水蒸气冷却润滑剂的绿色切削优势

1.内涵 水蒸气作冷却润滑剂的切削加工技术是指用蒸汽发生器产生的过热水蒸气（125～130℃的干燥水蒸气）射流（喷嘴直径2mm，喷口处气流速度150m/s）喷向切削区作冷却润滑剂的切削加工技术。这是完全无污染、无危害的绿色切削加工技术。

通常情况下，人们总是考虑用低温的甚至零下几十摄氏度的液体或气体作冷却润滑剂，用100多摄氏度高温水蒸气作冷却润滑剂，这是一种逆向思维。因为切削区的温度一般均在几百摄氏度以上，100多摄氏度与之相比仍属低温。

相关研究认为，切削冷却润滑剂的冷却润滑作用只是发挥了冷却润滑剂作用的很少部分，主要用于冲走切屑了。因切削时刀具/切屑接触区的冷却润滑作用原理是毛细管渗透理论，即刀具/切屑接触区的冷却润滑作用是靠刀具/切屑接触区的毛细管渗透实现的。该理论认为，液体冷却润滑剂渗透毛细管的过程分为三个阶段：一是常温或低温液体渗入阶段；二是常温或低温液体在切削区毛细管的几百摄氏度切削温度作用下，会发生急剧体积膨胀，毛细管内压力升高，即产生液滴的蒸发“爆炸”阶段；然后进入第三阶段，即蒸发“爆炸”了的水蒸气填充到毛细管阶段。与此同时，毛细管开口处的液体被陆续顶出，从而阻碍了后续液体的渗入，这表明液体冷却润滑剂的作用是大打了折扣的。而过热水蒸气在毛细管中的渗透就不再有“爆炸”阶段了，即可连续顺利渗入毛细管，故过热水蒸气的冷却润滑作用比常温或低温的液体和气体（压缩空气、冷风）要好得多。

此外，过热水蒸气的冷却润滑作用好的原因还在于水蒸气在毛细管中渗透的时间远小于毛细管存在的时间，而且还能与毛细管壁（刀具、工件材料）形成润滑层，代替已被揩抹掉的氧化膜或油膜，避免了刀具/切屑间的直接接触摩擦，减少了粘结的可能性，这即是过热水蒸气的润滑作用。(www.xing528.com)

过热水蒸气还有良好的直接与间接的冷却作用，直接冷却作用是靠对流换热能力的增强，因过热水蒸气的强迫对流表面传热系数为空气的自然对流表面传热系数的10～15倍，直接降低了切削温度；间接冷却作用在于前述形成的润滑层的润滑作用减少了摩擦和生热，间接降低了切削温度。

2.特点 水蒸气的原料来源于自来水。过热水蒸气作冷却润滑剂对操作者无害，对环境无任何污染，切屑干燥，无二次处理与排放问题，为完全绿色切削加工技术。切削过程中生成的气体成分无任何改变。

3.目标 在难加工材料的车削或铣削中应用，既减小切削力、降低切削温度、提高刀具使用寿命和加工效率、减小加工表面粗糙度，又实现绿色切削加工。