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壓濾機二次過濾)進行采樣，并進行粒度分析，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。