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(rùn)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(dòng)性差。

針對(duì)于此，調(diào)查目前切削液過濾的使用現(xiàn)狀，測(cè)試壓濾機(jī)過濾前后固體顆粒粒度，通過對(duì)使用現(xiàn)狀及粒度數(shù)據(jù)分析壓濾機(jī)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(dú)立的皮帶沉淀輸送線、溢流水箱、過渡水箱、動(dòng)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(tái)壓濾機(jī)使用。

其中粗磨工段有無心磨床90臺(tái)，雙端面磨床7臺(tái)和段差機(jī)20臺(tái)；精磨工段有無心磨床49臺(tái)，段差機(jī)9臺(tái)和自動(dòng)倒角機(jī)9臺(tái)。粗磨設(shè)計(jì)用水量為168 m3/h，精磨設(shè)計(jì)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(jí)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(jī)內(nèi)進(jìn)行二次過濾，壓濾機(jī)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(gè)機(jī)臺(tái)以供使用。

1.2 存在主要問題

(1) 密封圈易損

使用從壓濾機(jī)配套的密封條(XARZ200/1250-UK壓濾機(jī))單價(jià)45元/m，單臺(tái)用量200 m左右，更換一次需9 000元，費(fèi)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(jī)易堵

精磨工段的磨屑粒度較小，一般用7天左右壓濾機(jī)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(jī)較易堵

粗磨壓濾機(jī)初期使用效果尚可，基本3個(gè)月對(duì)壓濾機(jī)進(jìn)行拉板卸料一次。但是長(zhǎng)期使用下來，需要通過旁通閥半開才能維持壓濾機(jī)較長(zhǎng)的使用時(shí)間。同時(shí)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(shí)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(jī)二級(jí)過濾便供給車間使用。僅僅是一級(jí)沉淀的切削液潔凈度并不能滿足車間的使用要求，會(huì)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(jī)二級(jí)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?yàn)榇帜?duì)切削液的潔凈度要求沒那么高，因此可暫時(shí)滿足車間的使用要求。

2 原因分析

通過對(duì)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(chǎng)對(duì)粗磨及精磨切削液(經(jīng)一級(jí)沉淀過濾但未進(jìn)壓濾機(jī)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(jī)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(jí)沉淀粉粒度分析

表2 精磨一級(jí)沉淀粉粒度分析

從上面兩組對(duì)照?qǐng)D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(jī)容易堵塞、過濾效果差的主要原因。根據(jù)車間現(xiàn)場(chǎng)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(shí)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(zhǎng)的時(shí)間。針對(duì)上述堵塞原因，壓濾機(jī)的選型及使用上需要從以下幾個(gè)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(chǎng)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(qiáng)，越容易與水相溶，同時(shí)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(shí)間不長(zhǎng)便會(huì)堵塞。

濾布的制造種類和目數(shù)是影響壓濾機(jī)性能的兩個(gè)重要方面。濾布的制造種類基本上決定了壓濾機(jī)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(huì)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(cè)試。

2.2 過濾能力

廂式壓濾機(jī)的入料中小于10 μm粒級(jí)含量過多會(huì)直接影響到壓濾效果。當(dāng)入料中小于10 μm粒級(jí)含量過多時(shí)，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(jī)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(cè)試；如果證實(shí)更換濾布或改變切削液粒度分布也不能達(dá)到延長(zhǎng)使用時(shí)間的目的，可考慮采用二級(jí)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(yàn)精磨壓濾效果[3]，但對(duì)精磨產(chǎn)品是否有影響需同時(shí)驗(yàn)證。

(3) 引入集中過濾除渣系統(tǒng)，對(duì)切削液進(jìn)行集中恒溫恒壓過濾，并實(shí)現(xiàn)鎢渣的定期排除。臟的切削液流到過濾機(jī)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(huì)附著在過濾圓盤的外圍，同時(shí)干凈切削液通過濾盤后流到過濾機(jī)的凈切削液箱中，再通過壓力泵送到加工機(jī)床的噴嘴上；②反吹臟切削液。見圖4，每當(dāng)連續(xù)運(yùn)行8 h后，過濾系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)清除積聚在過濾圓盤上的污渣。在對(duì)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(jī)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(jī)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)將鎢渣排出整個(gè)切削液循環(huán)系統(tǒng)，提高切削液潔凈度的目的。整個(gè)臟切削液排空和反吹除渣都是通過PLC自動(dòng)控制來完成，無需停機(jī)，全過程不超過5 min。除渣結(jié)束后，機(jī)器又自動(dòng)回到過濾狀態(tài)中。自動(dòng)刮鎢泥處理系統(tǒng)會(huì)根據(jù)排渣時(shí)間段內(nèi)鎢泥沉淀后把鎢泥自動(dòng)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(jí)沉降池，可在一級(jí)沉淀的基礎(chǔ)上，繼續(xù)沉淀36.9%，32.5%，大大降低壓濾機(jī)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(cè)試，可實(shí)現(xiàn)鎢渣的自動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)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(duì)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(jī)過濾，此種集中過濾方式更適合用于多臺(tái)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(gè)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(duì)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(jī)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(cè)試驗(yàn)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(yàn)。