 연장할 수 있습니다.

IV. 녹 방지

가공 과정에서 공작물이 황, 이산화황, 염화물 이온, 산, 황화수소, 알칼리 등 물과 절삭유의 분해 또는 산화로 인해 생성되는 부식성 물질과 접촉하면 부식에 취약해집니다.

절삭유와 접촉하는 기계 부품도 부식될 수 있습니다. 절삭유에 녹 방지 기능이 없는 경우 가공 후 보관 중 또는 작업 사이에 공기 중의 수분과 부식성 물질에 의해 공작물이 화학적 및 전기화학적 부식을 일으켜 녹이 발생할 수 있습니다.

따라서 절삭유는 근본적인 특성 중 하나인 녹 방지 특성이 뛰어나야 합니다.

절삭유에는 일반적으로 녹 방지 기능이 있습니다. 작업 간 보관 기간이 길지 않다면 녹 방지제를 추가할 필요가 없습니다. 바륨 석유 설포네이트와 같은 녹 억제제를 절삭유에 첨가하면 마모 방지 특성이 저하될 수 있습니다.