如何制备均匀的工作液？工作液的作用和要求

1.工作液的作用和要求

在电火花线切割加工中，工作液是脉冲放电的介质，对加工工艺指标的影响很大。它对切割速度、表面粗糙度、加工精度也有影响。高速走丝电火花线切割机床使用的工作液是专用的乳化液，市场上供应的乳化液有多种，各有特点，有的适于精加工，有的适于大厚度切割，也有的是在原来工作液中添加某些化学成分来提高其切割速度或增加防锈能力等。无论哪种工作液都应具有下列性能：

（1）一定的绝缘性能火花放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行。普通自来水的绝缘性能较差，其电阻率仅为1×10³～1×10⁴⁵Ω·cm，加上电压后容易产生电解作用而不能火花放电。加入矿物油、皂化钾等制成的乳化液，电阻率约为1×10⁴～1×10⁵⁵Ω·cm，适合于电火花线切割加工。煤油的绝缘性能较高，其电阻率大于1×10⁶⁵Ω·cm，同样电压之下较难击穿放电，放电间隙偏小，生产率低，只有在特殊精加工时才采用。

工作液的绝缘性能可使击穿后的放电通道压缩，局限在较小的通道半径内火花放电，形成瞬时局部高温，熔化、汽化金属。放电结束后又迅速恢复放电间隙成为绝缘状态。

（2）较好的洗涤性能 所谓洗涤性能，是指液体有较小的表面张力、对工件有较大的亲和附着力、能渗透进入窄缝中，且有一定去除油污能力。洗涤性能好的工作液，切割时排屑效果好，切割速度高，切割后表面光亮清洁，割缝中没有油污糊状物。洗涤性能不好的工作液则相反，有时切割下来的料芯被油污糊状物粘住，不易取下来，切割表面也不易清洗干净。

（3）较好的冷却性能 在放电过程中，放电点局部、瞬时温度极高，尤其是大电流加工时表现更加突出。为防止电极丝烧断和工件表面局部退火，必须充分冷却，要求工作液具有较好的吸热、传热、散热性能。

（4）对环境无污染，对人体无危害 在加工中不应产生有害气体；不应对操作人员的皮肤、呼吸道等产生刺激，不应锈蚀工件、夹具和机床。

此外，工作液还应配制方便、使用寿命长、乳化充分，冲制后油水不分离，长时间储存也不应有沉淀或变质现象。

2.工作液的配制

根据线切割机床的类型和加工对象，选择工作液的种类、浓度及导电率等。对快速走丝线切割加工，一般常用质量分数为10%左右的乳化液，此时可达到较高的线切割速度。常用的方法是将自来水冲入乳化油，搅拌后使工作液充分乳化成均匀的乳白色。在0℃以下时可先用少量开水冲入拌匀，再加冷水搅拌。

使用新配制的工作液，当加工电流约为2A时，其切割速度约40mm²/min，若每天工作8h，使用约2天以后效果最好，继续使用8～10天后就易断丝，须更换新的工作液。加工时供液一定要充分，且要使工作液包住电极丝，这样才能使工作液顺利进入加工区，达到稳定加工的效果。

3.工作液参数选择

（1）工作液的电阻率工作液的电阻率根据工件材料确定。对于表面在加工时容易形成绝缘膜的铝、钼、结合剂烧结的金刚石，受电腐蚀易使表面氧化的硬质合金和表面容易产生气孔的工件材料，需提高工作液的电阻率。不同工件材料适用的工作液电阻率见表1-12所示。(www.xing528.com)

表1-12 不同工件材料适用的工作液电阻率

（2）工作液喷嘴的流量和压力 工作液喷嘴的流量和压力大，冷却排屑的条件好，有利于提高切割速度和加工表面的垂直度，但是在精加工时，要减小工作液喷嘴的流量或压力，以减少电极丝的振动。

4.工作液的处理

目前国内外常用的处理方法有超滤法、化学破乳+气浮法、电解气浮法等。

（1）超滤法 超滤法的原理是利用孔隙较大的半透膜，采用交叉流动的方式，在一定的压差和紊流流动的情况下，废水中大部分极性分子能通过半透膜，而所有非极性分子（如胶体微粒）和相对分子质量较大的物质则不能通过半透膜而被截留，从而使废水得到净化。超滤法处理乳化液废水，其优点是操作稳定，能够保证出水的矿物油浓度低于10mg/L，油水分离过程不需要化学药剂，系统本身不产生污泥，可回收的废油浓度较高，设备紧凑，占地小，维护管理方便。特别是根据国内很多冷轧厂的实际要求，在有限的占地情况下，有效地解决日益产生的乳化液废水污染问题，而且水量相对较小，采用超滤法工艺是行之有效的。普遍认为，超滤法的缺点是一次性投资大。

超滤法也有其一定的适应性，不是所有的乳化液废水都能用超滤法处理，特别是皂化度较高、分子链较长的乳化液含油废水，若采用超滤法工艺，皂化油或乳化油将会堵塞超滤膜表面，使超滤无法进行下去。综上所述，选用超滤法工艺处理冷轧乳化液废水，必须根据乳化液废水的性质，选用合适材质和孔隙率的超滤膜，在实验的基础上合理组合工艺，才能达到满意的处理效果。

（2）化学破乳＋气浮法 由于乳化液废水中乳化油液滴表面带负电荷，双电层起稳定作用，化学破乳法就是在废水中加入化学药剂，降低双电层的电势，压缩双电层，使之聚结，并加入絮凝剂，使小油珠凝结成较大的油滴，然后将其从水中分离。

化学破乳法包括：投加絮凝剂、投加酸、投加盐类物质并加热乳化液、投加盐类物质并电解、加酸和有机分散剂、投加有机脂类物质和混凝剂等。

采用化学破乳+气浮法处理乳化液废水，其优点是一次性投资较省，另外化学破乳+气浮法还可以解决不能被超滤装置处理的高乳化度乳化液废水，只要有合适的破乳药剂，化学破乳法就能适应较广的处理范围。化学破乳+气浮法的主要缺点在于破乳药剂的选择性和适应性。多数破乳药剂对应一种或几种乳化液，当工艺线上更换乳化液时，废水处理选用的破乳药剂也需要更换，这就增加了操作管理的难度和运行的费用。另一方面，化学破乳+气浮法工艺的设备组成较多，运行管理工作量较大。

（3）电气浮法 电气浮法的实质是将含有电解质的含油或乳化液废水作为可电解的介质，通过正负电极导以电流进行电解，产生三种效应，即电解氧化（或还原）、电解混凝以及电气浮。当以可溶性极板，如可氧化的铁、铝极板作为阳极板时，三种效应会同时出现；而以产气为主要目的的电气浮，则应以不溶性的惰性材料，比如石墨、不锈钢、镀铂钛板及敷以二氧化铅（PbO₂）沉积表面的钛阳极作为阳极板。

电气浮能够有效地利用电解液中的氧化还原反应，以及由此产生的初生态微小气泡的上浮作用来处理含油乳化液废水。这种方法不仅能使废水中的微细悬浮颗粒和乳化油与气泡黏附而浮出，而且可将水中的一些金属离子形成不溶性的氢氧化物从水中分离，以及使某些可溶性有机物附着在这些氢氧化物沉淀上一起分离，从而使污水得到净化。此法在炼油厂进行实验，结果表明，极板采用“碳-碳”材料，原水中含乳化油300mg/L，投加聚合铝15mg/L，电压10V，气浮时间控制在10～15min，除油效果98%以上。