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金属加工油选用优质矿物基础油,以硫化猪油及硫化脂肪酸酯为主要极压抗磨剂,复配不同比例的防锈剂、防霉杀菌剂,催冷剂等添加剂合成。在加工工艺中使金属表面光洁度提升,加工性能提升,工具寿命得以延长,加工物的防锈性能提升等为目的而使用的产品。接下来小编介绍金属加工油(液)的定义、种类、使用问题及危害认知、评估、控制方法等。
一、什么是金属加工液?
金属加工液是一个统称,在各种金属加工工艺,如研磨、切削、成型等等过程中用到的,对加工工件和刀具起到冷却、润滑、防锈、清洗等作用的液体,因此根据使用的工艺场合不同包含了很多种类:切削液、冲压油、淬火液、磨削液、成型油、拉伸油等,而每一种金属加工工艺又有多种加工液,因此,金属加工液包含的种类很多。
金属加工液的作用是在金属加工过程中,降低金属加工时被加工的金属和刀具或者模具之间的摩擦,及时带走加工区内产生的热量以降低切削温度,并把加工时产生的料屑带走,延长刀具的使用寿命,从而提高生产效率, 而且能改善工件表面粗糙度,提高金属产品的表面精度和产品质量。
二、金属加工液的种类和成份
金属加工液是复杂的化学产品,里面的成分主要是基础液和各种添加剂。基础液有油类和水起到润滑、冷却、清洗、溶解添加剂的作用,添加剂赋予金属加工液各种性能,根据需要的功能不同,添加剂的种类也不同。添加剂和基础液要在科学、平衡的配比,选择合适的添加剂种类搭配,才能最终生产出性能合格的金属加工液产品。金属加工液的种类主要包括以下四大类:
1.金属加工油:纯油型,不含水,例如切削油。金属加工油使用油类做基础液,也就是基础油,可以用作基础油的油类包括矿物油(石油馏分),动植物油,或者合成油类。纯油型金属加工油的成分是基础油,里面含有多种添加剂,买来就可以使用,无需加水稀释。油型切削油具有良好的润滑性,但是冷却性能差。
2.可溶性油:又称乳化油,这种类型含有油,一般矿物油含量在30%~85%,还有一些添加剂,其中包括乳化剂,帮助油分散在水里,形成乳状液。使用时用水稀释母液,形成不透明的乳化液。其性能兼具纯油型所具有的润滑性,又具有水所具备的冷却性。
3.半合成金属加工液:这一类金属加工液含油量较少,只含有5%~30%的矿物油,30%~50%的水,还有各种添加剂。油基经水稀释后呈透明或半透明状,半合成液实际上也是一种乳化液,只是其油相的液滴较小,看起来呈透明或半透明状。半合成液的润滑性不如可溶性油,但是其冷却性能和清洗性能好,使用于高速切削及磨削加工。
4.全合成金属加工液:这一类金属加工液完全不含矿物油,只含有水以及各种能在水里溶解的添加剂。合成液具有极好的冷却和清洗作用,一般来说,凡是乳化液和半合成液可以用的地方都可以使用合成液。合成液容易过滤并能循环使用,不容易滋生细菌变臭,使用寿命长。
虽然各种类别的金属加工液在成分上差别较大,但是每一种都含有一些添加剂,常用的添加剂种类如下:
(1)硫化物或者氯化物。
(2)防锈防腐蚀剂:帮助金属防锈、防止金属腐蚀,例如磺酸钙、磺酸钠、脂肪酸、硼酸、胺类添加剂。
(3)极压添加剂:常在加工难加工材料的金属加工液中添加极压添加剂,常用的极压添加剂是含硫、氯、磷等有机化合物。这些添加剂在高温、高压的边界润滑状态下,可以防止工件和刀具、模具之间产生直接的金属干摩擦,达到减少摩擦的目的。
(4)抑雾添加剂:例如聚异丁烯聚合物。油雾是金属加工业的一个大问题,对员工的身体健康造成很大问题,也困扰着金属加工车间的管理,抗雾剂有助于抑制油雾产生。
(5)乳化剂:如三乙醇胺,石油磺酸钠,脂肪酸盐、非离子表面活性剂等等。
三、金属加工液变质问题
如果储存时间较长,金属加工液里会产生亚硝胺,亚硝胺是一种致癌物,水基金属加工液在长期储存中会缓慢生成亚硝胺,另外,盛装金属加工液的容器也可能引起亚硝胺物质生成。生产商和营销商需要与钢桶供应商进行核对,确保供应商在最后的防锈冲洗液中不使用亚硝酸钠。防锈剂中的亚硝酸盐会与金属加工液中的仲胺发生反应,从而形成亚硝胺致癌物。空气中的氮氧化物也会和金属加工液缓慢发生反应生成亚硝胺。金属加工液里的亚硝胺对环境和操作人员都是一种威胁,因此要做好废液回收工作。
在使用中,如何管理金属加工液很重要。如果使用和维护不当,容易导致金属加工液受到污染,滋生细菌,尤其是水基金属加工液,导致金属加工液变质。因为细菌会破坏乳化剂的性能,同时导致金属加工液变性。被细菌污染的金属加工液使用过程可以形成生物气溶胶,对操作人员健康有影响。金属加工液在加工过程中可能会混入金属碎屑,例如镍、铬等。
另外,金属加工油在使用过程中在高温作用下可能会产生多环芳烃。
四、金属加工液的暴露途径
1.吸入:金属加工液使用过程产生的雾、气溶胶、蒸气可以被吸入。暴露取决于:
(1)加工类型。
(2)金属加工液添加方式(如手工、通过软管/管道输送、雾化)。
(3)加工设备的密闭和通风情况。
较高的暴露一般是由于:
(1)操作人员靠近金属加工设备;
(2)使用高速切削或者深切削工艺;
(3)金属加工设备密闭较差;
(4)通风较差。
2.皮肤接触:金属加工液通过皮肤接触可以导致接触性皮炎。工人在更换金属加工件时,如果没有采取有效的手部防护,不可以直接接触金属工件表面的金属加工液。
3.食入:工人在现场吸烟、喝水、吃东西等都可能造成消化道食入暴露。
五、金属加工液的健康危害
金属加工液导致接触性皮炎是最常见的健康危害。气溶胶进入呼吸道可以引起上呼吸道刺激、哮喘、过敏性肺炎等。
六、金属加工液危害控制
1替代:如果可能尽可能选用低毒性的金属加工液。
2工艺设计和操作
(1)金属加工液使用低压输送。
(2)金属加工液使用抑雾剂。
(3)降低金属加工液流速。
(4)金属加工液原料桶及回收系统加盖,避免被微生物污染。
(5)正确维护设备(避免金属加工液泄漏造成污染)。
(6)加工停止后,停止金属加工液的供给。
(7)尽量不使用压缩空气对工件进行吹扫。
3隔离:确保设备有完整外壳或者挡板,工人尽可能远离设备。
4局部排风:设置有效的局部排风以及油雾回收系统,尽量采用密闭排风罩。