切削液過濾方式應(yīng)用及優(yōu)化*

吳端仁

(廈門金鷺特種合金有限公司，福建 廈門 361006)

0 引 言

切削液可在金屬磨削中起到冷卻、潤滑、清洗的作用，其潔凈度可直接影響工件加工表面的光潔度，因此切削液需要進(jìn)行過濾循環(huán)使用。相比于其它金屬鐵屑，磨削下來的鎢合金顆粒致密，其與切削液形成的溶液，流動性差。

針對于此，調(diào)查目前切削液過濾的使用現(xiàn)狀，測試壓濾機過濾前后固體顆粒粒度，通過對使用現(xiàn)狀及粒度數(shù)據(jù)分析壓濾機易堵塞的原因，并提出相應(yīng)的改善措施及新的過濾方式。

1 切削液過濾系統(tǒng)應(yīng)用情況

1.1 系統(tǒng)情況介紹

現(xiàn)有硬質(zhì)合金棒料無心磨切削液過濾系統(tǒng)分為粗磨和精磨兩大塊,各自擁有一套獨立的皮帶沉淀輸送線、溢流水箱、過渡水箱、動力系統(tǒng)、管路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。這兩套系統(tǒng)之間可以相互切換，并各自連接一臺壓濾機使用。

其中粗磨工段有無心磨床90臺，雙端面磨床7臺和段差機20臺；精磨工段有無心磨床49臺，段差機9臺和自動倒角機9臺。粗磨設(shè)計用水量為168 m3/h，精磨設(shè)計用水量為100 m3/h。粗磨和精磨工段的切削液回水經(jīng)過3條回水槽(其中粗磨2條，精磨1條)，進(jìn)入一級沉淀系統(tǒng)，利用自然沉降并經(jīng)皮帶輸送沉淀其上的大部分磨屑，接著切削液溢流至溢流水箱，經(jīng)由回水泵打到壓濾機內(nèi)進(jìn)行二次過濾，壓濾機的回水流入過渡水箱再經(jīng)由供水泵通過供水管路輸送至車間各個機臺以供使用。

1.2 存在主要問題

(1) 密封圈易損

使用從壓濾機配套的密封條(XARZ200/1250-UK壓濾機)單價45元/m，單臺用量200 m左右，更換一次需9 000元，費用很高。目前使用情況為每清洗一次濾板就需更換密封圈。

(2) 精磨壓濾機易堵

精磨工段的磨屑粒度較小，一般用7天左右壓濾機出水口水量就明顯減少，需要進(jìn)行清洗，清洗過后也只能維持幾天，給工人帶來很大的工作量。

(3) 粗磨壓濾機較易堵

粗磨壓濾機初期使用效果尚可，基本3個月對壓濾機進(jìn)行拉板卸料一次。但是長期使用下來，需要通過旁通閥半開才能維持壓濾機較長的使用時間。同時濾布看內(nèi)壁側(cè)每次沖洗不是很干凈，影響重復(fù)過濾效果。

1.3 臨時做法及效果

(1) 精磨

精磨的溢流水箱和過渡水箱之間的旁通閥基本全開，這樣做的直接后果就是溢流水箱的切削液未經(jīng)過壓濾機二級過濾便供給車間使用。僅僅是一級沉淀的切削液潔凈度并不能滿足車間的使用要求，會嚴(yán)重影響精磨出來的產(chǎn)品效果。

(2) 粗磨

粗磨的溢流水箱和過渡水箱之間的旁通閥為半開，這樣做的后果是溢流水箱的切削液只有部分經(jīng)過壓濾機二級過濾返回過渡水箱，與從旁通閥直接過來的切削液混合后供給車間使用。因為粗磨對切削液的潔凈度要求沒那么高，因此可暫時滿足車間的使用要求。

2 原因分析

通過對現(xiàn)狀調(diào)查，得知精磨切削液較粗磨切削液容易堵塞，最大原因可能為粗磨及精磨后的硬質(zhì)合金粒度不一致所致。因此現(xiàn)場對粗磨及精磨切削液(經(jīng)一級沉淀過濾但未進(jìn)壓濾機二次過濾)進(jìn)行采樣，并進(jìn)行粒度分析，數(shù)據(jù)如圖1、2及表1、2所示。

圖1 粗磨壓濾機落料粉末粒度分布

圖2 精磨皮帶沉淀輸送線沉淀粉末粒度分布

表1 粗磨壓一級沉淀粉粒度分析

表2 精磨一級沉淀粉粒度分析

從上面兩組對照圖表可以看出，粗磨的粒度基本在100 μm(97%)以下，且大部分分布在2.2～25 μm(80%)這一區(qū)間范圍內(nèi)；精磨的粒度基本在20 μm(98%)以下，且大部分分布在1.5～13 μm(80%)這一區(qū)間范圍內(nèi)。精磨的粒度在10 μm以下的比重很大，占80%左右，大大增大了切削液的粘度，這是導(dǎo)致壓濾機容易堵塞、過濾效果差的主要原因。根據(jù)車間現(xiàn)場操作工人及技術(shù)員反映，在之前的使用上便發(fā)現(xiàn)：粗磨的磨削料容易實現(xiàn)固液分離，經(jīng)過幾天晾曬便可結(jié)塊，而精磨的固液分離卻很難，往往需要晾曬更長的時間。針對上述堵塞原因，壓濾機的選型及使用上需要從以下幾個方面進(jìn)行考慮。

2.1 濾布選擇

聯(lián)系相關(guān)廠家，并查閱相關(guān)資料得知應(yīng)該是顆粒越大越容易堵，而我們現(xiàn)場使用情況是顆粒越小越容易堵。分析原因可能是我們鎢合金磨屑顆粒的特殊性導(dǎo)致的，顆粒越小的話粘性越強，越容易與水相溶，同時也越容易附著在濾布表面，堆積得很致密，透水性變差，導(dǎo)致使用時間不長便會堵塞。

濾布的制造種類和目數(shù)是影響壓濾機性能的兩個重要方面。濾布的制造種類基本上決定了壓濾機的過濾性能，而濾布的目數(shù)直接影響著濾布攔截固體顆粒的最小值。為了達(dá)到截留效果和過濾速度都比較理想，在濾布的選擇上，需要根據(jù)料漿的顆粒度、密度、化學(xué)成分和過濾的工藝條件來選擇[1]。

我們目前用的濾布為多絲的，濾布目數(shù)為400～500目之間，也就是孔大小為25～38 μm之間，通過聯(lián)系廠家，并查閱相關(guān)資料得知若改成采用單絲的濾布，會比較不容易堵塞，至于選擇多大的濾布目數(shù)才能保證過濾效果可聯(lián)系廠家進(jìn)行濾布測試。

2.2 過濾能力

廂式壓濾機的入料中小于10 μm粒級含量過多會直接影響到壓濾效果。當(dāng)入料中小于10 μm粒級含量過多時，切削液的粘度急劇增大，壓濾過程中容易造成濾布堵塞，過濾效果差，形成的濾餅薄，水分高，卸料困難。

參考選煤工藝中煤泥水處理的可行方法[2]，考慮改變進(jìn)料切削液中磨屑的粒度分布，增大粗顆粒磨屑的比例，降低細(xì)顆粒磨屑的比例，從而降低切削液的粘度，改善切削液在壓濾機中的通過性。

3 解決措施及應(yīng)用效果

3.1 解決措施

(1) 聯(lián)系廠家進(jìn)行濾布測試；如果證實更換濾布或改變切削液粒度分布也不能達(dá)到延長使用時間的目的，可考慮采用二級沉淀池以保證切削液的潔凈度。

(2) 將粗磨沉淀線中切削液(先做粒度分析確定足夠大)引部分至精磨溢流水箱，增大粗顆粒磨屑的比例，試驗精磨壓濾效果[3]，但對精磨產(chǎn)品是否有影響需同時驗證。

(3) 引入集中過濾除渣系統(tǒng)，對切削液進(jìn)行集中恒溫恒壓過濾，并實現(xiàn)鎢渣的定期排除。臟的切削液流到過濾機的臟水箱后，過濾泵把臟切削液抽到內(nèi)含過濾圓盤的壓力罐中進(jìn)行處理,具體步驟如下:①見圖3，在壓力的驅(qū)使下，所有大于1 μm廢渣都會附著在過濾圓盤的外圍，同時干凈切削液通過濾盤后流到過濾機的凈切削液箱中，再通過壓力泵送到加工機床的噴嘴上；②反吹臟切削液。見圖4，每當(dāng)連續(xù)運行8 h后，過濾系統(tǒng)會自動清除積聚在過濾圓盤上的污渣。在對濾罐反吹清渣前，壓縮空氣把過濾罐中的臟切削液先排出來，流到過濾機的臟切削液箱內(nèi)；③反吹除渣。見圖5，壓縮空氣通過濾圓盤的頂部和中心把附著在外圍的廢渣排出壓力罐，并排到刮渣機內(nèi)，實現(xiàn)將鎢渣排出整個切削液循環(huán)系統(tǒng)，提高切削液潔凈度的目的。整個臟切削液排空和反吹除渣都是通過PLC自動控制來完成，無需停機，全過程不超過5 min。除渣結(jié)束后，機器又自動回到過濾狀態(tài)中。自動刮鎢泥處理系統(tǒng)會根據(jù)排渣時間段內(nèi)鎢泥沉淀后把鎢泥自動排到鎢泥桶內(nèi)。

圖3 臟切削液過濾

圖4 反吹排臟切削液 圖5 反吹排鎢渣

3.2 應(yīng)用效果

(1)在精磨及粗磨的過濾系統(tǒng)上增加二級沉降池，可在一級沉淀的基礎(chǔ)上，繼續(xù)沉淀36.9%，32.5%，大大降低壓濾機的過濾負(fù)荷，目前使用效果良好。

(2)已完成單罐切削液過濾系統(tǒng)測試，可實現(xiàn)鎢渣的自動排除切削液系統(tǒng)，降低濾芯的堵塞概率，降低人工清渣的勞動強度，同時可滿足切削液的恒溫恒壓控制，降低設(shè)備開啟數(shù)量不同對切削液供給壓力的影響，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性，因此相比于壓濾機過濾，此種集中過濾方式更適合用于多臺設(shè)備切削液的過濾后供給[4]。

4 結(jié) 語

切削液的使用貫穿于金屬磨削的各個工藝當(dāng)中，而潔凈的切削液是金屬磨削過程中不斷的追求。通過此次對現(xiàn)有切削液過濾方式的研究及應(yīng)用，解決了精磨及粗磨壓濾機易堵塞問題，并提出新的恒溫恒壓集中過濾方式，且已通過測試驗證，為后續(xù)切削液多罐集中恒溫恒壓過濾積累了寶貴的經(jīng)驗。