机械零部件制造加工过程中，铝合金材料得到了广泛的使用。铝合金与大部分钢材和铸铁材料相比，具有一个明显的优点：较低的屈服强度。因此，加工中需要的切削力较低，可以在刀具不发生过量磨损的情况下提高切削速度和进料比。但是，就铝合金的切削性能而言，它的柔韧性会带来两个严重的问题：第一，容易出现粘结的现象。铝质颗粒粘结到切削刀具的表面，严重影响加工件表面粗糙度，或在刀具上形成一条“粘结”的积屑瘤，积屑瘤会产生较大的阻力，因而就需要更高的切削力，从而形成了糟糕的切削痕迹。粘结和材料变形常常决定了铝合金在切削加工中的最大切削速度和进料比。第二，由于铝材具有高度的延展性，它有可能会形成长长的条状裂纹，这些裂纹会阻断切削区域，使切削过程变的困难，同时切下的碎屑难以被切削液带走。在铝合金加工中需要考虑的另一个问题是它的高热胀系数。机加工中因变形和摩擦而产生的热能够迅速地扩展到工件上，从而很难准确控制工件尺寸，并且需要更大的切削力。因此，为满足机械加工制造对铝合金材质越来越大的需求，以及发展较大的切削速度和进料比，获得更高的劳动生产率，使用专业铝加工切削液技术，实现高水平的润滑和冷却效果就显得相当重要。
图1 往复式边界摩擦测试仪 |
在大多数铝加工过程中，较大的切削速度和进料比会产生相对较薄的润滑油膜，使工件表面润滑性能变差，因此边界润滑特性通常被认为是切削液应该具有的主要润滑机理。我们采用往复式边界摩擦测试仪(图1)，对铝合金加工中使用的几种切削液的边界润滑特性进行测评。为了真实地模拟出金属切除过程中可能出现的严重状况，测试期间，铝合金板的温度要分别达到50℃、100℃和150℃，接触压力要维持在780MPa。铝合金表面三种温度时的摩擦系数，连同铝合金表面接触区域的质量，提供了该种切削液在铝合金表面形成的边界润滑特性的测试数据。
图2显示了使用这些切削液性能测试的结果。
图2 温度对摩擦的影响 |
从中可以看出，三种切削液的摩擦系数在较低温度时能够进行比较；随着温度的不断提高，只有Quakeral370切削液保持了良好的润滑性能和较低的摩擦系数。因此得出结论：铝加工过程中，当切削区域温度上升时，使用Quakeral370能获得最好的润滑件能。
这三种切削液的润滑特性在同样的铝材加工测试中也具有明显的区别。先使用一个直径为6.35mm的实心碳钢钻头对6061～T6铝合金进行钻孔，再使用一个铰杆直径为6.75mm的三轴Bridgeport立式铣床来对其进行铰孔。该测试中，铰孔后观察到的微观表面粗糙度为铝材在精密加工时切削液的性能提供了最好的评价标准。从图3中我们可以看出，先进的切削液 Quakeral370在加工一个光滑、高质量机孔表面的过程中达到了预期的要求。
FR-AL-070 |
FR-AL-VB-1 |
Quakeral370 |
| 图3 铰孔后工件内表面微观图 |
为了使铝材零部件和铝合金加工件的表面获得非常理想的表面粗糙度，需要使用金属切削液技术来实现高水准的润滑条件。边界润滑特性是切削液的一个基本特性，也是实现工艺目标和机械加工质量的主要决定因素。维持或改善铝材加工质量的同时，不断地开发和使用能提供高效边界润滑条件的专业切削液，会使切削速度、进料比和金属加工过程的整个劳动生产率都得到极大的提高。
发布日期：2018-03-11
