润滑作用原理:聚丙烯酰胺(PAM)分子链具有一定的柔韧性和吸附性。在切削液中,PAM 分子链可以吸附在刀具和工件的表面。当刀具与工件相对运动时,这些吸附的分子链就像一层润滑剂薄膜,能够减小两者之间的摩擦力。其分子链之间的相对滑动可以有效地降低摩擦系数,从而减少刀具的磨损和工件表面的粗糙度。
应用优势:在精密加工过程中,如对表面质量要求极高的光学镜片加工、精密模具制造等,使用含有 PAM 的切削液可以显著提高加工表面的光洁度。例如,在铣削加工铝合金零件时,加入适量的 PAM 后,刀具与工件之间的摩擦系数可降低约 20% - 30%,工件表面粗糙度可降低一个等级左右。
冷却功能辅助作用原理:切削液的主要冷却功能是通过其自身的热传导和对流来实现的。PAM 可以在一定程度上改善切削液的流动性和覆盖范围。它能够使切削液更好地分布在切削区域,确保热量能够更有效地被带走。这是因为 PAM 可以调节切削液的流变性能,防止切削液在高温和高剪切力的切削区域出现局部干涸或流动不畅的情况。
应用优势:在高速切削等产热较多的加工过程中,含有 PAM 的切削液能够更充分地发挥冷却作用。例如,在高速车削钢材时,加入 PAM 后的切削液能够使切削区域的温度降低 10% - 20%,减少了刀具因过热而损坏的风险,提高了加工精度。
防锈功能增强作用原理:PAM 分子链上的官能团(如酰胺基 - CONH₂)可以与金属表面发生一定的化学吸附作用。这种吸附作用能够在金属表面形成一层保护膜,阻止氧气和水分等腐蚀性介质与金属接触。同时,PAM 还可以与切削液中的防锈剂协同作用,增强防锈剂在金属表面的吸附和覆盖效果。
应用优势:在加工后的零件存储和运输过程中,使用含有 PAM 的切削液可以有效延长零件的防锈时间。例如,对于一些加工后的铸铁零件,含有 PAM 的切削液处理后的零件防锈期可以从原来的 3 - 5 天延长到 7 - 10 天左右,减少了零件生锈的性。
抗沉降和稳定切削液性能作用原理:切削液中含有各种添加剂,如极压添加剂、固体润滑剂等,这些成分会在储存和使用过程中出现沉降或分层现象。PAM 可以作为抗沉降剂,其分子链能够吸附在这些添加剂的颗粒表面,通过空间位阻和电荷排斥等作用使颗粒均匀分散在切削液中。同时,PAM 还能稳定切削液的乳液结构(对于水基切削液),防止乳液破乳。
应用优势:可以确保切削液在长时间储存和使用过程中的性能稳定。例如,在水基切削液中,加入 PAM 后,切削液在半年的储存期内不会出现明显的分层和沉淀现象,保证了切削液的质量和使用效果。
增稠作用原理:PAM 是一种高分子聚合物,作为增稠剂添加到切削液中时,它的分子链会在切削液中相互缠绕。这种缠绕结构增加了切削液的粘度,使切削液能够更好地附着在刀具和工件表面,不会轻易被甩掉。
应用优势:在一些特殊的加工工艺,如深孔钻削、攻丝等,需要切削液具有较高的粘度来保证其在加工区域的停留时间。添加 PAM 后的切削液可以满足这种需求,提高加工过程中的润滑和冷却效果。