1.前言

金屬加工用油泛指經(jīng)過機械切割或電火花切割除去金屬或經(jīng)過沖壓、擠壓等成型金屬所用的潤滑油、水基潤滑液和油膏(包括潤滑脂)。與三大油(發(fā)動機油、液壓油和齒輪油)不同，金屬加工用油僅占潤滑油消耗量的1～2%，卻因摩擦工況而千差萬別，所需的金工油品種繁多。三大油用量很大，發(fā)動機油用量占潤滑油總量的一半，預(yù)計到2005年我國車輛總數(shù)達三千萬輛，發(fā)動機油年消耗量達170萬噸。但開發(fā)發(fā)動機油成本很高，國外開發(fā)一個配方所需的臺架試驗等費用高達幾百萬美元。跨國公司憑借其強大的經(jīng)濟實力和專利技術(shù)搶占領(lǐng)我國高檔發(fā)動機油市場。雖然我國自己研制的發(fā)動機油的水平與國外相比并不低，但由于銷售渠道不通等原因，中石化與中石油的高檔產(chǎn)品只占3%的市場份額。金屬加工用油除少數(shù)幾種外，一般是數(shù)量少，品種多，跨國公司難以全面壟斷中國市場。另一個特點是附加值高，特別是稀缺的品種，利潤率可達100%或以上。還有一個特點是金工油一般沒有像三大油那樣很嚴格的、標(biāo)準化的臺架試驗程序，更缺乏有效的統(tǒng)一的模擬試驗方法，主要靠現(xiàn)場試驗評價其質(zhì)量的優(yōu)劣。在這種情況下，開展摩擦學(xué)的應(yīng)用研究，對于提高金工油的質(zhì)量，解決面臨的形形色色的潤滑問題，以及發(fā)展行之有效的模擬試驗方法，都有積極意義。本文討論了幾大類金工油的摩擦學(xué)問題，并對今后研究方向提出自己的看法。

2.金屬切削潤滑劑

2.1概況

切削潤滑劑約占金工用油消耗量的一半，其中的切削油主要用于難加工的低速、小進給的加工條件，而大量使用的是有利于環(huán)保、不冒煙和著火的水基切削液，80年代發(fā)達國家的水基切削液約占切削潤滑劑總量的90%以上。水基切削液又分為乳化液、合成液和微乳液三類。雖然這些水基切削液均具有冷卻作用、清洗作用、防銹作用和潤滑作用，但是微乳液的綜合性能更優(yōu)越，而且不易發(fā)霉，廢液處理容易，而獨占鰲頭，成為今后的發(fā)展方向。

2.2切削中的摩擦磨損

除了電火花加工是采用脈沖放電，使金屬局部熔化而達到切割金屬的目的，其它切削均采用刀具(包括硬質(zhì)合金刀和陶瓷刀具)和磨料進行金屬加工。

2.2.1切削中的摩擦機理

切削過程中的切削力來源于前刀面和后刀面。一是被切削金屬、切屑和工件表面金屬的彈、塑性變形抗力，另一是刀－屑和刀－工件間的摩擦阻力，而切削力來源的比例，隨著切削體系的變化而變化。切削熱由切削產(chǎn)生，并經(jīng)由刀具、工件、切屑和切削液而傳出。由于切削力和切削溫度較易實現(xiàn)在線檢測，常作為刀具摩擦和破損的間接物理量。

2.2.2切削中的磨損機理

切削是一種劇烈的摩擦磨損過程，刀具的磨損不但縮短刀具壽命而且直接影響被加工零件的精度和表面粗糙度。刀具的磨損機理包括熱磨損和機械磨損，前者是發(fā)動機齒輪和液壓系統(tǒng)中未遇到的特殊的磨損機理，后者則與之有共同特點。

2.2.2.1熱磨損

包括擴散磨損、熱電磨損和氧化磨損。

1. 擴散磨損

   切削過程中，刀具承受的切削壓力達到2～3GPa，切削溫度高達900～1100℃。在切削高溫和高速的條件下，刀具的擴散磨損要比一般機械零件大的多。它不只是使刀具擴散而損失材料，還增大刀具與切屑間的粘著，增大刀具的粘著磨損。刀具粘結(jié)劑以及硬質(zhì)相(WC及TiC)的向外擴散和工件成分向工具擴散還引起刀具的脆化和軟化，降低表面強度，增大刀具的粘著磨損和磨粒磨損，使前刀面呈月牙形。

2. 熱電磨損

   另一種熱磨損是熱電磨損，在切削區(qū)高溫作用下，刀具與工件兩種不同材質(zhì)的接觸會產(chǎn)生熱電勢和熱電流，使刀具磨損加劇。

3. 氧化磨損

   切削溫度高時，刀具材料劇烈氧化形成一系列松軟的氧化物，并被切削帶走，造成“氧化磨損”，造成刀具“燒傷”，使刀具出現(xiàn)溝槽。

2.2.2.2機械磨損

包括磨粒磨損、粘著磨損和疲勞磨損，與機械中常見的磨損機理有共同之處。