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三种处理方案 破解切削液毒性危害难题

切削液是在金属切削加工过程中,用来冷却和润滑刀具及加工件的工业用液体,优质切削液应具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能以及易稀释等特点,对提高切削加工质量和效率、减少刀具磨损等有着显著效果。切削液主要分为油基切削液和水基切削液两大类。前者润滑性能较好,而后者冷却性能较好,且成本更低。但是,切削液作为一种有毒有害的化学制剂,对于人体和环境的损害不容忽视,如何杜绝危害成为重要的研究课题。切削液对人体和环境的危害切削液对人体的危害主要表现在其添加剂具有较强的毒性,如作为杀菌剂的苯酚类物质、可以致癌的亚硝酸纳等。另外,切削液中的矿物油、表面活性剂等成分具有脱脂作用,无机盐、有机胺等成分具有强碱性腐蚀作用,它们都会对人体皮肤造成伤害,引发皮肤干燥、裂口、红肿而发生皮炎。除此之外,切削液还会对人眼及呼吸系统造成伤害,如有些油雾中含有甲醛的成分,由于具有极强的杀菌力,常在切削液中充作杀菌剂,但它对人的眼睛和呼吸系统有强烈的刺激,接触皮肤还会导致组织坏死。据调查,直接接触切削液的机床操作工患呼吸系统疾病的概率远远高于不接触切削液的人群。切削液对环境的危害同样不容忽视。切削液中的矿物油成分所占的比例非常大,这种物质生物降解性差,会长期滞留在水和土壤之中,对生活在其内的生物生存构成了严重的威胁。切削液中用作极压添加剂的短链氯化石蜡是海水污染物之一,在水基切削液中常用磷酸钠作防锈剂,而研究证明,磷酸盐的积累会使河流、湖泊因营养富化而出现赤潮。另外,切削加工中使用的切削液,或多或少总会存留在切屑上,大量堆积的切屑带有的切削液会污染土壤,切屑再生利用时切削液有毒有害成分也会污染环境。既然切削液存在这样的危害,如何解决就成了一个重要的课题。对此,已经有了如下几种解决方案。干切削技术要想彻底解决切削液危害的问题,那就是不使用切削液,也就是采用干切削技术。若干年前,这很难实现。但现代切削技术的发展,尤其是刀具材料和设计的改善,为干切削的实施创造了条件。首先,刀具材料的发展使刀具能够耐受更高的切削温度,因而减少了对冷却的要求;再者是涂层技术的发展可以减小刀具与工件表面之间的摩擦系数,从而减小了切削力,降低了对切削液润滑作用的依赖;另外,合理的加工方式与刀具设计及制造能力的提高,使切屑更容易排出,减小了对切削液排屑作用的依赖。目前,这一技术已成功应用于铸铁、铝等材料的加工。传统切削液替代品当加工的金属不能采用干切削技术,或是刀具达不到相应的技术要求时,采用其他不具有毒性的化学制剂替代传统切削液也是解决办法之一。比如说,美国和印度一些学者经过试验印证,液氮就可以作为切削液直接喷射到切削区,起到的冷却作用效果显著。而氮气作为大气中含量最多的成分,不仅来源十分丰富,而且挥发以后返回大气中,不会造成任何污染,对人体和环境均无伤害。日本一些学者研制出了低温喷气系统,将液用氮冷却过的低温空气喷射到切削区,冷却效果同样不错。绿色切削液上述不污染环境的切削加工方法大都集中在无传统切削液的加工上。上述加工方法虽然各有优势,但使用范围还比较有限,并且都对切屑形成过程中润滑性差以及机床锈蚀的问题束手无策。从目前情况来看,在很长一段时间内,大多数切削加工还不得不依赖传统切削液。因此,在保证切削液综合性能的基础上,人们正在大力推广应用低毒、低污染的绿色切削液,而无毒无污染的绿色切削液则是追求的远景目标。绿色切削液是指切削液在使用中对人和环境无害,其废液经处理所含油成分回收后,水可安全排放,残留废油和添加剂在自然界可完全降解,不会对环境造成任何污染。绿色切削液中所用的油脂是植物油,这是一种可再生且可完全降解的化学物质,对人和环境完全无害。目前,这种物质经过抗氧化处理,已经可以用来替代传统切削液中的矿物油成分,性能非常不错,拥有广阔的应用前景。我们有理由相信,未来,功能完备且完全无害的绿色切削液必定能够完全取代传统切削液,为制造业从业人员创造更理想的工作环境。

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