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石材鋸切冷卻潤(rùn)滑劑的選擇和使用

[ 發(fā)布日期：2012/10/22 8:34:59 ] 瀏覽人數(shù)： 3040
　　一、冷卻潤(rùn)滑劑的作用機(jī)理
　　冷卻潤(rùn)滑劑能充分改善石材http://www.stonebuy.com/切割條件，主要由乳化劑與基礎(chǔ)油組成，故亦有人稱之為潤(rùn)滑劑，由于此類物質(zhì)溶于水后一般呈乳化狀態(tài)，也有稱之為乳化沖洗液。石材http://www.stonebuy.com/切割加工冷卻潤(rùn)滑劑作用機(jī)理比較復(fù)雜，對(duì)不同的對(duì)象有不同的冷卻潤(rùn)滑劑方式，既有物理現(xiàn)象又有化學(xué)現(xiàn)象。
　　1.對(duì)金剛石的作用機(jī)理
　　（1）降低金剛石一巖石鋸割界面的溫度
　　冷卻潤(rùn)滑劑是一種表面活性劑，它能吸附在金剛石一巖石的表面，而形成潤(rùn)滑膜，提高了金剛石界面的潤(rùn)滑性，降低了磨擦阻力，使鋸割過(guò)程中產(chǎn)生最低的熱量，從而降低了界面溫度，或減少金剛石氧化或石墨化速度，有利于保持金剛石的硬度和強(qiáng)度。根據(jù)室內(nèi)測(cè)定，含量0.2%的冷卻潤(rùn)滑劑使金剛石一巖石界而磨擦系數(shù)比用清水時(shí)降低了60%以上。另外，由于冷卻潤(rùn)滑劑分子在金剛石和巖石表面定向吸附形成的潤(rùn)滑膜，使得磨擦阻力減少。吸附能力的強(qiáng)弱和潤(rùn)滑膜的強(qiáng)度均與冷卻潤(rùn)滑劑的分子結(jié)構(gòu)及吸附基因有關(guān)。
　　（2）加快了金剛石一巖石鋸割界面的熱擴(kuò)散速度
　　金剛石具有親油、疏水不特性。冷卻潤(rùn)滑劑水溶液表面張力較低，僅為32.5X10-3N/cm，還不到水的50%。對(duì)金剛石具有良好的浸潤(rùn)性，低的表面張力，能有效地提高界面的熱擴(kuò)散速度，縮短了金剛石受熱作用的時(shí)間，減弱了金剛石氧化或石墨化的程度，改善了金剛石的工作作環(huán)境，有利于減少它的磨損，從而提高了金剛石的壽命。
　　2.對(duì)金屬結(jié)合劑的作用機(jī)理
　　金剛石節(jié)塊（刀頭）是由金剛石和各種金屬粉料結(jié)合劑混合燒結(jié)而成的。各種粉料燒結(jié)成塊后，起到包鑲金剛石的作用，又成為胚體，在鋸割過(guò)程中，由于金屬合劑（胚體）不斷磨損，新的金剛石不斷露出，才使鋸割過(guò)程得以延續(xù)，結(jié)合劑磨損快慢同樣是影響鋸片壽命的重要因素。
　　（1）冷卻潤(rùn)滑劑降低結(jié)合劑一巖石界而的磨擦阻力
　　冷卻劑滑劑不但能吸附在金剛石表面，同樣，也能吸附在結(jié)合劑金屬的表面，從而提高結(jié)合劑一巖石表面的潤(rùn)滑性，降低界而的磨擦阻力，有利于減少結(jié)合劑的磨損。室內(nèi)試驗(yàn)證明：當(dāng)使用0.2%的冷卻潤(rùn)滑劑，巖石對(duì)結(jié)合劑磨損可減弱到使用清水1/10。這為結(jié)合劑保護(hù)金剛石創(chuàng)造了有利條件。
　　（2）冷卻潤(rùn)滑劑加速冷卻液中石粉的沉淀和盡快排出
　　冷卻潤(rùn)滑劑含有一定量的高分子沉淀劑。它能快速聚結(jié)石粉顆粒，使其聚結(jié)成團(tuán)而迅速沉降。因此，冷卻液中石粉的濃度大為降低，減弱了冷卻液在循環(huán)使用過(guò)程中對(duì)結(jié)合劑的磨損，保證了結(jié)合劑和金剛石的同步磨損，不致使金剛石過(guò)早脫落，延長(zhǎng)了刀頭的使用壽命。據(jù)測(cè)定，對(duì)于20μm直徑的石英顆粒，1g可吸附0.1mg冷卻潤(rùn)滑劑分子，而5μm以下的石英顆粒，吸附量可達(dá)0.8mg以上。這些石材http://www.stonebuy.com/切割過(guò)程中產(chǎn)生的炭粉在冷卻劑沖洗下能遲早排出，減少巖粉重復(fù)破碎。
　　3.減少鋸片基體偏擺的作用機(jī)理
　　在鋸割過(guò)程中，鋸片可出現(xiàn)嚴(yán)重偏擺現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備電流增大，無(wú)法繼續(xù)鋸切。其原因有二：一是鋸片基體變形而產(chǎn)生偏擺，主要表現(xiàn)為切縫寬度過(guò)大，這時(shí)可通過(guò)校正基體來(lái)解決；二是由于鋸片基體和切縫兩側(cè)的巖石壁之間的磨擦作用，主要表現(xiàn)為切縫寬度基本正常，在上部鋸切時(shí)機(jī)械http://www.stonebuy.com/machine/運(yùn)轉(zhuǎn)正常，電流值正常，而進(jìn)行深部鋸切時(shí)，不得不降低鋸片的進(jìn)刀濃度或左右行走速度。在第二情況下，使用冷卻潤(rùn)滑劑可有效的加以解決，冷卻潤(rùn)滑劑在鋸割界面（基體與巖石鋸割表面）上產(chǎn)生物理化學(xué)吸附，形成一層層厚的潤(rùn)滑膜。該磨擦系數(shù)大到0.38以上；而改用含量為0.2%的冷卻潤(rùn)滑液，磨擦系數(shù)立即可降低到0.1左右。即采用冷卻潤(rùn)滑劑后，基體與巖石壁切縫問(wèn)的磨擦阻力可比原來(lái)降低70%以上。由于鋸割阻力減少，鋸片受片狀況得到改善。鋸片基體的偏擺和振動(dòng)得到控制，從而延長(zhǎng)了鋸片的使用壽命。
　　二、冷卻潤(rùn)滑劑的組成
　　完整的石材http://www.stonebuy.com/切割加工冷卻潤(rùn)滑劑的應(yīng)由乳化劑、潤(rùn)滑油和沉淀劑組成，也有些場(chǎng)合只采用乳化劑和沉淀劑，或者潤(rùn)滑油和沉淀劑。三種成分中各有多種類型，不同的類型性能也有所差異。
　　（1）乳化劑
　　它主要是由表面活性劑所組成。表面活性劑的分子由親油基和親水基兩部分組成，加入很少量就能大大降低溶劑（一般為水）的表面張力或液一固界面張力，改變體系界面狀態(tài)。按照親水基結(jié)構(gòu)的類型和它們各自溶于水的離子狀態(tài)，可將冷卻潤(rùn)滑劑分為四大類：陰離子型冷卻潤(rùn)滑劑（烷基梭酸鈉鹽、烷基磺酸鈉鹽、烷基硫酸醋鈉鹽、烷基磷酸醋鈉鹽）；陽(yáng)離子型冷卻潤(rùn)滑劑（仲胺鹽、仲胺鹽、叔胺鹽、季胺鹽）；兩性型冷卻潤(rùn)滑劑（氨基酸型、甜菜堿型）；非離子型冷卻潤(rùn)滑劑（聚乙二醇型多元醇型）。乳化劑主要起潤(rùn)滑及冷卻作用。
　　（2）潤(rùn)滑油
　　潤(rùn)滑油可概括為三類：一是機(jī)油，通常是動(dòng)物油和植物油；二類是礦物油，主要是石油產(chǎn)品http://www.stonebuy.com/sample/；三是化學(xué)合成油。其中礦物油來(lái)源充足，成本低廉，實(shí)用范圍廣，而且穩(wěn)定性好，故應(yīng)用最多。動(dòng)植物油中因有較多的硬脂酸，化學(xué)穩(wěn)定性差，而且來(lái)源有限，使用不多。合成油是通過(guò)化學(xué)合成法制成的新型潤(rùn)滑油，它能滿足礦物油所不能滿足的某些特性要求，但實(shí)用范圍窄，成本高，一般應(yīng)用也較少。該組分主要起分散及冷卻作用。
　　（3）沉淀劑
　　沉淀劑作為冷卻潤(rùn)滑劑中的助劑，能將切割過(guò)程中產(chǎn)生的石粉絮凝成團(tuán)，并進(jìn)一步沉淀掉，使冷卻液中的石粉濃度大為降低，從而減弱了對(duì)刀頭胎體的重復(fù)磨損，有利于延長(zhǎng)刀頭的壽命。根據(jù)沉淀劑沉淀石粉的作用原理，可以將它分為無(wú)機(jī)沉淀劑和有機(jī)沉淀劑兩種。①無(wú)機(jī)沉淀劑主要由無(wú)機(jī)電解質(zhì)（如NaCl、Na2SO4）；等）類組成。它的作用原理是靠無(wú)機(jī)電解質(zhì)電離出的陽(yáng)離子（如Na+）中和石粉表面的電性，使石粉間的排斥力下降和石粉表面水化層變薄，然后通過(guò)熱運(yùn)動(dòng)發(fā)碰撞而聚結(jié)。電解質(zhì)聚結(jié)后的沉淀物體積較小，比較結(jié)實(shí)。②有機(jī)沉淀劑主要由聚合物（如聚丙烯酞胺等）類組成。它的作用原理是靠聚合物分子鏈上的吸附基同時(shí)吸附在兩個(gè)以上的石粉顆粒上，在它們之間架起“橋”來(lái)，然后再通過(guò)大分子的卷曲使這些石粉顆粒產(chǎn)生絮疑而最后失去沉降穩(wěn)定性。由聚合物絮凝以后的石粉比較松散，體積較大。
　　三、冷卻潤(rùn)滑劑的選擇
　　1.冷卻潤(rùn)滑劑類型的選擇
　　能作為冷卻潤(rùn)滑劑的材料種類很多，但這并不是說(shuō)我們可以隨便選取任何一種材料作為冷卻潤(rùn)滑劑，因?yàn)槲覀兣渲?a >石材http://www.stonebuy.com/切割冷卻潤(rùn)滑劑時(shí)，要考慮的因素很多，如原材料來(lái)源的難易，冷卻潤(rùn)滑劑的質(zhì)量，消耗量的大小以及價(jià)格是否便宜等等。
　　（1）冷卻潤(rùn)滑劑材料的選擇
　　石材http://www.stonebuy.com/加工的對(duì)象主要是花崗石，有關(guān)研究已證實(shí)，在溶液pH值大于3.6的條件下，花崗石粉表面呈負(fù)電性，如果我們選用陽(yáng)離子型冷卻潤(rùn)滑劑，由于正負(fù)電性相吸作用，石粉勢(shì)必吸附大量的冷卻潤(rùn)滑劑，造成無(wú)謂的消耗而使冷卻液失效。非離子冷卻潤(rùn)滑劑在水中不產(chǎn)生電離，室內(nèi)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)都證明，上易于和石粉產(chǎn)生物理吸附而降低冷卻潤(rùn)滑說(shuō)的質(zhì)量。而陰離子型冷卻潤(rùn)滑劑的材料可克服這些缺點(diǎn)，它在水中電離，呈陰離子狀態(tài)存在，由于同電性相斥原理，在冷卻液中它將排斥石粉對(duì)它的吸附，從而減少自身的消耗，而發(fā)揮它的冷卻潤(rùn)滑作用。
　　更為重要的是，一種冷卻潤(rùn)滑劑能否發(fā)揮良好的作用，還要看它能否降低金剛石一花崗石和胎體一花崗石這兩對(duì)摩操副之問(wèn)的摩擦系數(shù)，以及降低的程度如何。在常用的陰離子型冷卻潤(rùn)滑劑中，烷基羥酸鈉鹽溶液減摩系數(shù)最低，在金剛石鋸片切割石材http://www.stonebuy.com/的過(guò)程中，能有效降低它們之間的摩擦阻力，減少切割過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，保證了金剛石的硬度和強(qiáng)度，大大提高鋸片的壽命。因此，在配制石材http://www.stonebuy.com/切割冷卻潤(rùn)滑劑時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先選用烷基梭酸鈉鹽作為主材料。因?yàn)樗?具有來(lái)源廣、價(jià)格便宜、冷卻和減摩特性好、消耗量低等綜合性優(yōu)點(diǎn)。
　　（2）沉淀劑材料的選擇
　　無(wú)機(jī)和有機(jī)沉淀前都具有沉淀石粉的作用。究競(jìng)選用哪一種根據(jù)具體情況而定。如選擇NaCl作為無(wú)機(jī)沉淀劑，當(dāng)沉淀池中石粉的濃度較高時(shí)，只有冷卻潤(rùn)滑劑中NaCl的含量很高時(shí)，才能起到有效的沉淀作用，而室內(nèi)制備表明，冷卻潤(rùn)滑劑中NaC1含量根本無(wú)法達(dá)到要求，因?yàn)椴坏竭@一濃度，冷卻潤(rùn)滑劑早已產(chǎn)生嚴(yán)重的絮狀分離，失去穩(wěn)定性。因此，在冷卻潤(rùn)滑劑中添加無(wú)機(jī)電解質(zhì)作為沉淀劑是不行的。為便于使用，可選擇聚合物類作為沉淀劑。聚丙烯酞胺就是較理想的一種。它屬非離子型，加入冷卻潤(rùn)滑劑中不會(huì)影響冷卻劑的穩(wěn)定性，而它的酞胺基（—CONH2）具有較強(qiáng)的極性，所以水溶性也不錯(cuò)。當(dāng)水中遇到石粉時(shí)，酞胺基通過(guò)氫鍵作用將石粉顆粒吸附在聚丙烯酞胺的大分子鏈上，結(jié)果就象在許多石粉顆粒問(wèn)架起了“橋”然后再通過(guò)高聚物大分子鏈的卷曲作用，將過(guò)許許多多的石粉顆粒絮凝成團(tuán)，從而使石粉失去沉降穩(wěn)定性而最終很快沉淀。
　　2.冷卻潤(rùn)滑劑質(zhì)量的選擇
　　儀正確選擇了冷卻潤(rùn)滑劑類型還不夠，還要注意選擇優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品http://www.stonebuy.com/sample/。首選要選擇正規(guī)廠家生產(chǎn)的合格產(chǎn)品http://www.stonebuy.com/sample/，保證冷卻潤(rùn)滑劑使用的可靠性。購(gòu)買時(shí)查三證，生產(chǎn)保質(zhì)期。其次，要注意冷卻潤(rùn)滑劑的安全性。冷卻潤(rùn)滑劑本身對(duì)環(huán)境、石料、人體不應(yīng)有不良影響或危害等副作用，但有些配制不當(dāng)或其他因素，也可能帶來(lái)不良影響。因此購(gòu)置選用時(shí)需注意，首先可用鼻子聞，無(wú)臭或無(wú)其他異味，接著可觀察其形狀，上層不能有任何大小的泡沫及其他固體漂浮物。當(dāng)冷卻劑溶于水不后配成工作液，應(yīng)呈乳白色為佳。pH值檢測(cè)為弱酸性，切不可呈酸性或強(qiáng)堿性。只有選擇一種無(wú)副作用或副作用小的冷卻劑，才能有效地保護(hù)我們的環(huán)境，保障現(xiàn)場(chǎng)工作人員的身心健康。
　　冷卻可大幅度提高磨削比和可鋸切平方數(shù)。但石材http://www.stonebuy.com/越硬、晶粒越大和石英含量越高，冷卻液的作用效果越小。

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