金属加工液、机器润滑剂和冷却剂的未来

未来会给冷却剂、润滑剂和金属加工液带来什么？我们与行业资深人士进行了交谈，以更好地了解当今冷却液格局的演变和未来的创新。

金属加工液有什么新的和下一个？这取决于几个基本条件：正在切割什么材料？在使用 MWF 时，管理 MWF 的法规和当地需求是什么？而且，模具和整体制造方面的哪些创新将扎根，可能会改变冷却的本质？

根据研究公司和咨询公司 Global Market Insights 的数据，从市场角度来看，预计到 2025 年，全球金属加工液市场将增长到 150 亿美元。 2016 年，Markets and Markets Research 估计，到 2020 年，MWF 市场规模将达到 97.4 亿美元，复合年增长率为 3.2%。

对于许多被切割的金属，例如钢和铁，润滑性——用水或油（或两者）——对于去除切屑碎屑很重要，添加剂有助于防止金属变形并避免生锈——这些流体有助于冷却表面温度和保持刀具寿命。然而，只要 MWF 发挥作用，就会出现健康和安全问题，因此流体制造商不断调整和重新调整其配方和化学成分，以帮助最大限度地提高性能并最大限度地减少浪费。客户希望能够回收冷却液以降低成本——他们还希望已经使用过的冷却液尽可能长时间地存放在油底壳中，而不会造成任何健康问题。

这不是一件容易的事。最大的健康问题是皮肤刺激——所有制造商都在努力避免这种刺激，但也必须使用正确的系统，如集雾器，以及防护设备，如手套、护目镜和面罩，找到流体制造者。

通过平衡零件制造性能需求和期望的健康结果来实现创新。满足这些需求变得越来越容易，但要实现这一目标还有很长的路要走。向最低量润滑迈进——这正是它听起来的样子：用最少的化学品、添加剂和乳化剂使用最少的润滑。由于对其他基于化学品的健康问题的担忧和担忧，许多监管机构和整个地区经常完全禁止使用某些化学品。

在地平线上，有遥远的、未来数年的液体杂音，可能已经过时了。在这之前还有很长的路要走，但只要受访公司意识到这种可能性就足够了——观察市场的研究分析师也是如此。

与 MWF 相关的危害是否像某些监管机构认为的那样危险？接受采访的液体制造商对健康和安全问题深表同情，但同意他们过分解决这些问题。

金属加工液、冷却剂和机器润滑剂：我们过去和现在的位置

米拉克龙 Cimcool 流体技术高级产品经理 Bruce Koehler 说，随着技术有助于加快加工速度以及更快地制造零件的压力，出现了一个灵光乍现的时刻：人们发现水比纯油更能减少热量。而且纯油会燃烧，水不会。

“我们已经从仅使用油转向使用水和油或仅使用水本身，”Koehler 说。今天，使用的 MWF 比过去少了。 “基于安全和健康问题，金属加工液中使用的化学品清单越来越短。 ”

许多制造商已经从为 50 台机器提供服务的 10,000 加仑油底壳系统转变为在五台机器单元内使用每台机器 50 加仑的油底壳。此外，配方和化学成分总是根据原材料可用性和客户本地化需求等问题而变化。

Koehler 说：“由于法规和当地需求，正在进行大量的化学重新配制，并且能够随时进行调整。” “从配方的角度来看，有时你的化学反应是一个过程的副产品。”

30 年前，合成油因其留下的腐蚀性残留物而声名狼藉——这些残留物非常粘，会损坏机器上的油漆和其他部件。没有那么多了，专家声称。

“在过去 13 年左右的时间里，我们已经取得了长足的进步，我一直在这里，开发了许多半合成流体，以提高生物稳定性、乳液稳定性，并提高油底壳寿命和性能，”应用工程师 Brian Halstead 说嘉实多工业。 “对我们来说，我们的目标是减少使用、减少浪费并改善健康和安全。”

与冷却剂一起使用的所有辅助技术——例如中高压冷却剂系统、油底壳、撇油器和过滤系统——都影响了 MWF 的使用和维护。

“当我开始工作时（36 年前），来自主轴的正常压力（流体从罐中流出并进入工作区）最大为 300 psi，”Koehler 说。 “现在我们谈论的是材料在高达 1,200 psi 的压力下工作的压力：这是压力的四倍。”

需要有关冷却液维护和处置的指导吗？阅读“优化机器流体维护和冷却液处理的 4 个技巧。”

随着使用的化学添加剂越来越少，这意味着水质和成分已成为冷却液性能及其化学成分的另一个关键因素。 “例如，印第安纳州以其硬水而闻名，而肯塔基州的水则是软水，”科勒说。因此，您总是要处理各种条件，这些条件会改变机器中发生的情况，以及制造商所在地区可用的特定水可能引入的元素。配方必须根据供水情况而变化。

但冷却液中的添加剂、乳化剂和润滑剂质量仍然是必需的。在汽车、航空航天和医疗零件加工领域，趋势是使用重量更轻、强度更高的材料。高温合金和铬合金的运行速度更快，并增加了加工操作中的热量——从操作中去除热量的最佳方法是使用有助于润滑的合成流体，以便更容易切割——尤其是使用较硬的材料。

特别是在航空航天领域，仍在使用含油产品，但它们被 90% 至 95% 的水稀释。 Koehler 说，该行业正在从 6000 系列铝转向钛，后者往往更适合使用合成流体。

“我喜欢合成材料的地方在于它们的油底壳寿命——它们不能很好地滋生细菌，”Koehler 说。 “从生物学的角度来看，它们可以持续很长时间。它们不会起泡。而且它们保持清晰，因此机器操作员可以关闭机器门并查看并观察切割，而不会受到任何视觉干扰。”

金属加工液将走向何方？

冷却剂和冷却剂系统的方向和未来的一个重要因素在于材料及其应用。未来将使用的大部分材料不一定为流体制造商所知——正如制造商所知道的那样。但这并不能阻止制造商尝试向无浪费产品线进行创新。

“我们有一个我们称之为‘一致化学’的领域，它对于水基流体具有双重用途，它也是一种清洁剂，可以清洗零件并通过使冷却液中的所有元素兼容来帮助油底壳维护，”Halstead 说。

踢球者？根本不需要脱脂；浪费只有当你去改变系统。嘉实多工业声称，使用旧流体技术的一些产品线，其产品使用量减少了约 40%。

Koehler 说，Milacron Cimcool 一直密切关注的一个领域是纳米技术，其中微观固体纳米颗粒可用于润滑，而不是像今天这样的水基流体。 Koehler 承认，虽然这方面有潜力，但目前还没有足够的研究来说明它如何影响操作者的肺部——所以这仍然是一种观望的方法。

“我们还试图改善水基冷却剂的润湿性能，因此它可以更好地从机器中的零件上剥离，留下更少的残留物并延长油底壳的使用寿命，”Halstead 说。 “我们也在提高浓度稳定性，所以如果你用的少，你需要浓度来保持和稳定，而不是消耗，也不需要更多来弥补差异。”

但最终，这家主要的流体制造商试图简单地做一件事：创造可在全球范围内使用的全球产品稳定性，然后针对客户的需求进行本地化。接下来的挑战是利用从测试和优化冷却剂中积累的知识，然后根据当地和区域法律以及水质条件来帮助定制这些需求。

为了掌握不可避免的材料变化，主要流体生产商与他们的客户合作伙伴在他们的工厂合作，并在他们的实验室中在尽可能接近真实世界的条件下在当今的加工中心进行测试。有些人直接与他们的客户和潜在客户就正在申请专利的材料进行合作——测试新的冷却剂配方或使用新的金属材料并试验可行的方法。

例如，嘉实多工业公司与位于南卡罗来纳州格林维尔的通用电气公司合作，该流体制造商接触到正在开发的正在申请专利的航空航天材料。嘉实多还与福特汽车公司以及通用汽车和丰田等其他汽车制造商合作开发多种流体应用。

去除氯和 DCHA

流体制造商正在从冷却剂中去除氯、DCHA（或二环己胺）和硼。氯通常用于杀死细菌，但对肺和皮肤可能是危险的。 DCHA 是一种“仲胺”，用作 pH 稳定剂，但最近的研究发现，通过皮肤可能会发生危险的接触。因此，流体制造商说，许多仲胺正在从冷却剂配方中消除。仅使用伯胺，产品中的化学物质更少，因此引起皮肤刺激和其他健康问题的机会也更少。

向无硼冷却剂发展

为什么？ Halstead 说，因为特定水平的硼会附着在零件、主轴、传送带和切削工具上，从而形成残留物并损害工具，从而降低工具的使用寿命。嘉实多工业通过在实验室中使用金属切削工具和涂层对 CNC 机器进行测试发现了这一点。作为一种抗腐蚀化学物质，硼有帮助，但在较高浓度水平下，它可能是危险的，这是公司议程上的首要任务。

Halstead 说，硼的特性有好有坏。 “硼具有缓冲 pH 值和稳定作用，以及防锈保护或‘RP’，这通常被认为是积极的。”但即使在冷却液废物在油槽中停留时间越来越长的低水平下，它也会随着时间的推移而集中，因此一些公司希望完全消除它。

干式加工和增材制造的作用

随着不需要使用冷却剂的干式加工技术和增材制造工艺的兴起，MWF 业务面临着一些长期的潜在竞争——包括来自工具制造商的竞争。此外，由于环境和健康问题，许多监管机构迫使制造商转向使用最低限度的润滑，也称为 MQL。

Fuels &Lubes 的 Aaron Stone 写道：“人们越来越担心润滑剂对环境的影响，再加上在高达 1,800 华氏度的温度下干式加工的成功，正在推动这一趋势。” 国际 . “先进的陶瓷和金刚石，以及立方氮化硼刀具的出现，使得高温加工成为可能，在有限或零润滑的情况下，不会产生过度磨损。”

无论行业的最终方向如何，流体制造商都同意一件事：流体的浓度旨在使用 5% 到 10%。

“当我退休时和刚开始时一样，”科勒说。 “每个人总是认为越多越好，或者想省钱少用……如果你以 3% 的速度运行，你会遇到生物学问题、霉菌生长和腐蚀，如果你用得太浓，我们谈论的是皮肤刺激或泡沫。这是这个行业的一贯做法。”

他的建议？保持清洁并保持所需的浓度，您将获得成功的金属加工液操作。

您使用什么金属加工液？您认为这些产品的未来将走向何方？分享您的想法。