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1 前言

水基金属加工液(包括乳化液和合成液)广泛用于机械加工行业，它具有冷却性能和清洗性能好、成本低等优点，但也具有易腐败变质、使用寿命较短等缺点。腐败变质是细菌、真菌等微生物在水中大量繁殖的结果。微生物大量繁殖破坏了乳化液的稳定性，使乳化液的各种使用性能降低：也导致pH值下降，从而产生锈蚀：对操作人员也有不利影响，如难闻的气味、刺激皮肤、过敏反应等。加入抗菌剂是防止腐败变质、提高水基金属加工液使用寿命的主要措施。国外在水基金属加工液中普遍使用抗菌剂，抗菌剂品种达数十种。而国内使用抗菌剂仍不普遍，一些加工液在夏天的使用寿命仅一周左右。虽然用于其它领域的抗菌剂品种很多，但大部分不能用于加工液。用于加工液的抗菌剂应有如下特性：(1)与加工液有较好的化学和物理相容性：(2)一定的稳定性，能在较长时间内起抗菌作用：(3)对细菌和真菌都有较好的抑制作用：(4)低毒：(5)可接受的成本。本文采用试验室通气装置模拟现场使用条件，定期检测细菌和真菌数量及pH 值，记录加工液的外观变化，对各抗菌剂进行了筛选。同时还在多台机床上进行复合抗菌剂的现场应用试验，定期监测细菌和真菌数量、pH值、外观变化和防锈性能等。

2 试验

表1 评定试样
编号	抗菌剂类型	浓度(%)	备注
1	含氮杂环化合物Ⅰ	0.07	参照厂家推荐浓度
2	含氮杂环化合物Ⅰ	0.10
3	含氮杂环化合物Ⅱ	0.13
4	含氮杂环化合物Ⅱ	0.19
5	含硫化合物	0.016
6	复合抗菌剂	0.10	0.07%含氮杂环化合物Ⅰ+0.016%含硫化合物+少量稳定增效剂
7	无		纯金属加工液

试验室试验

本文所采用的方法综合了国外有代表性的试验方法：每个周期对评定的试样通空气5天，停气2天，定期加入现场取得的并经培养的菌种。每个周期结束后分别测定细菌、真菌和pH值等。样品变质指标为：细菌总数>10⁷个/ml，真菌总数>10³个 /ml。试验条件：(1)试验室：符合生物试验要求。(2)仪器设备：通气装置、pH 计、生化培养箱、菌落计数器和接种试验台等。(3)金属加工液：采用硬度为100～150mg/L(碳酸钙)的水稀释乳化液浓缩液，稀释倍数为 20。(4)评定样品：在金属加工液中加入各种抗菌剂，见表1。(5)菌种：从现场取得变质的金属加工液，于上述金属加工液中培养至细菌总数>5 × 10⁸ 个/ml，真菌总数>10⁴个/ml。
现场应用试验

现场应用试验于1997年夏季在北京第一机床厂进行，复合抗菌剂以0.10%的剂量加入到乳化液和合成液中，各在两台磨床上进行了使用试验，定期监测细菌和真菌数量、pH 值、外观变化和防锈性能(一级铸铁，35±2℃，48h，单片)。

3 试验结果分析

抗菌剂的抗菌性能

对表1所列抗菌剂进行抗菌效果试验，试验结果见表2。从表2中的细菌和真菌总数、变质期来看，不加抗菌剂的7号样品对细菌和真菌都没有抑制作用：各种抗菌剂对细菌或真菌都有一定的抑制作用。其中：(1)1～4号样品都是真菌先超过变质指标，说明含氮杂环化合物Ⅰ和Ⅱ对细菌的抑制作用优于对真菌的抑制作用：并且2、4号样品的变质期分别比1、3号样品长，说明在选定的剂量范围内抗菌剂的剂量高其抗菌效果更好。(2)5号样品是细菌超过变质指标，真菌在6周内无明显增长，说明此含硫化合物对真菌有好的抑制作用，而对细菌抑制作用不明显。(3)6号样品经过长达20 周的试验仍不变质。显然，氮杂环化合物Ⅰ和硫化合物复合使用有明显的协同作用，对细菌和真菌都有极好的抑制效用。

表2 试验室试验结果
编号	评定项目	始点	一周	二周	三周	四周	五周	六周	七周	八周	十周	十一周	十二周	二十周	变质期
1	细菌总数，个/ml	5×10⁵	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	6×10⁵						6(周)
	真菌总数，个/ml	3×10³	<10²	<10²	<10²	<10²	2×10²	1×10⁴	5×10⁴
	pH值	10.02	8.90	9.00	9.09	9.06	9.06	8.94	8.96
	外观	未变	未变	未变	未变	未变	油	油块	油块
2	细菌总数，个/ml	3×10⁵	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²		12(周)
	真菌总数，个/ml	2×10³	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	8×10³
	pH值	10.09	8.91	9.03	9.08	9.06	9.16	9.24	9.37	9.44	9.41	9.40	9.20
	外观	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	油	油	油块
3	细菌总数，个/ml	5×10⁵	<10²	<10²	<10²	<10²	1×10⁶	6×10⁶							4(周)
	真菌总数，个/ml	2×10³	<10²	<10²	<10²	2×10³	3×10⁴	6×10⁴
	pH值	9.97	8.90	8.97	8.90	8.87	8.77	8.97
	外观	未变	未变	未变	油	油块	油块	油块
4	细菌总数，个/ml	2×10⁵	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²			10(周)
	真菌总数，个/ml	2×10³	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	2×10⁴	2×10⁴
	pH值	10.11	8.91	9.01	9.09	9.02	9.20	9.26	9.37	9.42	9.34	9.24
	外观	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	油块	油块
5	细菌总数，个/ml	3×10⁶	1×10⁷	3×10⁶	5×10⁶	8×10⁶	7×10⁶	1×10⁷							1(周)
	真菌总数，个/ml	1×10³	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10⁴
	pH值	9.95	8.56	8.66	8.71	8.67	8.82	8.70
	外观	未变	未变	未变	油	油	油	油
6	细菌总数，个/ml	3×10⁵	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	>20(周)
	真菌总数，个/ml	1×10³	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²
	pH值	9.95	8.90	8.98	9.00	9.03	9.14	9.21	9.36	9.34	9.41	9.36	9.36	9.38
	外观	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变
7	细菌总数，个/ml	4×10⁶	1×10⁷	1×10⁷	1×10⁷										1(周)
	真菌总数，个/ml	1×10³	1×10³	2×10³	3×10³
	pH值	9.03	8.43	8.65	8.46
	外观	未变	未变	油块	油块
表中：“油”是指乳化液析油：“油块”是指乳化液析油并出现块状物。

由表2还可看出，乳化液的外观变化在一定程度上也能反映微生物的繁殖情况。接近变质期时，都有析油现象出现：当真菌总数超过变质指标时，乳化液中出现块状物。乳化液中的基础油和各种添加剂都是微生物赖以生存的营养物质，当乳化剂被微生物消耗到一定程度时，乳化液的稳定性受到破坏，因此析油。另据文献报道，真菌的大量繁殖导致块状物产生，这些块状物易堵塞机床的冷却液循环管线和滤网，要彻底清理这些含大量真菌的块状物很困难。因此，应严格控制真菌数量，或在大量出现块状物之前就更换金属加工液。

复合抗菌剂的现场应用

对上述试验筛选出的复合抗菌剂进行了现场应用试验，未加抗菌剂的合成液和乳化液的pH值分别为10.10和8.94，加入0.1%复合抗菌剂后的pH值分别为10.13和9.59。未加抗菌剂的合成液在使用三天后，pH值为8.20，细菌总数为4×10⁷个/ml，真菌总数为40个/ml，防锈性能不通过。未加抗菌剂的乳化液使用6天后，pH值为7.76，细菌总数为4×10⁷个/ml，真菌总数为5×10³个/ml，防锈性能不通过。复合抗菌剂的现场应用试验结果见表3。

表3 复合抗菌剂的现场应用试验结果
编号	评定项目	始点	一周	二周	三周	四周	五周	六周	七周
1	细菌总数，个/ml	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²		<10²	9×10²
	真菌总数，个/ml	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²		<10²	<10²
	pH值	9.94	9.67	9.60	9.82	9.79		9.70	9.80
	防锈性能	通过	通过	通过	通过	通过		通过	通过
2	细菌总数，个/ml		<10²	<10²	3×10³		5×10³	<10²
	真菌总数，个/ml		<10²	<10²	<10²		<10²	<10²
	pH值		9.75	9.78	9.67		9.68	9.68
	防锈性能		通过	通过	通过		通过	通过
3	细菌总数，个/ml	<10²		1×10⁵	<10²	4×10⁴	1×10⁵		2×10²
	真菌总数，个/ml	<10²		<10²	8×10²	4×10³	<10²		<10²
	pH值	9.40		8.96	9.45	9.23	8.92		9.27
	防锈性能	通过		通过	通过	通过	通过		通过
4	细菌总数，个/ml	4×10²		<10²	3×10²	1×10⁵	4×10⁶	3×10⁷
	真菌总数，个/ml	<10²		<10²	<10²	<10²	<10²	<10²
	pH值	9.34		9.36	9.12	9.03	8.95	8.57
	防锈性能	通过		通过	通过	通过	通过	通过
编号	评定项目	八周	九周	十周	十一周	十二周	十三周	十四周	十六周
1	细菌总数，个/ml	<10²	<10²	3×10³		<10²	<10²
	真菌总数，个/ml	<10²	<10²	<10²		<10²	<10²
	pH值	9.71	9.88	9.83		9.88	9.89
	防锈性能	通过	通过	通过		通过	通过
2	细菌总数，个/ml	<10²		<10²		4×10³
	真菌总数，个/ml	<10²		<10²		3×10²
	pH值	9.76		9.72		9.82
	防锈性能	通过		通过		通过
3	细菌总数，个/ml	3×10⁴	4×10⁵	1×10⁴		8×10³		5×10³	1×10⁴
	真菌总数，个/ml	<10²	<10²	<10²		<10²		<10²	<10²
	pH值	9.29	9.19	9.27		9.27		9.56	9.26
	防锈性能	通过	通过	通过		通过		通过	通过
4	细菌总数，个/ml	1×10²	8×10⁴		5×10⁵		4×10⁵
	真菌总数，个/ml	<10²	<10²		<10²		<10²
	pH值	9.05	8.90		8.81		8.31
	防锈性能	通过	通过		通过		通过
注：编号1、2 为合成液：3、4 为乳化液：在试验期间，1～4 号样品的外观无明显变化，即无严重析油和块状物等现象出现。

从上述试验结果来看，未加抗菌剂的合成液和乳化液使用不到一周，防锈性能都不通过，细菌总数都达4×10⁷个/ml，乳化液的真菌总数达5×10³个/ml，操作工人基本上每周更换一次加工液。加入0.1%复合抗菌剂后，连续使用三个月各项指标基本正常(试验仅进行三个月是因为加工屑等沉积于液槽，需清理)，其中：(1)细菌总数基本上控制在1×10⁶个/ml 以下，仅4号样有一次高于1×10⁷个/ml，但防锈性能和外观都正常，这可能与取样方式等偶然因素有关。(2)真菌总数基本上控制在1×10³ 个/ml以下，仅3号样有一次高于1×10³个 /ml，但防锈性能和外观也都正常。(3)防锈性能都正常：外观也无明显变化。(4)加入复合抗菌剂后，乳化液的pH值略高：在三个月的使用期间，合成液和乳化液的pH值都能控制在一定的范围：而未加抗菌剂的合成液和乳化液在变质后，pH值都明显下降，这是因为微生物的新陈代谢产物多为酸性物质，因此监控 pH值在一定程度上也能反映微生物繁殖的情况。

对比复合抗菌剂的试验室试验和现场应用试验结果，在20周的试验室试验中，细菌总数和真菌总数都小于10²个/ml：而在三个月的现场应用试验中，细菌总数和真菌总数虽能控制在一定范围，有时却高于10²个/ml，这说明现场比试验室试验条件苛刻。

4 结论

试验室试验表明，不同类型的抗菌剂对细菌和真菌的抑制效果不同，含氮杂环化合物Ⅰ、Ⅱ对细菌的抑制效果较好，其中Ⅰ更好些：含硫化合物对细菌的抑制效果较差，而对真菌的抑制效果较好：含氮杂环化合物Ⅰ和含硫化合物复合使用具有明显的协同作用，对细菌和真菌都有很好的抑制效果。金属加工液的外观变化在一定程度能反映微生物的繁殖情况。
现场应用试验表明，复合抗菌剂延长乳化液和合成液的使用寿命达十倍以上。

本文作者:石油化工科学研究院张建荣

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Aug 21 Thu 2008 10:04
面向绿色制造的切削液综合选择模型及其应用实例www.tool-tool.com

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1 引言

环境、资源、人口是当今人类社会面临的三大主要问题。人类活动引起的环境恶化正对人类社会的生存与发展构成严重威胁。近年来，国际标准化组织相继颁布了质量管理体系标准(ISO9000 系列)、环境管理体系标准(ISO14001)和职业安全与卫生管理体系标准(OHSAS18001)，将质量管理、环境管理和职业安全与卫生管理纳入企业综合管理，为企业全面提高管理水平、加强综合实力提供了管理手段和工具。在制造业引起的环境问题日趋尖锐之际，一种适应可持续发展战略的先进制造模式 ——绿色制造开始崭露头角。绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中对环境的影响(负作用)为零或最小，使资源消耗尽可能小，并使企业经济效益和社会效益得到协调优化。

在切削加工过程中，切削液是造成环境污染的主要污染源之一。采用绿色切削液、减少切削液的环境污染等问题已成为绿色制造领域的研究热点之一。美国密执安技术大学对切削加工中切削液的适当用量问题进行了研究，试图在满足加工要求的情况下使切削液用量最少，以期将与切削液有关的费用降至最低。美国Thyssen 制造公司正全力研究“最小润滑”加工技术，使切削液的液流或气雾通过刀具作用于加工区域，切削液的流量由CNC 程序控制，效果比较理想。山东工业大学孙建国等基于产品生命周期对切削液的绿色性进行了研究。

生产实践证明，合理选择切削液可充分发挥切削液的性能，节约加工成本，并减少切削液对环境的污染，因此，对切削液进行优化选择是减少加工过程中切削液污染的重要途径之一。本文在综合考虑切削液质量、成本及环境影响等决策目标的基础上，建立了面向绿色制造的切削液综合选择模型及其约束条件，并结合生产实例对该模型的应用方法及可行性进行了分析验证。

2 面向绿色制造的切削液综合选择模型的建立

笔者从20世纪80年代初以来对与绿色制造直接相关的制造系统中的资源和能源问题进行了长期研究，并提出了基于绿色制造的T(时间)、Q(质量)、C(成本)、E(环境影响)、R(资源消耗)等五大决策目标变量的决策目标体系以及相应的决策框架模型。绿色制造中的任何一个决策问题都与上述五个决策目标变量中的某些(或全部)因素有关。

上述模型只是针对制造系统而言，并未建立具体的切削液综合选择模型。本文在绿色制造目标体系和决策模型的基础上，结合切削液选用中的具体问题，提出了面向绿色制造的切削液决策目标体系和决策目标分解框架变量组，并在此基础上建立了具有可操作性的切削液综合选择模型。

面向绿色制造的切削液决策问题目标体系

面向绿色制造的切削液综合选择问题是一个多目标的、定性与定量相结合的复杂决策问题。要建立决策模型，首先需要确定决策变量，即决策活动追求的目标。按传统方式选择切削液时，人们追求的目标变量主要为质量(Q)和成本(C)。其中，质量主要指切削液的润滑、冷却和清洗性能及其使用周期和利用率；成本则包括经济成本(材料成本、设施和设备成本、劳动力成本、能源成本)、用户成本(使用成本、维护成本)及其它杂项成本。工业发达国家的制造业在选择切削液时，除需满足切削加工工艺要求外，更注重考虑切削液对人身健康的危害、废液处理和综合成本等因素。这一观点正逐渐被国内切削加工业所接受。面向绿色制造的切削液选择决策目标体系是将环境影响(E)作为一个重要因素加以考虑，即面向绿色制造的切削液决策目标变量为质量(Q)、成本(C)和环境(E)三个因素，对这三个目标变量的追求结果为质量最高、成本最低、环境影响最小。Q、C、E 三个决策目标之间存在密切联系，它们共同构成面向绿色制造的切削液决策目标体系。该体系中决策目标向量的分解内容如图1所示。

图1 面向绿色制造的切削液决策目标体系分解内容

切削液的环境影响主要包括以下三个方面：

对生态环境的影响：该指标主要指生产过程中产生的废气、废液、废物等可能对生态环境造成的影响。切削液对环境的危害主要体现为将切削加工中使用过的废油、废液等不经有效处理直接排放或焚烧对水资源或大气造成的污染。此外，切削加工中使用的切削液或多或少会存留在切屑上，因此对带有残存切削液的切屑以及切削液寿命结束后处置不当也可能对环境造成影响，如切屑大量堆积会污染土壤，对切屑进行再生利用时切削液的有毒有害成分也会污染环境。
对职业健康、安全与卫生的影响：该指标主要指在生产过程中可能对职业劳动者健康造成的损害。切削液对人体的危害首先表现为切削液中的添加剂(如常用作杀菌剂的苯酚类物质)具有较大毒性；其次，切削液中的矿物油、表面活性剂等的脱脂作用以及防腐杀菌剂的刺激性会使人体皮肤干燥、脱脂，甚至引起开裂、红肿、化脓等；此外，油基切削液的主要成分矿物油和水基切削液中的碱性物质对人的呼吸器官也具有一定危害作用。
不安全性：该指标主要指在生产过程中因各种原因产生的不安全性。切削液中含有多种添加剂，在使用过程中可能造成设备腐蚀、生锈以及引发火灾等不安全因素。

面向绿色制造的切削液决策问题的变量描述

切削液决策问题的实质是使用方案的优化问题，即从若干可能的方案中选出最优或相对较优的方案。对切削液的使用方案进行优化时，涉及的所有变量均可用一个n维向量来描述，即X=[x₁，x₂，…，x_n]^T式中，n为可能的加工方案数，x_i(i=1，2，…，n)代表第i 个加工方案，且有

x_i=	{	0—不采用第i个方案
		1—采用第i个方案

模型选择及约束条件

基于上述分析，建立面向绿色制造的切削液综合选择模型如下：

目标函数为：Q(X)(用于描述质量决策目标)、C(X)(用于描述成本决策目标)、E(X)(用于描述环境影响决策目标)。优化描述为maxQ(X)，minC(X)，minE(X)→Optimum[Q(X)，C(X)，E(X)]

建立面向绿色制造的切削液综合选择的决策模型如下：对于某一切削液选择决策问题X=[x₁，x₂，…，x_n]^T，求出X^*=[x₁*，x₂*，…，x_n*]^T满足约束条件

g_u(X)≤0	(u=1，2，…，k)
h_v(X)=0	(v=1，2，…，p <>

上述切削液选择模型是一个在给定环境条件(即系统约束边界，如有限资源控制以及满足加工工艺要求)和目标下建立的多目标规划模型。该模型有两个约束条件：g_u(X)为模型的不等式约束条件；h_v(X)为模型的等式约束条件。分别讨论如下：

等式约束条件h_v(X)对于X=[x₁，x₂，…，x_n]^T，任一X都等于0(即不采用该方案)或1(即采用该方案)，而综合选择的最优方案X^*=[x₁*，x₂*，…，x_n*]^T是在满足等式约束条件x₁*+x₂*+…+x_p*=1的情况下目标函数的最优值，即Optimum[Q(X)，C(X)，E(X)]=[Q(X*)，C(X*)，E(X*)]。
不等式约束条件g_u(X)

对于模型中的目标函数Q(X)，C(X)，E(X)，在满足切削加工工艺要求的基础上，均受到不同方案的质量、成本和环境目标的相关约束。对于X=[x₁，x₂，…，x_n]^T(x₁，x₂，…，x_n等于0 或1)，求出X^*=[x₁*，x₂*，…，x_n*]，满足不等式约束条件g_u(X)≤b_i(u=1，2，…，k)(其中b_i分别为质量目标约束、成本目标约束、环境目标约束和原材料约束)，得到Optimum[Q(X)，C(X)，E(X)]=[Q(X*)，C(X*)，E(X*)]。

3 应用实例分析

某机床厂在滚齿加工中原使用32^#机油作为切削油，对工人健康和加工设备都有一定危害性，且废油较难处理。为贯彻质量管理体系标准(ISO9000 系列)、环境管理体系标准(ISO14001)和职业安全与卫生管理体系标准(OHSAS18001)，该厂希望采用一种国产新型绿色合成切削液SG-3 或进口合成切削液(3% Synthetic Oil)来替代传统的32^#机油。利用本文提出的面向绿色制造的切削液综合选择决策模型，可对此问题作出系统决策。

方案描述

该问题的方案描述方程为X=[x₁，x₂，x₃]其中：

X_i(i=1，2，3)=	{	0—不采用第i 个方案
		1—采用第i个方案

X	{	(x₁=1，x₂=0，x₃=0)=方案A₁，即采用32^#机油
		(x₁=0，x₂=1，x₃=0)=方案A₂，即采用国产新型切削液
		(x₁=0，x₂=0，x₃=1)=方案A₃，即采用进口合成切削液

目标函数评价

根据面向绿色制造的切削液决策目标体系中质量函数Q(X)、成本函数C(X)和环境影响函数E(X)包含的分解内容(参见图1)，建立表1所示的三种切削液方案的综合评价体系。在决策过程中，采用模糊聚类方法对三个目标函数进行综合评价，得到量化的评价结果，以此反映三种方案的最终优化结果。该综合评价体系包含三个评价方面，每一评价方面包含多个评价要素，每一评价要素又包含不同的评价因素。各评价方面、评价要素及评价因素分别配置不同的权重，评价等级可设为相同的数目等级，即V={v₁，v₂，v₃}，分别记为：好/ 一般/ 差。

决策模型的建立

根据前述决策模型建立方法，可建立本应用实例的切削液综合选择模型如下：对于X=[x₁，x₂，x₃](x₁，x₂，x₃=0 或1)，求出X*=[x₁*，x₂*，x₃*]，满足约束条件：x₁* + x₂* +x3*=1，使得Optimum[Q(X)，C(X)，E(X)]=[Q(X*)，C(X*)，E(X*)]。

三种切削液方案的模糊评价根据决策模型，分别对三种切削液方案建立决策变量评价要素集，进行模糊评价。

方案A₁ (采用32^#机油切削油)

建立切削液质量(Q)评价要素集U₁₁U₁₁={u₁(润滑性能)，u₂(冷却性能)，u₃(清洗性能)，u₄(使用周期)}₁₁
建立切削液质量(Q)评价要素模糊矩阵R₁₁

根据专业测试方法并结合专家调查法，用隶属度表示模糊矩阵，得出切削液质量(Q)评价要素的模糊评价矩阵R₁₁为

R₁₁=	[	0.5	0.3	0.2	]
		0.5	0.3	0.2
		0.5	0.3	0.2
		0.55	0.25	0.18		11

建立切削液质量(Q)评价要素权重系数矩阵A₁₁A₁₁=(0.3，0.3，0.3，0.1)₁₁

计算切削液质量(Q)评价要素综合评价矩阵B₁

B₁=A₁₁R₁₁=(0.3，0.3，0.3，0.1)₁₁	[	0.5	0.3	0.2	]
		0.5	0.3	0.2
		0.5	0.3	0.2
		0.55	0.25	0.18		11
=(0.505，0.295，0.198)

依此类推，可得到切削液环境影响(E)要素评价矩阵B₂₁、B₂₂、B₂₃和切削液成本(C)要素评价矩阵B₃₁、B₃₂、B₃₃。经过上述两层综合评价，可得到切削液方案A₁的综合评价矩阵B为

表1 三种切削液方案综合评价目标体系
评价方面			评价要素			评价因素			评价等级
序号i	u_i	权重a_i	序号j	u_ij	权重a_ij	序号k	u_ijk	权重	v₁	v₂	v₃
									模糊矩阵
									好	一般	差
1	质量(Q)	0.4	1	润滑	0.3	A₁	润滑	1	0.50	0.30	0.20
						A₂	润滑	1	0.70	0.25	0.05
						A₃	润滑	1	0.80	0.15	0.05
			2	冷却	0.3	A₁	冷却	1	0.50	0.30	0.20
						A₂	冷却	1	0.70	0.25	0.05
						A₃	冷却	1	0.80	0.15	0.05
			3	清洗	0.3	A₁	清洗	1	0.50	0.30	0.20
						A₂	清洗	1	0.70	0.25	0.05
						A₃	清洗	1	0.80	0.15	0.05
			4	利用率与使用周期	0.1	A₁	利用率与使用周期	1	0.55	0.25	0.18
						A₂	利用率与使用周期	1	0.70	0.25	0.05
						A₃	利用率与使用周期	1	0.80	0.15	0.05
									无	有	多
2	环境(E)	0.3	1	毒性危害	0.25	A₁	毒性危害	1	0.5	0.3	0.20
						A₂	毒性危害	1	0.7	0.25	0.05
						A₃	毒性危害	1	0.75	0.20	0.05
			2	安全指标	0.35	A₁	对人体危害	0.3	0.6	0.3	0.10
						A₂	对人体危害	0.3	0.7	0.25	0.05
						A₃	对人体危害	0.3	0.80	0.20	0
						A₁	设备安全性	0.25	0.50	0.3	0.20
						A₂	设备安全性	0.25	0.65	0.25	0.1
						A₃	设备安全性	0.25	0.75	0.20	0.05
						A₁	腐蚀性/防锈性	0.25	0.55	0.3	0.15
						A₂	腐蚀性/防锈性	0.25	0.65	0.25	0.1
						A₃	腐蚀性/防锈性	0.25	0.70	0.2	0.1
						A₁	火灾安全性	0.2	0.8	0.2	0
						A₂	火灾安全性	0.2	1.0	0	0
						A₃	火灾安全性	0.2	1.0	0	0
			3	环境指标	0.4	A₁	水体和土壤污染	0.6	0.45	0.3	0.25
						A₂	水体和土壤污染	0.6	0.6	0.25	0.15
						A₃	水体和土壤污染	0.6	0.70	0.20	0.10
						A₁	废弃物污染	0.4	0.40	0.3	0.3
						A₂	废弃物污染	0.4	0.6	0.2	0.2
						A₃	废弃物污染	0.4	0.70	0.20	0.10
3	成本(C)	0.3	1	生产成本	0.5	A₁	企业成本	1	0.50	0.3	0.2
						A₂	企业成本	1	0.68	0.22	0.1
						A₃	企业成本	1	0.70	0.20	0.10
			2	用户成本	0.2	A₁	使用成本、维护成本	1	0.55	0.25	0.2
						A₂	使用成本、维护成本	1	0.60	0.20	0.2
						A₃	使用成本、维护成本	1	0.70	0.20	0.10
			3	社会成本	0.3	A₁	环境污染治理费用	0.3	0.3	0.3	0.4
						A₂	环境污染治理费用	0.3	0.6	0.3	0.1
						A₃	环境污染治理费用	0.3	0.70	0.20	0.10
						A₁	职业保健费用	0.4	0.5	0.3	0.2
						A₂	职业保健费用	0.4	0.7	0.2	0.10
						A₃	职业保健费用	0.4	0.75	0.15	0.10
						A₁	废弃物处置费用	0.3	0.55	0.25	0.2
						A₂	废弃物处置费用	0.3	0.65	0.2	0.15
						A₃	废弃物处置费用	0.3	0.75	0.15	0.10

Optimum[Q(X)，C(X)，E(X)]_A1=B=AR
=(0.4，0.3，0.3)	[	0.505	0.295	0.198	]
		0.508	0.293	0.2336
		0.496	0.285	0.202
=(0.5035，0.292，0.21)

最后，可用总分数值来表达综合评价结果。一般可取评价标准隶属度集为u={u₁，u₂，…，u_i，…，u_n，…｝，计算出综合评价结果的具体得分，据此分数值可对被评价对象进行排序，得分计算方法为得分=100Bu=100(b₁，b₂，…，b_i，…，b_m)
{u₁，u₂…，，u_i，…，u_n，…}^T=100(∑ni=1b_iu_i)

若用分数值表示综合评价结果，可取评价标准隶属度集的分值为u=[0.90(好)，0.60(一般)，0.30(差)]

据此可计算出采用32^#机油切削油的综合评价得分为100Bu=69.35。

方案A₂ (采用国产新型合成切削液)

参照方案A₁的评价步骤，依次建立各评价要素的评价模型并进行综合评价，最后得到采用方案A₂的综合评价矩阵为Optimum[Q(X)，C(X)，E(X)]_A2=B=AR=(0.6565，0.219，0.125)

据此可计算出，采用国产新型合成切削液的综合评价得分为100Bu=78.01。

方案A₃ (采用进口合成切削液)

按照评价步骤，依次建立各评价要素的评价模型并进行综合评价，最后得到采用方案A₃的综合评价矩阵为Optimum[Q(X)，C(X)，E(X)]_A3=B=AR=(0.757，0.179，0.07)

据此可计算出采用进口合成切削液的综合评价得分为100Bu=80.67。

最终评价结果表明：国产新型合成切削液和进口合成切削液方案均优于原32^#机油切削油方案。考虑到规模生产的综合成本因素，该厂最后决定采用国产新型合成切削液方案，并在生产中取得了较显著的综合效益(经济效益和社会效益)。应用实践证明，面向绿色制造的切削液综合选择模型具有可行性和实用性。

4 结语

本文建立了面向绿色制造的、包括质量(Q)、成本(C)、环境影响(E)三大决策目标的切削液决策目标体系，并对目标体系中的决策向量进行了分解。在此基础上，建立了面向绿色制造的切削液综合选择模型及相关约束条件，并通过应用实例介绍了综合评价方法及步骤。评价结果验证了该模型的可行性。

本文作者:重庆大学谭显春曹华军

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Aug 21 Thu 2008 10:01
مادة مركبة العربية www.tool-tool.com

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المادة المركبة هي مادة تتكون من مادتين مختلفتين على الأقلّ, شرط أن لا يتم ذوبان أحد الأجسام بالتقائه بالجسم الآخر وأن تكون قابلية الانضمام بينهم عالية و أن لا تختلف اختلافاً كبيراً في الخصائص الفيزيائية أو الكيميائية.

نسيج من خيوط الكربون يستعمل لاحقاً في صناعة المواد المركبة.

[عدل] الخلفية التاريخية

الخشب الرقائقي

استعمل المصريون القدماء المواد المركبة في البناء عن طريق خلط الطين بالتبن. في الحياة اليومية يتم ذلك في : الأثاث المنزلي يتكون و لو جزئياً من الخشب الرقائقي ، الجدران تتكون من اسمنت و تراب و حصى, ماص الصدمات في هيكل السيارة هو خليط من ألياف اصطناعية و عجينة من البلاستيك, تطبيقات تمهيد الطرق الخ.

[عدل] أهم المواد المركبة

يتم استعراضها بذكر اسم الألياف المكونة للمواد المركبة:

ألياف الزجاج: تستعمل في تصنيع الأجهزة الرياضية وحمامات السباحة والسيارات
ألياف الكربون: تستعمل خاصة في الصناعات الجوفضائية, و هي غالية الثمن, وهي تستخدم على نطاق واسع في الألواح الشمسية ومولدات الطاقة الهوائية.
الخشب الرقائقي
الاسمنت المسلح في الهندسة المدنية
الاراميد:يستعمل في الملابس الواقية من الرصاص و الحماية من الآلات الحادة.
الجلار (الجيم المصريه) : خليط من ألياف الزجاج و الالومنيوم.

[عدل] مادة التقوية

Reinforcement هي الهيكل الذي يتحمل القوى الميكانكية. و يمكن أن يتمثل في عدة أشكال: ألياف قصيرة أو ألياف طويلة مسترسلة وذلك حسب الاستخدام المناط.

[عدل] المادة الأساس

Matrix هدف استعمال المادة الأساس هو إيصال المجهود الميكانيكي إلى مادة التقوية. و هي تضمن حماية مادة التقوية من العوامل الخارجية.

نتبين وجود ثلاث أنواع من مواد الأساس:

[عدل] المواد المركبة ذات مادة الأساس العضوية

يتم فيها استعمال البوليمير كالبوليستر, الفينول ، الفينيل استر, البوليبروبيلين ، البولي أكريليك إلخ

[عدل] المواد المركبة ذات مادة الأساس الخزفية

للتطبيقات المتقدمة في الجوفضاء وفي المجال العسكري والنووي .

[عدل] المواد المركبة ذات مادة الأساس المعدنية

في هذه الحالة: تكون مادة الأساس معدنية (ألومنيوم ، زنك ، مغنزيوم ، نيكل) و مادة التقوية معدنية أو خزفية

[عدل] المواد المركبة ودورها في صناعة الطائرات

[عدل] المميزات

تفوقت المواد المركبة (composite materials) على المواد الإنشائية التقليدية في كثير من المجالات وذلك بسبب:

متانة أكبر بكثير من متانة المواد الإنشائية التقليدية
سهولة تشكيل الأشكال المعقدة وبأحجام وأبعاد كبيرة
خفة الوزن بشكل كبير بدون التأثير على خواص المتانة.
انخفاض معدلات التعب والزحف والعسو إلى مرحلة يمكن اعتبارها غير موجودة نهائياً
مقاومة حرارية عالية (بالنسبة لخلائط السيراميك.
مقاومة أكبر للمواد الكيميائية والعوامل الجوية (لا تصدأ)
ممانعة هائلة لعدم انتشار الشقوق الذي قد يحدث نتيجة للاهتزاز، وبالتالي فهي ممتازة كمحاور دورانية

هذه الأسباب كلها دفعت بالمواد المركبة إلى أعلى القائمة وجعلتها العنصر المفضل في إنشاء الطائرات، وعلى الرغم من ذلك فإن الطائرات في يومنا هذا لا تزال تحتوي الكثير من العناصر الإنشائية العادية إلا أن المستقبل القريب يبشر بإمكانات أوسع للمواد المركبة. فيما يلي مخطط بسيط لإظهار كيفية تقدم استخدام المواد المركبة في إنشاء الطائرات.

[عدل] المساوئ

تغير خواصها الميكانيكية والفيزيائية بشكل أسرع من المواد التقليدية تحت الظروف المختلفة.
عمرها أقصر من عمر المواد التقليدية
مقاومتها الحرارية لا تزال منخفضة (رغم وجود دراسات حالية تجري بهذا الشأن، يكفي بأن نقول بأن مقدمة المكوك الفضائي مصنوعة من المواد المركبة وهي التي تتحمل القسم الأكبر الناتجة عن طاقة الاحتكاك مع الغلاف الجوي حال عودته إلى الأرض)
مواد كيميائية مضرة بالبيئة غالباً لا يمكن إعادة تصنيعها ويصعب التخلص منها

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Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.

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弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は：

（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ

（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

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弊社の製品の供給調達機能は：

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Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

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Aug 21 Thu 2008 10:00
卓越領導首部曲：自我修練（上） www.tool-tool.com

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卓越領導首部曲：自我修練（上）

【經濟日報╱張寶誠】

2008.08.17 03:02 am

最近接獲多家企業之邀，就「卓越領導」或「培養接班人」的議題，進行個人經驗與體驗的心得分享。不可否認，在今日世界，領導的難度與日俱增，如何培養具領導格局的主管或幹部，已成為一種愈來愈艱難的任務與考驗。

為何領導愈來愈難？美國南加大商學院創辦人班尼斯（Warren Bennis）教授將現今企業領導人面對的環境描述得非常傳神：「全球各地的領導人都面對了以下的狀況：股東結構複雜、市場瞬息萬變、科技推陳出新、全球化潮流，時常得面臨企業的十字路口。這些是十年前很難想像的，更重要的是變化速度不斷加快，這讓企業領導人不但得有銅牆鐵壁的胃、強健的神經系統，還得一心九用。」

智慧資本管理大師艾文森（Leif Edvinsson）更明白道出現代企業領導人的生活寫照：「由於經營的複雜度升高，掌舵者的工作量也跟著暴增，另一方面也被嚴格的要求，股東不會對他留情，經營失利就像流行病一樣，讓企業的領導人坐立難安。對現代企業的領導人而言，腦壓居高不下是每日生活的特徵。」

也因為如此，企業領導者的角色被寄予高度的期待與嚴厲的要求。1995年以來，全球有三分之二的大型企業撤換執行長，光是2000年這一年，美國就有逾千位執行長黯然下台。

新時代經營關鍵

現今所有企業都在追求由Z（Normal一般企業）提升至A（Good優質企業），甚至A＋（Great卓越企業）的發展軌跡。企業在追求願景與目標的歷程中，將會不斷遭逢各類問題與危機，如何在市場多元需求、全球競爭以及機會成本的考量下，落實策略聚焦，並以有限資源、創造無限價值的戰略完成任務，是領導人最嚴峻的挑戰。

想成為卓越企業，必須找出各項限制因素與瓶頸問題，並利用正確的手法加以突破。以使命願景為核心，進行策略規劃標竿學習，深耕基盤；輔以完備的品質管理、知識管理、績效管理；適時進行組織變革，再由品牌形象、品牌經營、社會責任的履行，打造出具前瞻價值的優質企業營運體系。從中創造核心優勢，建立差異化能力，以突破經營桎梏，彰顯跳躍式價值，如此企業才有可能晉身卓越的行列。

上述一切，關鍵都在於領導人及主管、幹部。要掌握全球經濟瞬息萬變的脈絡，每一階層的主管都須在領導上更加惕厲，努力形塑優質的組織文化與創新氛圍，並在信任基礎之下展開團隊合作，如此才有可能在競局掌握致勝之機。

但以上境界，並不容易達到。聯合利華董事長伯格曼斯曾道出他在領導企業轉型變革時的心境：「就像站在大峽谷上方，知道自己必須帶領團隊到對面去，必須設法大跳躍，或築起一座橋。願景呼喚並指引領我去蓋那座橋，勇敢跨出腳步。」

領導人眼前大峽谷

每位領導人面前都有一座大峽谷，如何帶領團隊越過大峽谷，有賴領導人不斷地學習成長與自我精進。領導可分個人、組織兩個層面，個人層面包括：身體與心理的自我管理，前者指重視及維持身體的健康；後者指做好情緒管理及EQ修練。沒做好自我的健康管裡，健康太差，連參與競爭的機會都沒有；情緒管理不及格，EQ太低，更可能是造成領導失靈的元兇。

《EQ》一書作者高曼（Daniel Goleman〉強調，很多今日可行的策略，到了明日就會變得無關緊要，明日世界有太多的驚奇，企業是否能夠靈活地通過考驗，大部分要取決於領導人──尤其是高階領導人──能否在劇烈變化時管理自己的情緒。

恐懼會助長否定情緒，焦慮減弱大腦的理解與應變能力，領導人除必須知道如何管理自己的情緒外，更應大力提升逆境商數（Adversity Quotient, AQ），才能讓自己在壓力之下仍然清楚思考。他們不會坐等危機來觸動改變，而是保持彈性，比眾人先學會新的能力。

（下周日待續，作者是中國生產力中心總經理）

ref: http://udn.com/NEWS/FINANCE/FIN11/4475486.shtml

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Aug 21 Thu 2008 10:00
不銹鋼的特點與選用www.tool-tool.com

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不銹鋼是石油、化工、化肥、食品、國防、餐具、合成纖維和石油提煉等工業行業中廣泛使用的金屬材，而許多容器、管道、閥門、泵、等一般都因與各種腐蝕性介質接觸遭受腐蝕而報廢。據統計，全世界每年因腐蝕而報廢的鋼材約占鋼材年產量的1／4。而不銹鋼的產量占鋼鐵總產量的1％。因此，材料受到腐蝕而失效是當今材料研究與發展中的三大主要問題之一。

不銹鋼是指具有抗腐蝕性能的一類鋼種。

通常所說的不銹鋼是不銹鋼與耐酸鋼的總稱。

不銹鋼不一定耐酸，但耐酸鋼同時又是不銹鋼。

所謂不銹鋼是指能抵抗大氣及弱腐蝕介質腐蝕的鋼種。腐蝕速度＜0．01 mm／年者為完全耐腐蝕鋼，速度＜0.1 mm／年者為耐蝕鋼。所謂的耐酸鋼是指在各種強腐蝕介質中能耐酸的鋼．腐蝕速度＜0.1mm／年者為完全耐蝕，腐蝕速度＜1mm／年者為耐蝕。因此．不銹鋼並不是不腐蝕、只不過腐蝕速度較慢而已、絕對不被腐蝕的鋼是不存在的。

值得注意的是在同一介質中．不同種類的不銹鋼腐蝕速度大不相同而同一種不銹鋼在不同的介質中腐蝕行為也大不一樣。例如．Ni-Cr不銹鋼在氧化性介質中的耐蝕性很好．但在非氧化介質中(如鹽酸）的耐蝕性就不好了。因此掌握各類不銹鋼的特點、對於正確選擇和使用不銹鋼是很重要的。

不銹鋼不僅要耐蝕，還要承受或傳遞載荷，因此還需要具有較好的力學性能。不銹鋼一般以板、管等型材加工成構件或零件，因此．要有良好的切削加工性能和良好的焊接性能。

不銹鋼按典型組織分為：鐵素體（F）型不銹鋼；馬氏體〔M)型不銹鋼；奧氏體（A）型不銹鋼；奧氏體-鐵素體（A-F）雙相型不銹鋼；沉澱硬化型不銹鋼。

一、金屬腐蝕

（一）金屬的腐蝕過程

在外界介質的作用下使金屬逐漸受到破壞的現象稱為腐蝕。腐蝕基本上有兩種形式．化學腐蝕和電化學腐蝕。在生產實際中遇到的腐蝕主要是電化學腐蝕，化學腐蝕中不產生電流，巨在腐蝕過程中形成某種腐蝕產物。這種腐蝕產物一般都覆蓋在金屬表面上形成一層膜，使金屬與介質隔離開來。

如果這層化學生成物是穩定、致密、完整並同金屬表層牢固結合的，則將大大減輕甚至可以防止腐蝕的進一步發展，對金屬起保護作用。形成保護膜的過程稱為鈍化。例如，生成SiO2、Al2O3、Cr2O3等氧化膜，這些氧化膜結構緻密、完整、無疏鬆、無裂紋且不易剝落，可起到保護基體金屬、避免繼續氧化的作用。例如鐵在高溫氧化時生成的Fe2O3。反之，有些氧化膜是不連續的，或者是多孔狀的．對基體金屬沒有保護作用。例如．有些金屬的氧化物，如Mo2O3、WO3在高溫下具有揮發性，完全沒有覆蓋基體的保護作用。

可見，氧化膜的產生及氧化膜的結構和性質是化學腐蝕的重要特徵。因此，提高金屬耐化學腐蝕的能力，主要是通過合金化或其它方法，在金屬表面形成一層穩定的、完整緻密的並與基體結合牢固的氧化膜，也稱為鈍化膜，電化學腐蝕是金屬腐蝕更重要的、更普遍的形式，它是由不同的金屬或金屬的不同電極電位而構成原電池所產生的。這種原電池腐蝕是在顯微組織之間產生的故又稱之為微電池腐蝕。電化學腐蝕的特點是有電介質存在，不同金屬之間、金屬微區之間或相之間有電位差異連通或接觸，同時有腐蝕電流產生。

二、腐蝕類型

金屬材料在工業生產中的腐蝕失效形式是多種多樣的。不同材料在不同負荷及不同介質環境的作用下，其腐蝕形式主要有以下幾類：

一般腐蝕：金屬裸露表面發生大面積的較為均勻的腐蝕，雖降低構件受力有效面積及其使用壽命，但比局部腐蝕的危害性小。

晶間腐蝕：指沿品界進行的腐蝕，使晶粒的連接遭到破壞。這種腐蝕的危害性最大，它可以使金屬變脆或喪失強度，敲擊時失去金屬聲響，易造成突然事故。晶間腐蝕為奧氏體不銹鋼的主要腐蝕形式，這是由於晶界區域與晶內成分或應力有差別，引起晶界區域電極電位顯著降低而造成的電極電位助差別所致。

應力腐蝕：金屬在腐蝕介質及拉應力（外加應力或內應力）的共同作用下產生破裂現象。斷裂方式主要是沿晶的、也有穿晶的，這是一種危險的低應力脆性斷裂、在氯化介質和鹼性氧化物或其它水溶性介質中常發生應力腐蝕，在許多設備的事故中占相當大的比例。

點腐蝕：點腐蝕是發生在金屬表面局部區域的一種腐蝕破壞形式、點腐蝕形成後能迅速地向深處發展，最後穿透金屬。點腐蝕危害性很大，尤其是對各種容器是極為不利的。出現點腐蝕後應及時磨光或塗漆，以避免腐蝕加深。

點腐蝕產生的原因是在介質的作用下，金屬表面鈍化膜受到局部損壞而造成的。或者在含有氯離子的介質中，材料表面缺陷疏鬆及非金屬夾雜物等都可引起點腐蝕。

腐蝕疲勞：金屬在腐蝕介質及交變應力作用下發生的破壞、其特點是產生腐蝕坑和大量裂紋。顯著降低鋼的疲勞強度，導致過早斷裂。腐蝕疲勞不同於機械疲勞，它沒有一定的疲勞極限，隨著循環次數的增加，疲勞強度一直是下降的。

除了上述各種腐蝕形式以外，還有由於宏觀電池作用而產生的腐蝕。例如，金屬構件中鉚釘與鉚接材料不同、異種金屬的焊接、船體與螺旋槳材料不同等因電極電位差別而造成的腐蝕。

從上述腐蝕機理可見，防止腐蝕的著眼點應放在：盡可能減少原電池數量，使鋼的表面形成一層穩定的、完整的、與鋼的基體結合牢固的鈍化膜；在形成原電池的情況下，盡可能減少兩極間的電極電位差。

不銹鋼的合金化原理

提高鋼耐蝕性的方法很多，如表面塗一層耐蝕金屬、塗敷非金屬層、電化學保護和改變腐蝕環境介質等。但是利用合金化方法，提高材料本身的耐蝕性是最有效的防止腐蝕破壞的措施之一，其方法如下：

（1）加入合金元素，提高鋼基體的電極電位，從而提高鋼的抗電化學腐蝕能力。一般鋼中加入Cr、Ni、Si多元素均能提高其電極電位。由於Ni較缺，Si的大量加入會使鋼變脆，因此，只有Cr才是顯著提高鋼基體電極電位常用的元素。

Cr 能提高鋼的電極電位，但不是呈線性關係、如圖5.1所示。實驗證明鋼的電極電位隨合金元素的增加，存在著一個量變到質變的關係，遵循1/8規律。當Cr含量達到一定值時即1／8原子（l／8、2／8、3/8……）時，電極電位將有一個突變。因此，幾乎所有的不銹鋼中，Cr含量均在12.%（原子）以上，即11.7%（質量）以上。

（2）加入合金元素使鋼的表面形成一層穩定的、完整的與鋼的基體結合牢固的純化膜。從而提高鋼的耐化學腐蝕能力。如在鋼中加入 Cr,Si.Al等合金元素，使鋼的表層形成緻密的Cr2O3,SiO2,Al2O3等氧化膜，就可提高鋼的耐蝕性。

（3）加入合金元素使鋼在常溫時能以單相狀態存在，減少微電池數目從而提高鋼的耐蝕性。如加入足夠數量的Cr或Cr－Ni,使鋼在室溫下獲得單相鐵素體或單相奧氏體。

（4）加入Mo、Cu等元素，提高抗腐蝕的能力。

（5）加入Ti，Nb等元素，消除Cr的晶間偏析，從而減輕了晶間腐蝕傾向。

（6）加入Mn、N等元素，代替部分Ni獲得單相奧氏體組織，同時能大大提高鉻不銹鋼在有機酸中的耐蝕性。

不銹鋼的種類和特點

不銹鋼有兩種分類法：一種是按合金元素的特點，劃分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼；

另一種是按在正火狀態下鋼的組織狀態，劃分為M不銹鋼、F不銹鋼、A不銹鋼、A一F雙相不銹鋼。

一、馬氏體不銹鋼

典型的馬氏體不銹鋼有1Cr13～4Cr13和9Cr18等

1Cr13鋼加工工藝性能良好。可不經預熱進行深沖、彎曲、卷邊及焊接。2Crl3冷變形前不要求預熱，但焊接前需預熱，1Crl3、2Cr13主要用來製作耐蝕結構件如汽輪機葉片等，而3Cr13、4Cr13主要用來製作醫療器械外科手術刀及耐磨零件；9Crl8可做耐蝕軸承及刀具。

二、鐵素體不銹鋼

鐵素不銹鋼的含Cr量一般為13％～30％合碳量低於0.25%。有時還加入其它合金元素。金相組織主要是鐵素體，加熱及冷卻過程中沒有α<= >γ轉變，不能用熱處理進行強化。抗氧化性強。同時，它還具有良好的熱加工性及一定的冷加工性。鐵素體不銹鋼主要用來製作要求有較高的耐蝕性而強度要求較低的構件，廣泛用於製造生產硝酸、氮肥等設備和化工使用的管道等。

典型的鐵素體不銹鋼有Crl7型、Cr25型和Cr28型。

三，奧氏體不銹鋼

奧氏體不銹鋼是克服馬氏作不銹鋼耐蝕性不足和脆性過大而發展起來的。基本成分為Crl8％、Ni8％簡稱18－8鋼。其特點是合碳量低於0.1％，利用Cr、Ni配合獲得單相奧氏體組織。

奧氏作不銹鋼一般用於製造生產硝酸、硫酸等化工設備構件、冷凍工業低溫設備構件及經形變強化後可用作不銹鋼彈簧和鐘錶發條等。

奧氏體不銹鋼具有良好的抗均勻腐蝕的性能，但在局部抗腐蝕方面，仍存在下列問題：

1.奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕

奧氏作不銹鋼在450～850℃保溫或緩慢冷卻時，會出現晶問腐蝕。含碳量越高，晶間蝕傾向性越大。此外，在焊接件的熱影響區也會出現晶間腐蝕。這是由於在晶界上析出富Cr的Cr23C6。使其周圍基體產生貧鉻區，從而形成腐蝕原電池而造成的。這種晶間腐蝕現象在前面提到的鐵素體不銹鋼中也是存在的。

工程上常採用以下幾種方法防止晶間腐蝕：

（1）降低鋼中的碳量，使鋼中合碳量低於平衡狀態下在奧氏體內的飽和溶解度，即從根本上解決了鉻的碳化物（Cr23C6）在晶界上析出的問題。通常鋼中合碳量降至0.03％以下即可滿足抗晶間腐蝕性能的要求。

（2）加入Ti、Nb等能形成穩定碳化物（TiC或NbC）的元素，避免在晶界上析出Cr23C6，即可防上奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕。

（3）通過調整鋼中奧氏體形成元素與鐵素體形成元素的比例，使其具有奧氏體+鐵索體雙相組織，其中鐵素體占5％一12％。這種雙相組織不易產生晶間腐蝕。

（4）採用適當熱處理工藝，可以防止晶間腐蝕，獲得最佳的耐蝕性。

2.奧氏體不銹鋼的應力腐蝕

應力（主要是拉應力）與腐蝕的綜合作用所引起的開裂稱為應力腐蝕開裂，簡稱SCC（Stress Crack Corrosion）。奧氏體不銹鋼容易在含氯離子的腐蝕介質中產生應力腐蝕。當含Ni量達到8％一10％時，奧氏體不銹鋼應力腐蝕傾向性最大，繼續增加含Ni量至45～50％應力腐蝕傾向逐漸減小，直至消失。

防止奧氏體不銹鋼應力腐蝕的最主要途徑是加入Si2～4％並從冶煉上將N含量控制在0.04％以下。此外還應盡量減少P、Sb、Bi、As等雜質的含量。另外可選用A-F雙相鋼，它在Cl-和OH-介質中對應力腐蝕不敏感。當初始的微細裂紋遇到鐵素體相後不再繼續擴展，鐵素體含量應在6%左右。

3.奧氏作不銹鋼的形變強化

單相的奧氏體不銹鋼具有良好的冷變形性能，可以冷拔成很細的鋼絲，冷軋成很薄的鋼帶或鋼管。經過大量變形後，鋼的強度大力提高，尤其是在零下溫區軋制時，效果更為顯著。抗拉強度可達 2000 MPa以上。這是因為除了冷作硬化效果外，還疊加了形變誘發M轉變。

奧氏作不銹鋼經形變強化後可用來製造不銹彈簧、鐘錶發條、航空結構中的鋼絲繩等。形變後若需焊接，則只能採用點焊工藝、形變使應力腐蝕傾向性增加。並因部分γ->M轉變而產生鐵磁性，在使用時（如儀表零件中）應予以考慮。

再結晶溫度隨形變量而改變，當形變量為60％時，其再結晶溫度降為650℃冷變形奧氏體不銹鋼再結晶退火溫度為850～1050℃，850℃則需保溫3h，1050℃時透燒即可，然後水冷。

4.奧氏作不銹鋼的熱處理

奧氏體不銹鋼常用的熱處理工藝有：固溶處理、穩定化處理和去應力處理等。

（1）固溶處理。將鋼加熱到1050～1150℃後水淬，主要目的是使碳化物溶於奧氏體中，並將此狀態保留到室溫，這樣鋼的耐蝕性會有很大改善。如上所述，為了防止晶問腐蝕，通常採用固溶化處理，使Cr23C6溶於奧氏體中，然後快速冷卻。對於薄壁件可採用空冷，一般情況採用水冷。

（2）穩定化處理。一般是在固溶處理後進行，常用於含Ti、Nb的18-8鋼，固處理後，將鋼加熱到850～880℃保溫後空冷，此時Cr的碳化物完全溶解，脫而鈦的碳化物不完全溶解，且在冷卻過程中充分析出，使碳不可能再形成鉻的碳化物，因而有效地消除了晶間腐蝕。

（3）去應力處理。去應力處理是消除鋼在冷加工或焊接後的殘餘應力的熱處理工藝一般加熱到300～350℃回火。對於不含穩定化元素Ti、Nb的鋼，加熱溫度不超過450℃，以免析出鉻的碳化物而引起晶間腐蝕。對於超低碳和含Ti、Nb不銹鋼的冷加工件和焊接件，需在500～950℃,加熱，然後緩冷，消除應力（消除焊接應力取上限溫度），可以減輕晶間腐蝕傾向並提高鋼的應力腐蝕抗力。

四、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼

在奧氏不銹鋼的基礎上，適當增加Cr含量並減少Ni含量，並與回溶化處理相配合，可獲得具有奧氏體和鐵素體的雙相組織（含40～60％δ-鐵素體）的不銹鋼，典型鋼號有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、OCr21Ni6Mo2Ti等。雙相不銹鋼有較好的焊接性，焊後不需熱處理，而且其晶間腐蝕、應力腐蝕傾向性也較小。但由於含Cr量高，易形成σ相，使用時應加以注意。

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Aug 21 Thu 2008 09:59
不銹鋼力學性能www.tool-tool.com

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特性

不銹鋼的發展是因為有其自身的特性，而特性滿足了需要。不銹鋼的最重要的特性是耐蝕性能，但是又絕不是僅僅具有耐蝕性能，而且還具有特有的力學性能（屈服強度、抗拉強度、蠕變強度、高溫強度、低溫強度等）、物理性能（密度、比熱容、線膨脹係數、、導熱係數、電阻率、磁導率、彈性係數等）、工藝性能（成形性能、焊接性能、切削性能等）以及金相（相組成、組織結構等）等。這些性能構成了不銹鋼的特性，下面僅就其中一些最基本的特性進行簡要的介紹。

一、力學性能

（一）強度（抗拉強度、屈服強度）

不銹鋼的強度是由各種因素不確定，但最重要的和最基本的因素是其中添加的不同化學因素，主要是金屬元素。不同類型的不銹鋼由於其化學成分的差異，就有不同的強度特性。

（1）馬氏體型不銹鋼

馬氏體型不銹鋼與普通合金鋼一樣具有通過淬火實現硬化的特性，因此可通過選擇牌號及熱處理條件來得到較大範圍的不同的力學性能。

馬氏體型不銹鋼從大的方面來區分，屬於鐵-鉻-碳系不銹鋼。進而可分為馬氏體鉻系不銹鋼和馬氏體鉻鎳系不銹鋼。在馬氏體鉻系不銹鋼中添加鉻、碳和鉬等元素時強度的變化趨勢和在馬氏體鉻系不銹鋼中添加鎳的強度特性如下所述。

馬氏體鉻系不銹鋼在淬火-回火條件下，增加鉻的含量可使鐵素體含量增加，因而會降低硬度和抗拉強度。低碳馬氏體鉻不銹鋼在退火條件下，當鉻含量增加時硬度有所提高，而延伸率略有下降。在鉻含量一定的條件下，碳含量的增加使鋼在淬火後的硬度也隨之增加，而塑性降低。添加鉬的主要目的是提高鋼的強度、硬度及二次硬化效果。在進行低溫淬火後，鉬的添加效果十分明顯。含量通常少於1%。

在馬氏體鉻鎳系不銹鋼中，含一定量的鎳可降低鋼中的δ鐵素體含量，使鋼得到最大硬度值。

馬氏體型不銹鋼的化學成分特徵是，在0.1%-1.0%C，12%-27%Cr的不同成分組合基礎上添加鉬、鎢、釩、和鈮等元素。由於組織結構為體心立方結構，因而在高溫下強度急劇下降。而在600℃以下，高溫強度在各類不銹鋼中最高，蠕變強度也最高。

(2)鐵素體型不銹鋼

據研究結果，當鉻含量小於25%時鐵素體組織會抑制馬氏體組織的形成，因而隨鉻含量的增加其強度下降；高於25%時由於合金的固溶強化作用，強度略有提高。鉬含量的增加可使其更易獲得鐵素體組織，可促進α 』相、б相和x相的析出，並經固溶強化後其強度提高。但同時也提高了缺口敏感性，從而使韌性降低。鉬提高鐵素體型不銹鋼強度的作用大於鉻的作用。

鐵素體型不銹鋼的化學成分的特徵是含11%-30%Cr，其中添加鈮和鈦。其高溫強度在各類不銹鋼中是最低的，但對熱疲勞的抗力最強。

（3）奧氏體型不銹鋼

奧氏體型不銹鋼中增加碳的含量後，由於其固溶強化作用使強度得到提高。

奧氏體型不銹鋼的化學成分特性是以鉻、鎳為基礎添加鉬、鎢、鈮和鈦等元素。由於其組織為面心立方結構，因而在高溫下有高的強度和蠕變強度。還由於線膨脹係數大，因此比鐵素體型不銹鋼熱疲勞強度差。

（4）雙相不銹鋼

對鉻含量約為25%的雙相不銹鋼的力學性能研究表明，在α+r雙相區內鎳含量增加時r相也增加。當鋼中的鉻含量為5%時，鋼的屈服強度達到最高值；當鎳含量為10%時，鋼的強度達到最大值。

（二）蠕變強度

由於外力的作用隨時間的增加而發生變形的現象稱之為蠕變。在一定溫度下特別是在高溫下、載荷越大則發生蠕變的速度越快；在一定載荷下，溫度越高和時間越長則發生蠕變的可能性越大。與此相反，溫度越低蠕變速度越慢，在低至一定溫度時蠕變就不成問題了。這個最低溫度依鋼種而異，一般來說純鐵在330℃左右，而不銹鋼則因己採取各種措施進行了強化，所以該溫度是550℃以上。

和其他鋼一樣，熔煉方式、脫氧方法、凝固方法、熱處理和加工等對不銹鋼的蠕變特性有很大的影響。據介紹，在美國進行的對18-8不銹鋼進行蠕變強度試驗表明，取自同一鋼錠同一部位的試料的蠕變斷裂時間的標準今偏差是平均值的約11%，而取自不同鋼錠的上、中、下不同部位的試料的標準偏差與平均值相差則達到兩倍之多。又據在德國進行的試驗結果表明，在10的5次冪h時間下0Cr18Ni11Nb鋼的強度為小於49MPa至118MPa，散差很大。

（三）疲勞強度

高溫疲勞是指材料在高溫下由於週期反覆變化著的應力的作用而發生損傷至斷裂的過程。對其進行的研究結果表明，在某一高溫下，10的8次冪次高溫疲勞強度是該溫度下高溫抗拉強度的1/2。

熱疲勞是指在進行加熱（膨脹）和冷卻（收縮）的過程中，當溫度發生變化和受到來自外部的約束力時，在材料的內部相應於其本身的膨脹和收縮變形產生應力，並使材料發生損傷。當快速地反覆加熱和冷卻時其應力就具衝擊性，所產生的應力與通常情況相比更大，此時有的材料呈脆性破壞。這種現象被稱之為縶衝擊。熱疲勞和熱衝擊是有著相似之處的現象，但前者主要伴隨大的塑性應變，而後者的破壞主要是脆性破壞。

不銹鋼的成分和熱處理條件對高溫疲勞強度有影響。特別是當碳的含量增加時高溫疲勞強度明顯提高，固溶熱處理溫度也有顯著的影響。一般來說鐵素體型不銹鋼具有良好的熱疲勞性能。在奧氏體不銹鋼中，高硅的且在高溫下具有良好的延伸性的牌號有著良好的熱疲勞性能。

熱膨脹係數越小、在同一熱週期作用下應變量越小、變形抗力越小和斷裂強度越高，壽命就越長。可以說馬氏體型不銹鋼1Cr17的疲勞壽命最長，而 0Cr19Ni9、0Cr23Ni13和2Cr25Ni20等奧氏體型不銹鋼的疲勞壽命最短。另外鑄件較鍛件更易發生由於熱疲勞引起的破壞。在室溫下， 10的7次冪次疲勞強度是抗拉強度的1/2。與高溫下的疲勞強度相比可知，從室溫到高溫的溫度範圍內疲勞強度沒有太大的差異。

（四）衝擊韌性

材料在衝擊載荷作用下，載荷變形曲線所包括的面積稱為衝擊韌性。對於鑄造馬氏體時效不銹鋼，當鎳含量為5%時其衝擊韌性較低。隨著鎳含量的增加，鋼的強度和韌性可得到改善，但鎳含量大於8%時，強度和韌性值又一次下降。在馬氏體鉻鎳系不銹鋼中添加鉬後，可提高鋼的強度且可保持韌性不變。

在鐵素體型不銹鋼中增加鉬的含量雖可提高強度，但缺口敏感性也被提高而使韌性下降。

在奧氏體型不銹鋼中具有穩定奧氏體組織和鉻鎳系奧氏體不銹鋼的韌性（室溫下韌性和低溫下韌性）非常優良，因而適用於在室溫下和低溫下的各種環境中使用。對於有穩定奧氏體組織和鉻錳系奧氏體不銹鋼。添加鎳可進一步改善其韌性。

雙相不銹鋼的衝擊韌性隨鎳含量的增加而提高。一般來說，在a+r兩相區內其衝擊韌性穩定在160-200J的範圍內。

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.

Bewise Inc. www.tool-tool.com

ようこそＢｅｗｉｓｅ　Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな

情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。

弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は：

（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ

（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

（７）医療用品エンド・ミル設計

（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計

弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

（５）スポット対応～流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

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Aug 21 Thu 2008 09:59
石墨www.tool-tool.com

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材質特性表

組成	材質	比重	硬度 (Shore)	彎曲強度	壓縮強度	透孔率	彈性係數	熱膨脹係數	熱傳導率	耐熱溫度（空氣中）
組成	材質	g/cm³	HS	N/mm²	N/mm²	%	KN/mm²	x10-6/k	W/MK	°C
純石墨	H.L.M.	1.74	42	26	55	16	10	2.1	150	600
等方性高純石墨	R-6510	1.84	75	60	125	10	11.5	5.1	100	600
	R-8340	1.72	55	45	90	15	10.5	2.9	90	600
	R-8510	1.83	70	60	125	10	11.5	4.0	100	600
等方性純石墨	R-4550	1.83	65	60	125	10	11.5	4.0	100	600
等方性純石墨	R-8650	1.84	70	65	150	10	12.5	3.9	90	600
等方性高純石墨	R-6650	1.85	70	65	150	10	12.5	5.0	90	600
等方性高純石墨	R-6710	1.88	75	85	240	10	14	5.8	100	600

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（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ

（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

（７）医療用品エンド・ミル設計

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弊社の製品の供給調達機能は：

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Aug 21 Thu 2008 09:58
硬さ換算表 www.tool-tool.com

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ブリネル	ビッカース	ロックウェル		ショアー	ブリネル	ビッカース	ロックウェル		ショアー
HB	HV	HRC	HRB	HS	HB	HV	HRC	HRB	HS
745	1050	68		100	293	296	31	106	42
712	960	66		95	285	287	30	105	40
682	885	64		91	277	279	29	104	39
653	820	62		87	269	270	28	104	38
627	765	60		84	262	263	26	103	37
601	717	58		81	255	256	25	102	37
578	675	57		78	248	248	24	102	36
555	633	55	120	75	241	241	23	100	35
534	598	53	119	72	235	235	22	99	34
514	567	52	119	70	229	229	21	98	33
495	540	50	117	67	223	223	20	97	32
477	515	49	117	65	217	217	18	96	31
461	494	47	116	63	212	212	17	96	31
444	472	46	115	61	207	207	16	95	30
429	454	45	115	59	202	202	15	94	30
415	437	44	114	57	197	197	13	93	29
401	420	42	113	55	192	192	12	92	28
388	404	41	112	54	187	187	10	91	28
375	389	40	112	52	183	183	9	90	27
363	375	38	110	51	179	179	8	89	27
352	363	37	110	49	174	174	7	88	26
341	350	36	109	48	170	170	6	87	26
331	339	35	109	46	166	166	4	86	25
321	327	34	108	45	163	163	3	85	25
311	316	33	108	44	159	159	2	84	24
302	305	32	107	43	156	156	1	83	24

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Aug 21 Thu 2008 09:58
熱処理について www.tool-tool.com

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ロストワックスに熱処理を行っています。
熱処理条件は、硬度：HV650～750、有効硬化層深さ：1ｍｍ
材料：SCM440相当品を使用しています。
樹脂埋めを行い硬度測定をすればHV測定ではHV650、HRC測定ではHRC56と出ます。
このHVとHRCで測定差は何処から発生するのでしょうか？
回答お願いします。

去年から硬度について興味を抱いたのでいろいろな材質で試験をして調べたのですが、硬さ換算表には下の方に
･････しかしながら換算表はあくまで近似的なものであって、簡便に概略の値を推定するのにとどめるべきであって、換算した値で製品の合否を判断するのは禁物である。すなわち、そのような大事な値は、その種の硬さ試験機でずばりその値を測定しなければならない。*硬さ試験法とその応用･吉沢武男編･P.291
とあります。

実際にSUS303･304･440C･SS400･S45C･55C･SCM416･A2017･5052･C3804････等を
HRC･HV･HBS･HS試験してみました。

換算表とはだいぶ値が異なります。
自分もあまりに違うのでこれでは換算表の意味がないのでは？と思いました。
品質保証の人に尋ねたところHRCなんかは本来焼き入れ等をした
特に硬い物の試験用なので、これで生材（SS400等）を測定しても
信憑性は少ない、と言われました。

今回の場合はHRC試験で、硬さ基準片で一度自分の試験機の測定誤差の
確認をしてから、SCM440の試験をされると信頼性はかなり高くなります。

余談ですが、試験する場所でも値は変動します。（スミや中心等･･･）
僕の私見ですが数回試験をしてその平均が信頼できるデータで、
本当に必要な硬さがほしい所にそれが出ていればいいのかなと思います。

HV での測定荷重が書かれていませんが、HRCの測定荷重は150KGですので、圧子が変形させている範囲は、有効硬化層の範囲を超え内部の硬さも含めた硬さが測定されているはずですし、Kenz氏のご指摘の通り、樹脂に埋めていることで樹脂の変形に荷重が逃げている分も低めに測定されているのでしょう。
荷重が大きいほど大きな領域を測定することになるので、今回の様な内部に向かって硬さが低下する硬度分布が予想される品物の表面の硬さを測定する方法としてはHRCは不適切です。軽荷重のHVで測定されるべきですね。
現物の状況を見ないと本当のところは分かりませんが、今回の問題は、Kenz氏のご指摘の樹脂の影響の方が大きいかもしれませんね。

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

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Aug 21 Thu 2008 09:57
切削表面性状に及ぼすすくい角の影響www.tool-tool.com

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春山繁之^1 松山拓郎^1

Improvement of Cutting Surface of Wood by Rake Angle of Router Bit

Shigeyuki HARUYAMA，Takurou MATUYAMA

本研究では，木質材料の特徴である異方性や材質のばらつき等を考慮せずに良好な切削加工面性状を得るため，研削加工に用いられる研削砥粒形状のように負の刃先すくい角を有するルータービットを用い，被削面を摩擦し切り取る従来と異なる切削加工法を適用した。その結果，切削あらさと表面光沢度の向上がみられ良好な切削面を得ることができた。

1　はじめに
家具などに使用される木材や木質材料の切削加工では，木質材料の特徴である異方性や材質のばらつきなどが，加工面性状に大きく影響を与えている。同一条件で切削加工を行っても，各々の被削材で加工面性状が異なる状況がある。そのため，切削加工を行う場合,それぞれの繊維方向に対する切削条件等を変化させ加工を行うことが必要となり，これらに関する研究もこれまでに多くみられる^1-4）。
通常の切削では，切削面に繊維のささくれや微少な凹凸などの発生がある。このため，滑らかな表面品質が得られにくくなり，後工程の研磨作業が必要となっている。また研磨作業は，自動化が遅れ人手による作業がほとんどのため作業者の熟練度により仕上がり状況が変化し品質のばらつきの問題が発生している。
そこで，切削加工後の被削面性状を良好にするため，従来から，工具のすくい角を大きくし（被削面に対して刃面が水平に近い状態），刃先形状を薄く鋭角にして鋭く切る方法や切削刃数を増やすなどの方法が取られてきた。しかし，刃先を鋭くしても切削時の刃先による先割れ等の発生があり十分な表面性状を得ることができないことや刃先の欠け，刃先研磨回数の増加などの問題がある。
これらの問題を解決するため，研削加工に用いられる研削砥粒形状のように負の刃先すくい角を有したルータービットにより，被削面を摩擦し切り取る状態で切削加工を行い，良好な切削面の可能性を検討した。

図-1 特殊ルータビット形状

2 実験
2-1 供試工具と被削材
供試工具には，切削円直径21mmの市販三面ルータービット(通常の加工方法)と特殊ルータービットを用いた。図-1に特殊ルータービット形状，表-1に供試工具の寸法を示す。

表-1 供試工具寸法
NO	すくい角	逃げ角	リード角	刃数	工具長	備考
1	0°	23°	3°	2	90	市販ルータ
2	-15°	10°	0°	2	75	特殊ルータ
3	-30°	10°	0°	2	75	特殊ルータ
4	-45°	10°	0°	2	75	特殊ルータ
5	-65°	10°	0°	2	75	特殊ルータ

被削材には，比重0.79g/cm³のＭＤＦ（medium density fiberboard）及び平均年輪幅1.77mm，比重0.49g/cm³のカツラ（Cercidiphyllum Japonium）の乾燥材を用いた。なお，カツラは供試材の違いによる影響を少なくするため，厚さ80mm×幅150mm×長さ350mmの柾目取りしたブロック材を厚さ15mmの平板へ切り出して使用した（図-2）。

図-２　カツラ供試材

2-2　切削試験
切削試験装置には，平安コーポレーション社製５軸制御工作機械　NCFF-151MC-1508用いた。切削条件は，主軸回転数 15000rpm，送り速度300mm/min，１刃当たりの切削量を0.01mm，切り込み深さ0.2mmとし，カツラのみ各繊維方向に対する表面あらさを評価するため，繊維と平行な方向を基準とし0゜，30゜，60゜，90゜，120゜，150゜，180゜の７方向について切削試験を行った。
2-3　測定方法
2-3-1 切削表面あらさ
表面あらさ測定には，東京精密社製サーフコム1400Ａ－3ＤＦ－12触針式測定器（図－3）を用い，工具の進行方向とあらさの測定方向を同一にし，加工溝の端面より1.0mmの部分を測定位置とし，算術平均あらさＲa⁵⁾で評価した(図－4)。

図－3　表面あらさ測定装置

図－4 表面あらさ測定方法

2-3-2　切削面光沢度
光沢度測定には，堀場製作所製グロスチェッカIG-320を用いた。ＭＤＦについては，工具送り方向と測定方向を同一にした。カツラについては，繊維と平行な方向で切削試験を行い，工具進行方向及び垂直方向についてそれぞれ測定を行った。
2-3-3　切削抵抗
カツラを用いて，２次元切削実験を行い切削抵抗の測定を行った。実験では，切り込み量を0.2mmとし工具を固定した状態で被削材を送り込み，切削した。

3　結果および考察
3-1 すくい角と表面あらさ
各すくい角における表面あらさの変化を図－5，繊維方向の違いによる変化を図－6に示す。すくい角0゜を基準とすると，-15゜，-30°の範囲では表面あらさが小さくなる傾向が認められた。一方，-45°以下では徐々に表面あらさが大きくなった。なお，表面粗さはｕp-cut，down-cutで大きな差異は認められなかった。
各繊維方向に対する表面あらさの変化については，すくい角0゜，-45°では，繊維方向の変化による影響が大きくみられたが，-15゜，-30°では影響が小さくなっていた。以上のことから，負すくい角に表面あらさを小さくする範囲があると推定される。

図－5 すくい角と表面あらさの関係（ＭＤＦ）

図－6　すくい角と表面あらさの関係（カツラ）

3-2 すくい角と表面光沢度
ＭＤＦによる，各すくい角の表面光沢度の変化を図－７に示す。ＭＤＦにおける表面光沢の変化は，すくい角0゜，-30゜，-45゜では，ほとんどみられなかったが，-15゜のみ高くなっていた。また，up-cut，down-cutによる明確な差は認められなかった。
カツラによる，各すくい角の表面光沢度の変化を図－8，9に示す。
カツラにおいては，繊維と直角方向，繊維と平行方向ともにすくい角0゜より全て光沢度が高くなっていた。これは，切削時に刃先表面が切削面を押しつけながら切削する状態になっていることに起因すると推測される。
3-3 すくい角と切削抵抗
各すくい角における切削抵抗の変化を図―10，図－11に示す。主分力は，-15゜と-30゜を境に切削抵抗が増加した。一方，背分力は，0゜と -15゜を境にマイナスからプラスへ力の変化が起こった。これは，すくい角の変化に伴い被削面を圧縮する方向へ切削力が発生しているためである。この切削力の違いが，表面あらさや光沢度に影響を与えている一因と推測される。

図－7　すくい角と表面光沢度の関係（MDF）

図－8すくい角と表面光沢の関係1（カツラ）

図－9すくい角と表面光沢の関係2（カツラ）

図－10　すくい角と切削抵抗の関係（主分力）

図－11　すくい角と切削抵抗の関係（背分力）

4 結言
本研究では，負の刃先すくい角を有したルータービットによる被削面性状を調べることを目的に，各すくい角による表面あらさなどの項目について検討し，以下の結論を得た。
１）　表面あらさは，すくい角0゜を基準とすると，-15゜，-30°の範囲では表面あらさが小さくなる傾向がある。一方，-45°以下では徐々に表面あらさが大きくなる。なお，up-cut，down-cutで大きな差異は認められない。
２）　各繊維方向に対する表面あらさの変化は，すくい角0゜，-45°では，繊維方向の変化による影響が大きくなるが，-15゜，-30°では，繊維方向の変化による表面あらさの差が小さくなる。
３）　ＭＤＦにおける表面光沢の変化はあまりみられないが，カツラにおいては，繊維と直角方向，平行方向ともにすくい角0゜より光沢度が高くなる。
４）　各すくい角における切削抵抗の変化は，-15゜と-30゜を境に主分力の切削抵抗が増加する。背分力は，0゜と-15゜を境にマイナス方向であった抵抗がプラス方向へ変化していることから，切削面に対して刃先を引っ張る方向から押す方向へ切削抵抗の変化が起こる。
以上のように，負の刃先すくい角を有したルータービットでは，良好な被削面性状を得ることができるすくい角の範囲が存在することが分かった。

５　参考文献
１）吉松孝夫，木下直治：木材のＮＣルータ切削に関する研究（第１報）　加工条件の設定方法の相違による加工的欠陥，木材学会誌，27(7)，572-578(1981)。
２）小松正行：ルータービットにおける外周切刃の刃角条件と切削性能（第１報）　切削力と加工面粗さに及ぼす半径方向すくい角の影響，木材学会誌，39(6)，628-635(1993)。
３）小松正行：ルータービットにおける外周切刃の刃角条件と切削性能（第２報）　切削力と加工面粗さに及ぼすねじれ角の影響，木材学会誌，40(2)，134-141(1994)。
４）清水：家具の３次元設計／加工システムの開発－木材加工面粗さに及ぼす切削方向と速度の影響－，平成８年度福岡県工業技術センター研究報告，pp.117-121(1997)。
５）日本規格協会：JIS　B0601(1994改正)

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

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Aug 21 Thu 2008 09:56
Al-Si 合金www.tool-tool.com

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Al-Si 合金

在这类合金中 Si 是主要合金化元素 , Si 改善合金的流动性 , 降低热裂倾向 , 减少疏松 , 提高气密性。这类合金具有好的耐腐蚀性能和中等的机加工性能 , 具有中等的强度和硬度 , 但塑性较低。按合金中的 Si 含量多少 , 该系合金可分为共晶铝硅合金 ( ZL102 、 YL102 、 ZL108 、 YL108 和 ZL109) 、过共晶铝硅合金 (ZL1l7 和 YL1l7) 和亚共晶铝硅合金 ( 其余合金 ) 。

ZLI02 是典型的二元共晶铝硅合金 , 合金中 Si 的质量分数为 10%-13% , 该合金具有优良的铸造性能 , 但力学性能和切削加工性能较差。为了改善 ZL102 合金的室温和高温力学性能 , 加入一定量的 Mg, Cu 和 Mn, 成为 ZL108 合金 , 使热膨胀系数小 , 耐磨性能提高。 ZL109 也是共晶铝硅合金 , 与 ZL108 合金相比 , 降低了 Cu 含量 , 提高了 Mg 含量 ,并且用 Ni 代替 Mn, 合金具有更好的耐热性。 ZL108 和 ZL109 合金广泛地用做内燃机的活塞。 YL102 和 YL108 主要用作压铸合金。

亚共晶铝硅合金中属 Al-Si-Mg 系的合金有 ZL101 、 ZL101 A 、 ZL104 、 YL104 、 ZL114A 、 ZLl15 和 ZL1l6 。这类合金在成分上的主要区别是 : ZL104 合金加入了 Mn, ZL115 合金加入了 Zn 和他 , ZL1l6 合金加入了 Ti 和 Be, ZL101A 和 ZL114A 合金是用高纯度的精铝作原材料 , 减少杂质含量。这类合金具有良好的铸造性能 , 中等的力学性能和良好的抗腐蚀性能 , 在工业中应用广泛。属于 Al-Si-Cu 系的合金有 ZL105 、 ZL105A 、 ZL106 、 ZL11O 、 ZL111 、 ZL107 、 YL112 和 YL113 。前五个合金含有 Mg, 后三个合金无 Mg, 但 Cu 含量偏高。此外在 ZLI06 和 ZL111 合金中还加入了少量的 Mn 和 Tic ZL110 合金的 Cu 含量高 , Mg 含量低。 Al-Si- Cu 系合金具有良好的铸造性能 , 中等的力学性能 , 抗腐蚀性能与 Al-Si-Mg 系合金相比较差 , YL112 和 YL113 合金主要用作压铸合金 , 其他合金用于砂型铸造、金属型铸造和精密铸造等。

过共晶铝硅合金中 Si 的质量分数一般超过 15% 。美国的 390. 0 合金、德国的 KS281 合金和我国的 YL117 合金中 Si 的质量分数为 18% 左右 ; 我国的 ZL117 合金、德国的 KS280 合金中 Si 的质量分数为 21% 左右 ; 德国的 KS282 合金中 Si 的质量分数为 24% 左右。这类合金随着 Si 含量的增加 , 密度减小 , 热膨胀系数降低 , 硬度、耐磨性和体积稳定性相应提高 , 主要用作活塞材料 , 其主要缺点是难于机加工 , 对刀具的要求严格。

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Aug 21 Thu 2008 09:56
張忠謀：強化企業核心優勢，從創新與改革出發www.tool-tool.com

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現在大家都經常聽到知識經濟、創新以及改革這幾個名詞。事實上，創新與改革是知識經濟的一部分，而知識經濟的發展只有10幾年的歷史，最早是從美國開始的。

知識經濟的重點 轉知識為金錢

由於知識經濟發展的時間並不長，因此一開始時，大家有個迷思，認為知識經濟的重點是「知識」，所以一些知識產業的從業人員，如教師、教授、媒體與文字工作者等，大家都非常高興，誤以為經濟將會是以知識為重點。

但過了不久，大家就漸漸的發現，在邁入知識經濟的時代後，教師、教授或媒體的收入不見得增加，事實上，這些知識業的從業人員，長期以來的收入並沒有太大的變化。

這時候，大家就知道了，其實知識經濟的重點不是知識，而是如何把知識轉化為金錢、轉變成利潤。換句話說，誰能把知識（無論是自己的或別人的）轉為自己的金錢，才是知識經濟的關鍵重點。

最近，全球的經濟都籠罩在次級房貸的風暴中，事實上，1年前次級房貸的風暴開始發生後，大家都在追究次級房貸發生的原因，最後發現，次級房貸原來是1種新的金融財務工具，整個次級房貸的金融商品被一層層包裹成新的商品，不斷轉賣出去，最初是房貸的債權，緊接著被次級房貸抵押公司買去，再以資產抵押債券賣給投資銀行，投資銀行再包裝成新的金融衍生商品，轉賣給銀行和保險公司、對沖基金、避險基金等。

雖然現在看起來，次級房貸是引起全球經濟風暴的元凶之一，但在這個過程中，還是有人賺到錢的。誰賺到錢呢？一開始發現這個concept的人有賺錢，甚至在後來層層的環節中，也有人都賺到錢，但在次級房貸發生問題後，最吃虧的就是不懂的投資人。

次級房貸，很明顯的就是1種轉知識為金錢的遊戲，雖然它目前影響全球的經濟，但是別以為這種創新不好，因為這種創新，對當初賺錢的人是好的。

創新要有風險管理 審核者是關鍵

創新，是一種觀念，東、西方都有，但它的意義在中、英文裡是很不同的。英文的創新是Innovate，在字典上的意思是To make changes，也就是改革的意思，因此在英文的意涵中，創新與改革是同義的。

不過在中文裡面，「創新」這個名詞的意思，在辭海與辭源這些字典裡面，反而找不到，只能分開來解釋，在中文字典中，「創」是「始」的意思，「新」則是指以前沒有的叫做「新」。以英文來說，大概可泛指是Original（創始的），這與英文的To make changes很不同。

事實上，能做到Original的人並不多，而且機會也不多，但是Innovate則是常常有機會，而且很多人都有機會可以做。雖然如此，但每個人的Innovate都能做得好嗎？這倒也不一定。

剛才提到，英文的創新是To make changes的意思，但changes（改變）是好或是壞，一開始是不知道的，之後才知道，也就是說，創新是不見得有好的後果的。

雖然如此，但也不能夠不創新，因為不創新就沒有changes，就是墨守成規。創新只要一成功，就能站在競爭者的前面，所以創新還是要做的，而且要做很多。

雖然創新要做，但結果不一定好，所以如果要做創新的話，一定要有配套，這個配套就是風險管理，也就是輸不起的創新不要做，只要做能夠承擔、輸得起的部分就好了，因為做輸得起的部分，可能會有好的結果。通常來講，風險管理的把關者是各個公司的主管。

以台積電來說，我們相當鼓勵創新。台積電是盡量鼓勵有idea（想法）的人提出idea，進行現狀的改變。台積電設有創新獎，迄今已有5年的時間了，每年都有30個創新獎項。台積電的創新獎是有實質意義的，除了榮譽之外，每個獎項都是新台幣50萬元起跳，如果是重要創新的話，獎金會更多。在台積電來講，創新是經過2層的審核，最後由董事長來定奪。

這個制度看起來很不錯，但在實際運作上則是不然，主要的關鍵來自於風險控制者，也就是審核者。

審核者當然扮演1個關鍵性的角色，但卻往往有失敗的例子。在這裡我要舉1個失敗的經驗，是自己經歷過的。

以前我在德州儀器工作時，也是德州儀器創新獎的審核者之一。德州儀器的創新獎當時運作了大概5、6年的時間，同時也發出了不少獎金，但德州儀器的創新獎，卻miss（錯過）了1個最大Innovation，提出這個Innovation的人是1個PC部門的經理，我們這些審核者，非但沒有給他獎，也沒有做這個創新的提議。

回想當時發生的情況，大概是1980年、1981年的時候，那時，德州儀器已經開發個人電腦大約有2年的時間了，德州儀器開發個人電腦的方向是用自家研發的微處理器，也用自家研發的作業系統，那時的發展進度不是太快。

在當時，我們在報紙上看到IBM所發展的PC採用英特爾（Intel）的處理器與微軟（Microsoft）的作業系統，那時，德州儀器PC部門的經理建議德州儀器走IBM的路，改用英特爾的處理器與微軟的作業系統，不要再用自己研發的處理器及特有系統了。

這個PC部門經理的建議，非但沒有被德州儀器的審查委員會認可是一種「創新」，反而被審查委員會的主席、也就是當時的CEO罵了一頓。因為，當時的審查委員會認為自己研發、自己做才能有持久的地位，如果用別人家的，就沒有附加價值了。而這位提出建議的經理，過幾個月之後，離開德州儀器了，後來，他去成立了一家PC公司，這家公司的名字叫做康柏（Compaq）。

德州儀器miss了最重要的Innovation，嚴格說起來，這並非中文所指的創新，而是一種改變，只不過重點是德州儀器當時miss掉了。而我們當時頒發的創新獎，與miss掉的這個相比，事後看來可能是微不足道的。

德州儀器創新獎的審核者並不是笨人，所以這種類似的情況可能會發生在其他公司。鼓勵創新是重要的，但最重要的人反而是審查的人。

事實上，每個人都可能犯這種毛病，一個Innovation放在你前面，你可能視而不見。如果你認為自己不可能犯這種毛病的話，這個想法是錯的。

創新者應具備的3個條件

接下來，我們要講到誰是創新者呢？創新者需要具備什麼樣的特質呢？在這裡，要先講到知識的金字塔。

知識的金字塔最底層是一大堆散漫無章的「資料」；而再上面1層，就是整理資料，也就是把一大堆散漫無章的資料整理變成資訊，我認為，整理資料這個部分，只要是好的大學畢業生就可以做了；而在整理資料的上一層就是「知識」，這是把資訊內部化（Internalize），所謂內部化是含思考在裡面的，能夠做好這一層的人，我認為好的大學裡優秀的畢業生就能夠做得好；而金字塔的最上層就是Innovation，也就是創新是在知識以上，需要的是以知識為基礎，且具有獨立思考能力的人。

從以上我們可以得知，能夠創新的人需要什麼？答案就是需要廣泛的知識且有獨立思考的能力。

所謂「獨立思考」，這個名詞常常被用到，但也常常被誤用。事實上，我覺得「獨立思考」是虛心的思考，並非獨樹一幟。也就是看過別人的東西，但又不是全然受到別人的影響，這個過程，經過個人詮釋後的名詞是「苦思」。換句話說，個人認為的創新者，是得具備相當廣泛的知識且又是善於「苦思」的人。

在這裡，要舉哈佛的例子。大家都知道，哈佛是世界知名的學府，培育了許多優秀的領導人，但是哈佛是如何教育、培養大學生的呢？

事實上，哈佛有個宣言，這宣言的內容包含了3個重點。第1點是使學生們在畢業的時候，能夠有廣泛的知識基礎；其次是，讓學生們養成終身學習的習慣，這個習慣可以持續增加大學生畢業後的基礎；最後1個，就是要訓練大學生有獨立思考的能力。

廣泛的知識基礎、終身學習的習慣以及獨立思考的能力，這3點不但是哈佛對大學生的宣言，也是現代知識分子的要素，同樣的，藉由這3點宣言，個人認為，創新者就應該具備這3個條件。

改革者常淪為犧牲的祭品

事實上，創新就是改革，而改革的東西很多，可以是從個人、從各公司、到社會各個層面都有。雖然如此，但不知道大家有沒有發現，絕大多數的改革都很慢，而且絕大多數的改革也都很少。

這原因出在，大部分的改革者都變成了犧牲品，我們都知道，改革是很難、很難的，成功的改革者是很少、很少的，不管在公司或是在國家都是如此。

為什麼改革者會變成犧牲者呢？主要原因是，改革會遭到既得利益者的反彈與阻撓，甚至倡議改革者會被既得利益者給犧牲掉。

在這裡，要舉台積電獨立董事，也就是前惠普（HP）董事長暨總執行長卡莉．菲奧莉娜（Carly Fiorina）的故事。

眾所週知，菲奧莉娜是被HP的董事會給fire掉的。但事實上，我覺得菲奧莉娜是個改革者，至少在她的自傳中，她把自己看為是改革者，是個改革戰士（Change Warrior）。

「改革戰士」是菲奧莉娜對所有改革者（Change Agent）的稱呼。她的意思是：改革難，要奮鬥才能獲得，所以改革者都是戰士。

菲奧莉娜在HP所做的最重要的事情，就是合併了康柏電腦，但這個動作得罪很多既得利益者。例如，菲奧莉娜可能得罪了HP原本做PC的人，因為在HP合併康柏之後，有人擔心自己會被炒魷魚；另外，有人也擔心HP與康柏的文化不合，在HP內部也形成反彈。

大家最熟悉的恐怕是惠普與康柏合併時，惠普的創辦人之子極力反對，而且組成了強大反對菲奧莉娜的力量，最後，惠普股東會以微小差距通過合併案，菲奧莉娜險勝了，但這場戰役的勝利，卻也種下了她後來被撤職的原因。

HP合併康柏的效應要有1加1大於2的效果，菲奧莉娜認為HP合併康柏，2年內就會出現好的效果，但天不從人願，HP在合併康柏2年後，還是不賺錢，菲奧莉娜要求董事會再多給她1年的時間，讓她好好表現，但由於先前種下的因，導致董事會不同意，最後革了菲奧莉娜的職。

但在HP董事會開除菲奧莉娜後，隔年HP的業績則開始進步，後來不但轉虧為盈，而且在市場佔有率上大有斬獲。而她卻因為錯估了轉虧為盈所需的時間，因實際轉虧為盈的時間比她估計的更長，而沒有機會證明改革的效果。

由這個故事，我們可以知道，改革是1件很不容易的事，改革者尤其需要很大的勇氣。在循規蹈矩與改革之間，選擇改革，其實是相當艱難的決定。

無論在企業或社會裏，我們常聽到不少要求改革的聲音

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Aug 21 Thu 2008 09:55
冷卻液的合理使用www.tool-tool.com

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對於冷卻液的應用應採取戰略性措施，即將冷卻液用於需要的地方，採用環保安全污染小的植物油基，並進行必要的過濾，達到有效地節約能源、經濟實用、具有各種程度的可調性、降低設置時間的目標。

在訂購金屬加工消耗品和評價分析抹布周圍存留的冷卻液和潤滑油的時候，時間也隨之流逝了。許多公司都已經深刻認識到，以不同的方式生產高質量的產品是企業生存之本。

選擇正確的冷卻液並不是達到良好冷卻效果的唯一考慮。如果冷卻液沒有有效地按照合適的溫度和壓力傳送，所使用的冷卻液沒有採用定位正確和形狀合適的噴嘴，所使用的過濾系統與所加工的工作不相匹配，那麼在這些情況下所提供的冷卻液可能根本起不到什麼作用，或者會產生更糟的結果。

技術並不是冷卻液和潤滑劑供貨商所面臨的唯一挑戰。美國潤滑油巨頭ITW RocolNorth America公司以及大多數其它供貨商都面臨著基本庫存費用不斷上漲的壓力。這是一個雙重性的挑戰，即石油缺乏和價格上漲。為確保向客戶提供滿足其需要的最佳解決方案，ITW Rocol North America公司不斷加強與客戶的密切合作。他們制定了雙重路線，既提供傳統的噴濺式冷卻液，又提供帶有微潤滑（MQL）系統的冷卻液。

ITW Rocol North America公司針對MQL市場開發了一種Accu-Lube系列有機冷卻液/植物油，用於准干式切削。由於這種植物油具有很多優點，能夠解決水基冷卻液存在的水箱需要維修和冷卻液需要處理等固有問題，因此MQL市場前景非常看好。對於傳統的噴濺式冷卻而言，該公司最近傾向於採用生物穩定型半合成冷卻液，例如Rustlick Ultracut 370R冷卻液。

究竟選用噴濺式冷卻方式還是MQL方式取決於特定的加工零件。關鍵的問題在於是否能夠將液體輸送到零件加工區域，以及將工作環境中產生的油霧限制到了何種嚴格的程度。如果油霧污染情況十分嚴重，那麼對於使用金屬加工冷卻液的客戶和供貨商來說，都將需要作出很多的改變。

冷卻液的基礎研究

基礎研究一直是奔馳石油公司的一個研究重點，特別是高壓條件下的潤滑劑表面化學特性問題。例如，當刀具與工件接觸時會發生什麼樣的情況？如何有效地使用冷卻液中的氯、磷和硫來控制工件的表面光潔度。而且還需要量化薄膜是如何形成的，以及是什麼使它們形成的。接下來，也許也是最重要的問題，就是瞭解這些化學元素如何以一種複雜的過程，打破工件材料表面原子間的結合，例如鐵原子間的結合，以及採取控制分裂法來打開表面，達到推進材料從工件上脫落的目的。這些化學物質起著一種高速氫脆劑的作用，通過在滑動接觸區表面上形成的薄膜來控制摩擦力。

基礎研究與冷卻液的生產工藝緊密相關，在這一過程中，其接觸壓力達到千兆Pa(GPa)以上，或者與某一點有關，在這一點上可以發生任何水平的塑性形變。

植物油的使用

石油價格的不斷上漲成為磨削操作的一個不可忽視的問題。趨向於使用溶劑精煉油的原因之一是它對熱衝擊不那麼靈敏。對任何精密磨削操作而言，熱穩定性是非常重要的。研究人員發現，在嚴酷的磨削條件下，水基冷卻液由於熱穩定性問題會給工件造成損傷。水分會在切削表面上沸騰蒸發，從而造成整個系統處於干磨的狀態之下。但傾向於使用油基冷卻液的客戶也必須瞭解產生油霧的原因，還需要採用較高壓力流量系統來清除油霧。

瑞士巴索公司（Blaser）認為植物油是一個巨大的市場。植物油不僅環保安全，而且還可以使生產效率得以提高。在某一應用案例中，巴索公司的工程師們在改用植物油以後，使生產週期節約了30%。他們發現，在更為困難的加工環境中應用植物油可以獲得最高的生產效益。例如，在鈦合金加工中採用植物潤滑劑可以比加工鋁材獲得更高的效益。植物油帶有極性，這一特性使植物油添加劑可以有效地形成細密均勻分佈的表層。巴索公司的客戶在開始使用植物油基的產品以後，已經多次稱讚它們在提高生產效率方面的能力和好處，而且使用更加頻繁，加工速度更快。

此外，植物油可以與切屑一起從機床上排出，所加工生產的零件質量更好，還可節約使用20%～30%。這也一定程度彌補了使用礦物油和植物油之間的成本差距。因為如果僅從價格方面來看，初期使用的植物油基的切削冷卻液，其每加侖的價格可以躍升5～9美元，這對生產企業來講是一筆不小的開支。植物油的另一優點是，大多數植物油的閃點都要比礦物油高，這對於一直使用油產品的那些客戶來說，使用植物油顯然具有更高的安全性。

巴索公司在高壓冷卻液和切削油裝置研究方面也取得了顯著成果。他們開發出了能夠控制泡沫和氣化的冷卻液，這可以使客戶充分享受高壓帶來的提高生產率的優勢。在為高壓應用領域選用合適的金屬加工冷卻液時，水質、水箱的大小、週期時間、水泵的配置、壓力和通過刀具冷卻液的輸送都是需要考慮的重要因素。

冷卻液過濾器的選擇

冷卻液過濾器對冷卻液的性能發揮起著十分重要的作用。美國馬斯達化工公司的產品應用經理Andy Nelson先生認為，過濾器應該使過濾後的冷卻液中循環微粒不大於公差範圍的10%。例如，公差範圍是±0.13 mm，那麼就選用能夠可靠地去除大於0.0025 mm微粒的過濾器，以確保切屑遺留下來的擦痕或累積誤差不影響公差要求。如果要求較高的表面光潔度，那麼即使是很小的一點擦痕也會影響表面質量和測量值。而且時間一長，過濾器上也會發生微粒累積現象。因此，定期清除冷卻液中累積的微粒是非常必要的，因為它們會使冷卻液產生不必要的化學反應，進而影響表面光潔度。

在磨削加工中，冷卻液能很快地使砂輪濕潤，砂輪變成了一個迅速移動的海綿體，將冷卻液帶到接觸弧面處進行冷卻和潤滑。砂輪能夠吸收的冷卻液越多，那麼冷卻液降低寄生阻力的能力越強。沉積在砂輪上的殘留物對砂輪的影響也很大，因此必須注意保持砂輪的標準尺寸，對砂輪進行正常的修整、清潔，清除沉積在砂輪上的微小顆粒。這些殘留物一部分是混合硬水中所含的礦物質，另一部分則來自於殘油。

殘留物中的陽離子，特別是鎂離子和鈣離子會與冷卻液中的濕潤劑起化學反應，產生一種柔軟的油污殘留物而粘附在砂輪表面上，降低了砂輪吸附冷卻液的能力。此外，這一化學反應也會降低濕潤劑在冷卻液中的含量，從而影響其有效地濕潤砂輪的能力。如果在冷卻液中，加入「過量」的普通「主題」防泡沫劑，其中主要活性成分是不溶於水的「油狀」物質（一般是一種或多種硅氧烷複合物乳劑），那麼也會發生類似的情況。在「使用很小粒度的硬質封閉式砂輪」時，往往在任何時候都可以發生這些問題。

油霧的控制

在金屬加工廠油霧中允許的礦物油數量也許是可以改變的。美國政府工業衛生學者委員會（ACGIH）建議油霧極限是0.2 mg/m3。儘管ACGIH並不是一個管理機構，但美國職業安全和健康署（OSHA）還是接受了他們的建議。

一旦這一新的限制生效以後，它必將會影響到設備製造商和最終用戶，並需要對設備作大量的改進。這意味著可更多地使用合成液體，要求系統對油霧具有更好的控制功能。從理論上說，植物油將不包括在內，因此其使用量可能會有所增長。

傾向於使用植物油加工的原因是因為石油的價格不斷上漲，以及更大量地使用高壓潤滑油和通過刀具的潤滑油。植物油具有更強的抗泡沫形成特性，還具有更強的抗微生物特性和更強的生物穩定性。

高鎂合金和低鎂合金的使用量在不斷增加，特別是在汽車工業，因為這種材料具有優良的強度與重量比。由於這一發展趨勢而引進了其它相關的金屬加工冷卻液。鎂是一種活性金屬，與水接觸能釋放出氫氣，這樣就容易引起火災或爆炸。因此，在鎂合金加工中採用的冷卻液要禁止發生這類反應，這應引起足夠的重視。

冷卻液和磨削加工

汽車製造商捨得花費上百萬美元購置磨床，但是卻捨不得在輸送管和切削液上投資，這種現在磨削加工行業並不少見。

在磨削加工中，冷卻液起著一個特殊的作用，不但對產品的質量起著決定性作用，而且對加工費用也會有很大的影響。砂輪主軸電機所消耗的功率主要分佈在砂輪驅動、磨削加工和冷卻液傳送等方面。磨削中工件所產生的熱量必須立即冷卻，防止局部溫度過高和因進一步升溫而造成的材料相位轉變。相位轉變往往會造成殘餘應力和白層的形成，降低材料的疲勞壽命，造成材料表面和次表面的裂紋。

採用冷卻和潤滑液以及選用適當的工藝參數，可以使磨削表面產生的熱量降低到最低程度，將所產生的大部分熱量由砂輪、切屑和冷卻液帶走，從而達到生產工藝的冷卻目的。
冷卻液的輸送壓力、流量、溫度和流向等都對生產工藝的質量和經濟性有很大影響。壓力控制液體的流速，流量和溫度控制液體的導熱速度，流向可以使液體清除在砂輪周圍運動的空氣障礙。噴射的液體必須對準砂輪前的磨削區，為空氣的流通打開一條通道。

冷卻液流量的大小取決於所使用的砂輪，而在磨削過程中消耗的主軸功率所產生的熱量需要冷卻。在許多情況下，花費在冷卻液噴嘴和液泵/過濾設計上的時間往往接近於機床的運行時間。在其它情況下，機床製造商將可彎曲的塑料噴嘴或小直徑彎曲金屬管為基礎，提供一種簡單的噴嘴系統，尤其是對工具磨床和宇航產品的磨床而言。冷卻液的噴射壓力應與砂輪的轉速相匹配，一般在0.4～0.2 kPa之間。而塑料噴嘴只能以低得多的壓力運動或分流，開放式的小直徑管子甚至會因噴射力的反作用力而向後退縮，因此不適於應用。與噴嘴有關的其它問題還包括高壓射流裂散問題、出口前管內高壓喘流問題、與砂輪的極度接近問題和以試湊法接近目標問題。

對於連貫噴射的圓形噴嘴與高度可配置性相結合方式已經過廣泛的試驗。在最近進行的一項案例研究中，客戶以礦物油作為冷卻液對透平葉片的葉根形狀進行磨削加工，結果發現具有如下優點：

□ 砂輪使用壽命提高一倍，砂輪在每次修整後，玻璃狀CBN含量增加了25%；
□ 降低了推斷力，加工精度進一步提高；
□ 消除了研磨燒傷和磨削裂紋；
□ 採用激光瞄準以後，設定速度加快；
□ 降低了液泵和冷卻裝置的能耗；
□ 噴嘴對不同加工零件的可調性程度提高。

對於冷卻液的應用應採取戰略性措施，也就是說，只將冷卻液用於需要的地方，應能有效地節約能源且經濟實用。一種優秀的工程產品應具有各種程度的可調性，可降低設置時間。

而且所選用的冷卻液應能滿足加工需要和成本及生產利益。直接的油類產品，如礦物油、合成油等一般具有較高的潤滑性能，而水溶性乳劑型冷卻液，如合成水溶性乳劑、半合成水溶性乳劑和油/水混合乳劑是最好的冷卻液。

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Aug 21 Thu 2008 09:55
金屬加工切削液工程www.tool-tool.com

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傳統的油基切削液成分複雜，由油、洗滌劑，潤滑液和其他可能具有毒性的成分組成。切削液製造商開發出複雜添加劑和基於可回收配料的新配方延長其使用壽命，並且比傳統油基產品更加安全，需要更少的人工。新裡的切削液必須能夠防止生物和化學反應，它們可能改變其化學成分從而不利於環境和降低自身穩定性。並且，金屬加工過程中所使用的其他流體和潤滑液都轉變為與冷卻液更加兼容，以降低雜質油的風險。

防止霧化的添加劑

在對刀具和移除的切削屑進行冷卻與潤滑時，切削液不可避免會以霧狀小顆粒進人空氣中。霧化與很多因素有關，高的切削壓力和加工速度，高速旋轉的刀具與工件的幾何形狀，切屑的形成，油的品質和油壓比等。未定義切邊的加工工藝，例如磨削．會產生大量的油霧。當切削能轉化為熱能使會釋放出大量能量，所以刀具和零件都變得非常熱使切削液部分汽化。

根據所選擇的添加劑減少油的霧化，通過選擇不同基油可以減少汽化。例如，一家汽車製造商通過測試不同種類基油產品，可以將其齒輪箱加工過程中的汽化減少70%。

先進的化學添加劑有助於減少切削液通常具有的對健康和安全的危害。「這些發展包括通過干預使油基或合成切削液更加無害，經創新，改進添加劑的合成切削液，以及自乳化植物油，」Lubrizol Corp.(www.lubrizol.com)的金屬加工市場經理Joe Pumhagen說。

以往，與加工中油霧揮發相關的打掃和安全危害都由機械手段來進行控制，如複雜的通風和過濾系統．最近．引入化學干涉手段來抑制油霧。

金屬加工切削液通常希望更長的使用壽命，因此，防止霧化的品質在整個壽命期內都應當為恆定，這泥要使用更高降解穩定性的防霧化添加劑。

最早的減少霧化的化學干預劑是高分子聚合物添加劑，穩定切削液並抑制霧化形成。油基切削液通常使用聚異丁烯作為防霧化添加劑。水基則採用聚乙烯氧化物(PEO)。由於PEO降解的敏感性，蓋要重複的添加PEO以確保霧化的減少。

已經開發出新裡降解穩定聚合物能夠克服PEO產生的降解。源自2-丙烯酸胺-2-甲基丙磺酸的單聚合物保證可循環水基切削液更長時間用的優異性能。「所有減少霧化的化學劑應該與機械解決方案同時使用，如油霧收集器，提高通風和空氣過濾。當從空氣中去除大最的雜質時．化學性減少霧化可有減少相關裝置的壓力，延長使用壽命增大投資回報，」Purnloagen說道。

殺蟲劑是另外一個使切削液安全的可選方法。該化學劑殺死金屬加工過程中喜歡潮濕、高溫環境的微生物。

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含有複雜添加劑和基於可回收原料的新配方延長其使用壽命
合成切削液和植物基切削液

由於工人和製造商對健康安全和環境危害的關注，現在合成切削液的策略是使其更加安全。這些切削液分為兩大類：使用可回收原料，如植物基，和含化學成分諸如酯、碳氫聚合物和聚二醇羥基。植物基油是最常見的可回收合成液，可代替傳統切削液。它們滿足標準工藝指標，並且有植物基配方的所獨有的優點．如優良的潤滑性，高薄膜強度(更好的與金屬的黏結性)以及高閃點高燃點。例如，一家工廠將其經常使用的閃點約為350°F到400°F(約合 177～204℃，切削技術網站注)的直餾油換成閃點約為640°F(約合338℃，切削技術網站注)植物基切削液後獲得更佳的熱消散，加工時產生更少的煙霧和更長的刀具壽命。

合成切削液的生態優勢眾所周知。由於酯和植物合成物都具有極性，它們天然的與金屬表面相互吸引，和無極性的油基切削液相比，能夠使合成切削液更有效的潤滑。例如，在磨削加工中，生物基水水乳冷卻液的超級潤滑性使每年所使用砂輪成本減少的40%，節省了58%更換砂輪的人工成本。像油基切削液，合成切削液在主要的方面都有高效的特點，通過添加特定增強性能的化學成份，如防腐蝕。

生物基的切削液比油基切削液相比，不容易產生操作人員的皮膚過敏和皮炎．切削液配方中一些植物種子結合液態蠟酯，與人類皮膚表面的油幾乎相同，對操作人員的皮膚城有潤滑並有益。

有兩個困難限制了生物基切削液的使用。首先，它們的成本高於油基產品，然而成本的差異正在縮小。實際上，從季節變化的來看，植物基產品的成本低於油基產品。

第二個是關於乳化的配方難題，但更新的植物基切削液能夠自乳化。穩定、植物基的合成切削液能夠減少金屬加工環境的影響並保持甚至增強其潤滑性。

開發半合成切削液——配方中含油成分為10%到40%——是產生更穩定切削液的另外一個方法。這種切削液綜合了油基切削液的潤滑性和合成切削液的冷卻性能。「防止生物，半合成切削液不會由於生物活動腐蝕，可產生更清潔的零件和設備，更少的霧化，更穩定的刀具性能和更少的產生皮炎的風險。」 Henkel Corp.(www.henkelna.com)的技術服務經理說，「我們己經開發出了能和全合成切削液具有相同阻止雜質油性能的半合成切削液產品。」

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多功能切削液

加工操作中所使用的其他液體不可避免會進入切削液成為雜質油，如液壓油和導軌潤滑油。消除雜質油影響的方法之一是使用多功能油。這些產品延長了冷卻液的壽命，由於其即使包含了雜質仍然能夠保持其性能。多功能的概念是防止由於這些液體流入積液槽而產生性能的損失，在所有加工過程中使用的液體都含有與冷卻液相同的添加劑。例如，在一個引擎加工廠所有加工操作均使用一種多功能油，其黏度為40℃ 時10mm2/s。設備的液壓部件使用含有相同添加劑的更高黏度的多功能油品。

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Aug 21 Thu 2008 09:53
切削液及其選用www.tool-tool.com

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一、前言

合理選用冷卻潤滑液，可以有效地減小切削過程中的摩擦，改善散熱條件，而降低切削力，切削溫度和刀具磨損，提高刀具耐用度，切削效率和已加工表面質量及降低產品的加工成本。隨著科學技術和機械加工工業的不斷發展，特別足大量的難切削材料的應用和對產品零件加工質量要求越來越高，這就給切削加工帶來了難題。為了使這些難題獲得解決，除合理選擇別的切削條件外，合理選擇切削液也尤為重要。

二．切削的分類

1．水溶液：

其主要成分是水。由於水的導熱係數是油的導熱係數三倍，所以它的冷卻性能好。在其中加入一定量的防銹和汕性添加劑，還能起到一定的防銹和潤滑作用。

2．乳化液：

(1)普通乳化液：它是由防銹劑，乳化劑和礦物油配製而成。清洗和冷卻性能好，兼有防銹和潤滑性能。

(2)防銹乳化液：在普通乳化液中，加入大量的防銹劑，其作用同上，用於防銹要求嚴格的工序和氣候潮濕的地區。

(3)極壓乳化液：在乳化液中，添加含硫，磷，氯的極壓添加劑，能在切削時的高溫，高壓下形成吸附膜，起潤滑作用。

3．切削油：

(1)礦物油：有5#、7#、10#、20#、30#機械油和柴油，煤油等，適用於一般潤滑。

(2)動，植油及復合油：有豆油、菜子油、棉子油、蓖麻油、豬油等。復合油是將動、植、礦三種油混合而成。它具有良好地邊界潤滑。

(3)極壓切削油：它是以礦物油為基礎，加入油性，極壓添加劑和防銹劑而成。具有動，植物油良好地潤滑性能和極壓潤滑性能。

三．切削液的作用

1.冷卻作用：

它可以降低切削溫度，提高刀具耐用度和減小工件熱變形，保證加工質量。一般的情況下，可降低切削溫度50～150℃。

2.潤滑作用：

可以減小切屑與前刀面，工件與刀具後刀面的摩擦，以降低切削力，切削熱和限制積屑瘤和鱗刺的產生。一般的切削油在200℃左右就失去潤滑能力。如加入極壓添加劑，就可以在高溫(600～1000℃)、高壓(1470～1960MPa)條件下起潤滑作用。這種潤滑叫做極壓潤滑。

3.清洗作用：

可以將粘附在工件，刀具和機床上的切屑粉末，在一定壓力的切削液作用下沖洗乾淨。

4.防銹作用：

防止機床、工件、刀具受周圍介質(水分、空氣、手汗)的腐蝕。

四．冷卻潤滑液中的添加劑

1.油性添加劑：

動植物油、脂肪酸及其皂、脂肪醇及多元醇、酯類、酮類、胺類等化合物。

2.極壓添加劑：

含硫、磷、氯等有機化合物。如氯化石臘、四氯化碳、硫化磷酸鹽、二烷基二硫代磷酸鋅等。含硫的極壓切削油在切削過程中和金屬起化學反應，生成硫化鐵，它的熔點高(1193℃)，硫化膜在高溫下不被破壞，在切削鋼件時，能在1000℃左右的高溫下，仍保持潤滑性能；含氯的極壓添加劑，如氯化石臘(含氯量為 40～50％)，它的化學性能活潑，在200℃～300℃時和金屬起化學反應，氯化物的摩擦係數低於硫化物，有良好地潤滑性能，可耐600℃的高溫；含磷極壓添加劑，與鋼鐵接觸即被吸附，生成磷酸鐵化學潤滑膜，降低摩擦，比硫氯的效果更為良好。如三種復合使用，潤滑效果更為顯著。

3.防銹添加劑：

(1)水溶性防銹添加劑：亞硝酸鈉、磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、苯甲酸鈉、苯甲酸胺、三乙醇胺等。

(2)油溶性防銹添加劑：石油磺酸鋇、石油磺酸鈉、環烷酸鋅、三壬基萘磺酸鋇等。

4.防霉添加劑：

苯粉、五氯粉、硫柳汞等化合物。加入萬分之幾的防霉添加劑，可殺死細菌和抑制細菌生長，以防切削液變質發臭。

5.抗泡沫添加劑：

二甲基硅油。以防止切削液的使用效果。

6.助溶添加劑：

乙醇、丁乙醇、苯二甲酸脂、乙二醇醚等。

7.乳化劑：

(1)陰離子型：石油磺酸鈉、油酸鈉皂、松香酸鈉皂、高炭酸鈉皂、磺化蓖麻油、油酸、三乙醇胺。

(2)非離子型：聚氧乙烯脂肪醇醚(平平加)、聚氧乙烯烷基酚醚(0P)、山梨糖醇油酸酯(司本)、聚氧乙烯山梨糖醇油酸酯(吐溫)。

8.乳化穩定劑：

乙二醇、乙醇、正丁醇、二乙二醇單正丁基醚、二甘醇、高碳醇、苯乙醇胺、三乙醇胺等。

五．常用冷卻潤滑液的配方

1.切削油：

(1)礦物油：5#、7#、10#、20#、30#機械油和輕柴油、煤油。機械油的號數越大，粘度越大。

(2)植物油：豆油、菜子油、棉子油、蓖麻油等。

(3)復合油：煤油50%＋機械油50%；豆油50%＋5。高速機油50%。

(4)極壓切削油：

①氯化石臘20%＋二烷基二硫代磷酸鋅1%＋高速機油79%。
②氯化石臘40%＋二烷基二硫代磷酸鋅1%＋石油磺酸鈣1%＋苯駢三氮唑0.2%＋乙醇0.56～0.8%＋5#高速機油余量。
③硫化棉子油7%＋5#高速機械油93%。
④氯化石臘20%＋5#高速機械油80%。

2.乳化液：

(1)普通乳化液：3～5%乳化油(70%＋5#機械油+22%脂肪酸及其皂＋0.5%松香酸鈉皂＋4.5%乙醇＋3%石油磺酸鈉)加水稀釋。

(2)極壓乳化液：用5～20%極壓乳化油(10%石油磺酸鈉＋6%石油磺酸鉛＋4%氯化石臘＋3%氯化硬脂酸＋3%油酸＋3%三乙酸胺＋20#機械油余量)加水稀釋。

(3)防銹乳化液：是在普通乳化液中增加防銹劑的比例而成。

3.水溶液：

(1)用0.25～0.5%亞硝酸鈉＋0.25～0.3%無水碳酸鈉＋水余量。
(2)3%油酸鈉皂＋0.5%亞硝酸鈉+水余量。
(3)10%癸二酸＋17.5%三乙醇胺＋8%亞硝酸鈉＋水余量。

六．冷卻潤滑液的選擇

1.選擇原則

1.1根據工件材料選擇

(1)鑄鐵、青銅在切削時，一般不用切削液。精加工時，用煤油。
(2)切削鋁時，用煤油。
(3)切削有色金屬時，不宜用含硫的切削液。
(4)切削鎂合金時，用礦物油。
(5)切削一般鋼時，採用乳化液。
(6)切削難切削材料時，應採用極壓切削液。

1.2根據工藝要求和切削特點選擇

(1)粗加工時，應選冷卻效果好的切削液。

(2)精加工時，應選潤滑效果好的切削液。

(3)加工孔時，應選用濃度大的乳化液或極壓切削液。

(4)深孔加工時，應選用含有極壓添加劑濃度較低的切削液。

(5)磨削時，應選用清洗作用好的切削液。

(6)用硬質合金、陶瓷和PCD、PCBN刀具切削時，一般不用切削液。要用時，必須自始自終地供給。PCBN刀具在切削時，不能用水質切削液。固為CBN在1000℃以上高溫時，會與水起化學反應而被消耗。

2.選用

2.1碳鋼

(1)粗加工：

a)3～5%乳化液。
b)鉛油或紅丹粉10%＋機械油90%，用於粗車蝸桿。

(2)精加工：

a)10～20％的乳化液。
b)10～15％極壓乳化液。
c)硫化棉子油的切削油。
d)20％氯化石臘+80％變壓器油或30％豆油+20％煤油+50％高速機械油，用於精車絲槓。
e)ccl420％+80％機械油，用於精車蝸桿。

(3)拉削、攻絲、鉸孔：

a)10～20％極壓乳化液。
b)含氯的切削油。
c)含硫，氯的切削油。
d)含硫化棉子油的切削油。
e)含硫，氯，磷的切削油。
f)30％煤油+70％機械油，用於光刀。
g)MoS2與機械油混合，用於攻絲。

(4)滾齒，插齒：

a)10～20％極壓乳化液。
b)含硫，磷，氯的極壓切削油。

(5)鑽孔：

a)3～5％乳化液。
b)5～10％極壓乳化液。

2.2合金鋼

(1)粗加工：

a)3～5％乳化液。
b)5～10％極壓乳化液。

(2)精加工：

a)10～20％乳化液。
b)10～15％極壓乳化液。
c)含硫化棉子油的切削油。

(3)拉削、攻絲、鉸孔：

a)10～20％極壓乳化液。
b)含硫、磷、氯極壓切削油。
c)40#機械油85％+二烷基二硫代磷酸鋅5％+石油磺酸鈣7％+二硫化鉬1％氯化石臘1％+煤油1％。用於攻絲。效果：Vc從1m/min提高到7m/min，絲錐耐用度提高1～3倍，表面粗糙度由Ra6.3降低為Ra3.2。

(4)滾齒、插齒：

a)10～20％極壓乳化液。
b)極壓切削油。

(5)鑽孔：

a)3～5％乳化液。
b)5～10％極壓乳化液。
c)ccl4和煤油的混合液鑽膜具鋼小孔。
d)氯化石臘20％+二烷基二硫代磷酸鋅1％+高速機油79％。

2.3不銹鋼

(1)粗加工：

a)3～5％乳化液。
b)10～15％極壓乳化液。
c)極壓切削油。
d)硫化油(含硫2％的機械油)。

(2)精加工：

a)極壓切削油。
b)10～15％乳化液。
c)15～20％極壓乳化液。
d)硫化油或硫化油80～85％+ccl415～20％。
e)礦物油78～80％+黑機油或植物油和豬油18％+硫1.7％。
f)機械油90％+ ccl410％。
h)煤油50％+油酸25％或植物油25％。
i)煤油60％+松節油20％+油酸20％。

(3)拉削、攻絲、鉸孔：

a)15～20％極壓乳化液。
b)極壓切削油。
c)硫化豆油或植物油。
d)在硫化油中加ccl410～20％或在豬油中加20～30％ccl4或在硫化油中加10～15％煤油用於鉸孔。
e)在硫化油中加入15～20％ccl4或白鉛油加機械油或煤油稀釋氯化石臘或MoS2切削膏用於攻絲。

(4)滾齒、插齒：

a)20～25％極壓乳化液。
b)極壓切削油。

(5)鑽孔：

a)10～15％乳化液。
b)10～20％極壓乳化液。
c)極壓切削油。
d)硫化油。
e)MoS2切削劑。
f)用肥皂塗抹在小鑽頭上，用於在台鑽小孔。

2.4高溫合金

(1)粗加工：

a)3～5％乳化液。
b)10～15％極壓乳化液。
c)極壓切削油。
d)硫化油。
e)硫酸鉀2％+亞硝酸鉀1％+三乙醇胺7％+硼酸7～10％+甘油7～10％+水余量。
f)葵二酸7～10％+亞硝酸鈉5％+三乙醇胺7～10％+硼酸7～10％+甘油7～10％+水余量。

(2)精加工：

a)10～25％乳化液。
b)15～20％極壓乳化液。
c)極壓切削油。
d)煤油75％+油酸25％。

(3)拉削、攻絲、鉸孔：

a)10～20％極壓乳化液。
b)極壓切削油。
c)參照不銹鋼所用切削液。
d)防銹和電解切削液也適合於拉削和鉸孔。

(4)鑽孔：

a)10～15％乳化液。
b)10～20％極壓乳化液。
c)極壓切削油。
d)硫化油。
e)MoS2切削劑。

2.5鈦合金

(1)粗加工：

a)3～5％乳化液。

b)極壓乳化液。

(2)精加工：

a)極壓切削油(石油磺酸鈉10％+油酸3％+石油磺酸鉛6％+三乙醇胺3.5％氯化石臘4％+氯化硬脂酸3％+20#機械油70.5％)。

b)極壓水溶液(氯化脂肪酸，聚氯乙烯0.5～0.8％+磷酸三鈉0.5％+三乙醇胺1～2％+亞硝酸鈉1.2％+水余量)。

c)CCl4+等量的酒精。

(3)拉削、攻絲、鉸孔：

a)極壓切削油。
b)蓖麻油。
c)油酸。
d)硫化油。
e)氯化油
f)蓖麻油60％+煤油40％
g)聚醚30％+酯類油30％+7#機械油30％+防銹劑與抗泡劑10％，用於拉削。

(4)鑽孔：

a)極壓乳化液。

b)極壓切削油。

c)電解切削液(癸二酸7～10％+三乙醇胺7～10％+甘油7～10％+硼酸7～10％亞硝酸鈉3～5％+餘下水)。

d)硫化油。

e)30#機械油60％+煤油40％或30#機械油70％+煤油30％。

2.6鑄鐵、黃銅

(1)粗加工：

a)10～15％乳化液。

(2)精加工：

a)煤油。
b)煤油與礦物油的混合油。

(3)拉削、攻絲、鉸孔：

a)10～15％乳化液。
b)10～20％極壓乳化液。
c)煤油。
d)煤油與礦物油的混合油。

2.7紫銅

(1)粗、精加工：

a)3～5％乳化液。
b)煤油。
c)煤油與礦物油的混合油。
d)菜子油。

(2)滾齒、插齒：

a)10～25％乳化液。
b)10～20％極壓乳化液。
c)煤油。
d)煤油與礦物油的混合油。

(3)鑽孔：

a)3～5％乳化液。
b)煤油。
c)煤油與礦物油的混合油。

2.8鋁及其合金

(1)粗、精加工：

a)3～5％乳化液。

b)煤油。

c)煤油與礦物油的混合油。

d)菜子油。

(2)拉削、攻絲、鉸孔、滾齒、插齒：

a)10～15％乳化液。

b)10～15％極壓乳化液。

c）煤油。

d)煤油與礦物油的混合油。

(3)鑽孔：

a)3～5％乳化液。

b)煤油與礦物油的混合油。

C)煤油。

2.9青銅

(1)粗精加工及鑽孔：

a)一般不用切削液。可用3～5乳化液。

(2)拉削、攻絲、鉸孔、滾齒、插齒

a)10～20％乳化液。

b)10～15％極壓乳化液。

c)含氯的切削油。

2.10高強度鋼

採用合金鋼的切削液。用豆油或菜子油攻絲較好。

2.11鉬

用ccl4加20#機械油或用MoS2潤滑脂。

2.12純鐵

用碳素鋼的切削液。精加工時，可用酒精稀釋蓖麻油作切削劑。

2.13橡膠

切削時用酒精或蒸餾水。

磨削時，用蘇打1％+亞硝酸鈉0.25～0.5％+甘油0.5～1％+餘下水。

附：

一.固體潤滑劑——MoS2

1.特點：

MoS2 的摩擦係數很小，僅0.05～0.09，它的潤滑膜有很高的抗壓能力及附著能力，粘附在金屬表面的二硫化鉬薄膜，能承受3500MPa的壓力不被破壞；有很高的化學穩定性，不易與酸鹼起作用；溫度穩定性好，在400℃左右才分解，當二硫化鋁混於油或脂中，與空氣接觸不充分，氧化溫度還可以提高。

2.應用：

它有油劑，水劑和潤滑脂三種，也可將二硫化鉬與硬脂酸和石臘製成臘筆。用時將二硫化鉬潤滑劑塗在刀具表面上，可以成倍地提高刀具耐用度和降低工件表面粗糙度，降低切削力，切削熱，抑制積屑瘤的產生。

二.MoS2在切削中的作用

1.在車削方面：

(1)在刀具上塗MoS2，刀具耐用度可提高一倍以上。

(2)在精車蝸桿時，在切削劑中加2％的MoS2，可降低工件表面粗糙度。

(3)鉸65Mn孔時，在乳化液中加1％MoS2或鉸不銹鋼孔時，在乳化液中加3％MoS2，不僅工件表面粗糙度低，而且刀具耐用度高。

2.在磨削方面：

在砂輪表面上塗上MoS2，工件表面粗糙度可降低一級。

3.在切削齒輪方面：

在硫化油中加0.5～1％MoS2油劑後，切屑瘤可消除。

4.在複雜刀具方面：

在拉削和推削加工時，在原切削液中添加15～20％的MoS2油劑後，刀具壽命提高近60倍，工件表面粗糙度可降一級。

5.在攻絲方面：

它是潤滑性能良好的攻絲切削劑。特別是在擠壓攻絲時，唯有MoS2的潤滑效果最好。

6.在鋸切方面：

在鋸條上塗上MoS2後，鋸切時噪音小，鋸條不易損壞。

7.在難切削材料方面：

如切削鈦合金，高溫合金，不銹鋼時，在刀具上塗MoS2，效果也十分好。

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Aug 21 Thu 2008 09:51
鋼材知識大全www.tool-tool.com

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鋼材知識

目錄：鋼材分類

什麼是特殊鋼？

理論重量計算方法
對鋼材性能產生影響的元素
冶金術語
金屬材料性能
金屬材料的檢驗
金屬型鑄造
國內外常用鋼鋼號對照表
鋼材分類

線　　材：普線高線螺紋鋼
型　　材：工字鋼槽鋼角鋼方鋼重軌高工鋼 H型鋼圓鋼不等邊角鋼扁鋼輕軌齒輪鋼六角鋼耐熱鋼棒合結圓鋼合工圓鋼方管碳工鋼軸承鋼碳結圓鋼不銹圓鋼軸承圓鋼矩型管彈簧鋼
板　　材：中厚板容器板中板碳結板鍋爐板低合金板花紋板冷板熱板冷卷板熱卷板鍍鋅板電鍍鋅板電鍍鋅卷錳板不銹鋼板硅鋼片彩塗板彩鋼瓦楞鐵鍍鋅卷板熱軋帶鋼
管　　材：焊管不銹鋼管熱鍍鋅管冷鍍鋅管無縫管螺旋管熱軋無縫

一、黑色金屬、鋼和有色金屬
在介紹鋼的分類之前先簡單介紹一下黑色金屬、鋼與有色金屬的基本概念。
1、黑色金屬是指鐵和鐵的合金。如鋼、生鐵合金、鑄鐵等。鋼和生鐵都是以鐵為基礎，以碳為主要添加元素的合金，統稱為鐵碳合金。生鐵是指把鐵礦石放到高爐中冶煉而成的產品，主要用來煉鋼和製造鑄件。把鑄造生鐵放在熔鐵爐中熔煉，即得到鑄鐵（液狀），把液狀鑄鐵澆鑄成鑄件，這種鑄鐵叫鑄鐵件。
鐵合金是由鐵與硅、錳、鉻、鈦等元素組成的合金，鐵合金是煉鋼的原料之一，在煉鋼時做鋼的脫氧劑和合金元素添加劑用。

2、把煉鋼用生鐵放到煉鋼爐內按一定工藝熔煉，即得到鋼。鋼的產品有鋼錠、連鑄坯和直接鑄成各種鋼鑄件等。通常所講的鋼，一般是指軋製成各種鋼材的鋼。鋼屬於黑色金屬但鋼不完全等於黑色金屬。

3、有色金屬又稱非鐵金屬，指除黑色金屬外的金屬和合金，如銅、錫、鉛、鋅、鋁以及黃銅、青銅、鋁合金和軸承合金等。另外在工業上還採用鉻、鎳、錳、鉬、鈷、釩、鎢、鈦等，這些金屬主要用作合金附加物，以改善金屬的性能，其中鎢、鈦、鉬等多用以生產刀具用的硬質合金。以上這些有色金屬都稱為工業用金屬，此外還有貴重金屬：鉑、金、銀等和稀有金屬，包括放射性的鈾、鐳等。

二、鋼的分類鋼是含碳量在0.04%-2.3%之間的鐵碳合金。為了保證其韌性和塑性，含碳量一般不超過1.7%。鋼的主要元素除鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等。鋼的分類方法多種多樣，其主要方法有如下七種：　
1、按品質分類
(1) 普通鋼（P0.045%，S0.050%）
(2) 優質鋼（P、S均0.035%）
(3) 高級優質鋼（P0.035%，S0.030%）
2.、按化學成份分類
(1) 碳素鋼：a.低碳鋼（C0.25%）；b.中碳鋼（C0.25~0.60%）；c.高碳鋼（C0.60%）。
(2)合金鋼：a.低合金鋼（合金元素總含量5%）b.中合金鋼（合金元素總含量＞5~10%）c.高合金鋼（合金元素總含量＞10%）。

3、按成形方法分類：(1) 鍛鋼；(2) 鑄鋼；(3) 熱軋鋼；(4) 冷拉鋼。

4、按金相組織分類
(1) 退火狀態的a.亞共析鋼（鐵素體+珠光體）b.共析鋼（珠光體）c.過共析鋼（珠光體+滲碳體）d.萊氏體鋼（珠光體+滲體）。
(2) 正火狀態的：a.珠光體鋼；b.貝氏體鋼；c.馬氏體鋼；d.奧氏體鋼。
(3) 無相變或部分發生相變的
5、按用途分類
(1) 建築及工程用鋼：a.普通碳素結構鋼；b.低合金結構鋼；c.鋼筋鋼。
(2) 結構鋼a.機械製造用鋼：(a)調質結構鋼；(b)表面硬化結構鋼：包括滲碳鋼、氨鋼、表面淬火用鋼；(c)易切結構鋼；(d)冷塑性成形用鋼：包括冷沖壓用鋼、冷鐓用鋼。　b.彈簧鋼　c.軸承鋼
(3) 工具鋼：a.碳素工具鋼；b.合金工具鋼；c.高速工具鋼。
(4) 特殊性能鋼：a.不銹耐酸鋼b.耐熱鋼包括抗氧化鋼、熱強鋼、氣閥鋼c.電熱合金鋼；d.耐磨鋼；e.低溫用鋼；f.電工用鋼
(5) 專業用鋼——如橋樑用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、農機用鋼等。
6、綜合分類
(1)普通鋼a.碳素結構鋼：(a) Q195；(b) Q215(A、B)；(c) Q235(A、B、C)；(d) Q255(A、B)；(e) Q275。b.低合金結構鋼c.特定用途的普通結構鋼
(2)優質鋼（包括高級優質鋼）
a.結構鋼：(a)優質碳素結構鋼；(b)合金結構鋼；(c)彈簧鋼；(d)易切鋼；(e)軸承鋼；
(f)特定用途優質結構鋼。
b.工具鋼：(a)碳素工具鋼；(b)合金工具鋼；(c)高速工具鋼。c.特殊性能鋼：(a)不銹耐酸鋼；(b)耐熱鋼；
(c)電熱合金鋼；(d)電工用鋼；(e)高錳耐磨鋼。
7、按冶煉方法分類
(1) 按爐種分a.平爐鋼:(a)酸性平爐鋼；(b)鹼性平爐鋼。
b.轉爐鋼:(a)酸性轉爐鋼;(b)鹼性轉爐鋼。或 (a)底吹轉爐鋼;(b)側吹轉爐鋼；(c)頂吹轉爐鋼。
c.電爐鋼:(a)電弧爐鋼；(b)電渣爐鋼；(c)感應爐鋼；(d)真空自耗爐鋼；(e)電子束爐鋼。
(2)按脫氧程度和澆注制度分a.沸騰鋼；b.半鎮靜鋼；鎮靜鋼；d.特殊鎮靜鋼。>> 返回
什麼是特殊鋼？

對特殊鋼尚無統一的定義和概念，一般認為特殊鋼是指具有特殊的化學成分（合金化）、採用特殊的工藝生產、具備特殊的組織和性能、能夠滿足特殊需要的鋼類。與普通鋼相比，特殊鋼具有更高的強度和韌性、物理性能、化學性能、生物相容性和工藝性能。

我國與日本、歐盟對特殊鋼的定義比較接近，將特殊鋼分成優質碳素鋼、合金鋼、高合金鋼（合金元素大於10％）三大類，其中合金鋼和高合金鋼占特殊鋼產量的 70％。主要鋼種優特殊碳素結構鋼、碳素工具鋼、碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、合金結構鋼、滾珠軸承鋼、合金工具鋼、高合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱鋼，以及高溫合金、精密合金、電熱合金等。目前世界上有近2000個特殊鋼牌號、約50000個品種規格。特殊鋼除了種類繁多之外，在規格上也表現出與普通鋼不同的特點。除了板、管、絲、帶、棒和異型材之外，還有復合材、表面合金化材、表面處理材、精鍛材、精密鑄件、粉末冶金製品等。

一、我國鋼號表示方法概述
鋼的牌號簡稱鋼號，是對每一種具體鋼產品所取的名稱，是人們瞭解鋼的一種共同語言。我國的鋼號表示方法，根據國家標準《鋼鐵產品牌號表示方法》（GB221 -79）中規定，採用漢語拼音字母、化學元素符號和阿拉伯數字相結合的方法表示。即：①鋼號中化學元素採用國際化學符號表示，例如Si,Mn,Cr…… 等。混合稀土元素用「RE」（或「Xt」）表示。
②產品名稱、用途、冶煉和澆注方法等，一般採用漢語拼音的縮寫字母表示。
③鋼中主要化學元素含量（%）採用阿拉伯數字表示。

二、我國鋼號表示方法的分類說明
1．碳素結構鋼
①由Q+數字+質量等級符號+脫氧方法符號組成。它的鋼號冠以「Q」，代表鋼材的屈服點，後面的數字表示屈服點數值，單位是MPa例如Q235表示屈服點（σs）為235 MPa的碳素結構鋼。
②必要時鋼號後面可標出表示質量等級和脫氧方法的符號。質量等級符號分別為A、B、C、D。脫氧方法符號：F表示沸騰鋼；b表示半鎮靜鋼：Z表示鎮靜鋼；TZ表示特殊鎮靜鋼，鎮靜鋼可不標符號，即Z和TZ都可不標。例如Q235-AF表示A級沸騰鋼。
③專門用途的碳素鋼，例如橋樑鋼、船用鋼等，基本上採用碳素結構鋼的表示方法，但在鋼號最後附加表示用途的字母。

2．優質碳素結構鋼
①鋼號開頭的兩位數字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，例如平均碳含量為0.45%的鋼，鋼號為「45」，它不是順序號，所以不能讀成45號鋼。
②錳含量較高的優質碳素結構鋼，應將錳元素標出，例如50Mn。
③沸騰鋼、半鎮靜鋼及專門用途的優質碳素結構鋼應在鋼號最後特別標出，例如平均碳含量為0.1%的半鎮靜鋼，其鋼號為10b。

3．碳素工具鋼
①鋼號冠以「T」，以免與其他鋼類相混。
②鋼號中的數字表示碳含量，以平均碳含量的千分之幾表示。例如「T8」表示平均碳含量為0.8%。
③錳含量較高者，在鋼號最後標出「Mn」，例如「T8Mn」。
④高級優質碳素工具鋼的磷、硫含量，比一般優質碳素工具鋼低，在鋼號最後加注字母「A」，以示區別，例如「T8MnA」。

4．易切削鋼
①鋼號冠以「Y」，以區別於優質碳素結構鋼。
②字母「Y」後的數字表示碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，例如平均碳含量為0.3%的易切削鋼，其鋼號為「Y30」。③錳含量較高者，亦在鋼號後標出「Mn」，例如「Y40Mn」。

5．合金結構鋼
①鋼號開頭的兩位數字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，如40Cr。
② 鋼中主要合金元素，除個別微合金元素外，一般以百分之幾表示。當平均合金含量＜1.5%時，鋼號中一般只標出元素符號，而不標明含量，但在特殊情況下易致混淆者，在元素符號後亦可標以數字「1」，例如鋼號「12CrMoV」和「12Cr1MoV」，前者鉻含量為0.4-0.6%，後者為0.9-1.2%，其餘成分全部相同。當合金元素平均含量1.5%、2.5%、3.5%……時，在元素符號後面應標明含量，可相應表示為2、3、4……等。例如 18Cr2Ni4WA。

③鋼中的釩V、鈦Ti、鋁AL、硼B、稀土RE等合金元素，均屬微合金元素，雖然含量很低，仍應在鋼號中標出。例如20MnVB鋼中。釩為0.07-0.12%，硼為0.001-0.005%。
④高級優質鋼應在鋼號最後加「A」，以區別於一般優質鋼。
⑤專門用途的合金結構鋼，鋼號冠以（或後綴）代表該鋼種用途的符號。例如鉚螺專用的30CrMnSi鋼，鋼號表示為ML30CrMnSi。

6．低合金高強度鋼
①鋼號的表示方法，基本上和合金結構鋼相同。
②對專業用低合金高強度鋼，應在鋼號最後標明。例如16Mn鋼，用於橋樑的專用鋼種為「16Mnq」，汽車大梁的專用鋼種為「16MnL」，壓力容器的專用鋼種為「16MnR」。

7．彈簧鋼
彈簧鋼按化學成分可分為碳素彈簧鋼和合金彈簧鋼兩類，其鋼號表示方法，前者基本上與優質碳素結構鋼相同，後者基本上與合金結鋼相同。

8．滾動軸承鋼
①鋼號冠以字母「G」，表示滾動軸承鋼類。
②高碳鉻軸承鋼鋼號的碳含量不標出，鉻含量以千分之幾表示例如GCr15。滲碳軸承鋼的鋼號表示方法，基本上和合金結構鋼相同。

9．合金工具鋼和高速工具鋼
①合金工具鋼鋼號的平均碳含量1.0%時，不標出碳含量；當平均碳含量＜1.0%時，以千分之幾表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。
②鋼中合金元素含量的表示方法，基本上與合金結構鋼相同。但對鉻含量較低的合金工具鋼鋼號，其鉻含量以千分之幾表示，並在表示含量的數字前加「0」，以便把它和一般元素含量按百分之幾表示的方法區別開來。例如Cr06。
③高速工具鋼的鋼號一般不標出碳含量，只標出各種合金元素平均含量的百分之幾。例如鎢系高速鋼的鋼號表示為「W18Cr4V」。鋼號冠以字母「C」者，表示其碳含量高於未冠「C」的通用鋼號。

10．不銹鋼和耐熱鋼
①鋼號中碳含量以千分之幾表示。例如「2Cr13」鋼的平均碳含量為0.2%；若鋼中含碳量0.03%或0.08%者,鋼號前分別冠以「00」及「0」表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。
②對鋼中主要合金元素以百分之幾表示，而鈦、鈮、鋯、氮……等則按上述合金結構鋼對微合金元素的表示方法標出。

11．焊條鋼
它的鋼號前冠以字母「H」，以區別於其他鋼類。例如不銹鋼焊絲為「H2Cr13」，可以區別於不銹鋼「2Cr13」。

12．電工用硅鋼
①鋼號由字母和數字組成。鋼號頭部字母DR表示電工用熱軋硅鋼，DW表示電工用冷軋無取向硅鋼，DQ表示電工用冷軋取向硅鋼。

②字母之後的數字表示鐵損值（W/kg）的100倍。
③鋼號尾部加字母「G」者，表示在高頻率下檢驗的；未加「G」者，表示在頻率為50周波下檢驗的。
例如鋼號DW470表示電工用冷軋無取向硅鋼產品在50赫頻率時的最大單位重量鐵損值為4.7W/kg。
13．電工用純鐵
①它的牌號由字母「DT」和數字組成，「DT」表示電工用純鐵，數字表示不同牌號的順序號，例如DT3。 ②在數字後面所加的字母表示電磁性能：A——高級、E——特級、C——超級，例如DT8A。>> 返回

理論重量計算方法
角鋼：每米重量=0.00785*（邊寬+邊寬-邊厚）*邊厚
圓鋼：每米重量=0.00617*直徑*直徑(螺紋鋼和圓鋼相同)
扁鋼：每米重量=0.00785*厚度*邊寬
管材：每米重量=0.02466*壁厚*（外徑-壁厚）
板材：每米重量=7.85*厚度
黃銅管：每米重量=0.02670*壁厚*（外徑-壁厚）
紫銅管：每米重量=0.02796*壁厚*（外徑-壁厚）
鋁花紋板：每平方米重量=2.96*厚度
有色金屬比重：紫銅板8.9黃銅板8.5鋅板7.2鉛板11.37
有色金屬板材的計算公式為：每平方米重量=比重*厚度
>> 返回
對鋼材性能產生影響的元素
鋼材的質量及性能是根據需要而確定的，不同的需要，要有不同的元素含量．
（ 1 ）碳；含碳量越高，剛的硬度就越高，但是它的可塑性和韌性就越差．
（ 2 ）硫；是鋼中的有害雜物，含硫較高的鋼在高溫進行壓力加工時，容易脆裂，通常叫作熱脆性．
（ 3 ）磷；能使鋼的可塑性及韌性明顯下降，特別的在低溫下更為嚴重，這種現象叫作冷脆性．在優質鋼中，硫和磷要嚴格控制．但從另方面看，在低碳鋼中含有較高的硫和磷，能使其切削易斷，對改善鋼的可切削性是有利的．
（ 4 ）錳；能提高鋼的強度，能消弱和消除硫的不良影響，並能提高鋼的淬透性，含錳量很高的高合金鋼（高錳鋼）具有良好的耐磨性和其它的物理性能．
（ 5 ）硅；它可以提高鋼的硬度，但是可塑性和韌性下降，電工用的鋼中含有一定量的硅，能改善軟磁性能．
（ 6 ）鎢；能提高鋼的紅硬性和熱強性，並能提高鋼的耐磨性．
（ 7 ）鉻；能提高鋼的淬透性和耐磨性，能改善鋼的抗腐蝕能力和抗氧化作用．
（ 8 ）釩；能細化鋼的晶粒組織，提高鋼的強度，韌性和耐磨性．當它在高溫熔入奧氏體時，可增加鋼的淬透性；反之，當它在碳化物形態存在時，就會降低它的淬透性．
（ 9 ）鉬；可明顯的提高鋼的淬透性和熱強性，防止回火脆性，提高剩磁和嬌頑力．
（ 10 ）鈦；能細化鋼的晶粒組織，從而提高鋼的強度和韌性．在不銹鋼中，鈦能消除或減輕鋼的晶間腐蝕現象．
（ 11 ）鎳；能提高鋼的強度和韌性，提高淬透性．含量高時，可顯著改變鋼和合金的一些物理性能，提高鋼的抗腐蝕能力．
（ 12 ）硼；當鋼中含有微量的（ 0.001 － 0.005 ％）硼時，鋼的淬透性可以成倍的提高．
（ 13 ）鋁；能細化鋼的晶粒組織，阻抑低碳鋼的時效．提高鋼在低溫下的韌性，還能提高鋼的抗氧化性，提高鋼的耐磨性和疲勞強度等．
（ 14 ）銅；它的突出作用是改善普通低合金鋼的抗大氣腐蝕性能，特別是和磷配合使用時更為明顯．>> 返回

冶金術語
1 、燒結 sintering 粉末或壓坯在低於主要組分熔點的溫度下的熱處理，目的在於通過顆粒間的冶金結合以提高其強度。
2 、填料 packingmaterial 在預燒或燒結過程中為了起分隔和保護作用而將壓坯埋入其中的一種材料。
3 、預燒 presintering 在低於最終燒結溫度的溫度下對壓坯的加熱處理。
4 、加壓燒結 pressure 在燒結同時施加單軸向壓力的燒結工藝。
5 、松裝燒結 loose-powdersintering,gravitysintering 粉末未經壓制直接進行的燒結。
6 、液相燒結 liquid-phasesintering 至少具有兩種組分的粉末或壓坯在形成一種液相的狀態下燒結。
7 、過燒 oversintering 燒結溫度過高和（或）燒結時間過長致使產品最終性能惡化的燒結。
8 、欠燒 undersintering 燒結溫度過低和（或）燒結時間過短致使產品未達到所需性能的燒結。
9 、熔滲 infiltration 用熔點比製品熔點低的金屬或合金在熔融狀態下充填未燒結的或燒結的製品內的孔隙的工藝方法。
10 、脫蠟 dewaxing,burn-off 用加熱排出壓坯中的有機添加劑（粘結劑或潤滑劑）。
11 、網帶爐 meshbeltfurnace 一般由馬弗保護的網帶將零件實現爐內連續輸送的燒結爐。
12 、步進梁式爐 walking-beamfurnace 通過步進梁系統將放置於燒結盤中的零件在爐內進行傳送的燒結爐。
13 、推桿式爐 pusherfurnace 將零件裝入燒舟中，通過推進系統將零件在爐內進行傳送的燒結爐。
14 、燒結頸形成 neckformation 燒結時在顆粒間形成頸狀的聯結。
15 、起泡 blistering 由於氣體劇烈排出，在燒結件表面形成鼓泡的現象。
16 、發汗 sweating 壓坯加熱處理時液相滲出的現象。
17 、燒結殼 sinterskin 燒結時，燒結件上形成的一種表面層，其性能不同於產品內部。
18 、相對密度 relativedensity 多孔體的密度與無孔狀態下同一成分材料的密度之比，以百分率表示。
19 、徑向壓潰密度 radialcrushingstrength 通過施加徑向壓力測定的燒結圓筒試樣的破裂強度。
20 、孔隙度 porosity 多孔體中所有孔隙的體積與總體積之比。
21 、擴散孔隙 diffusionporosity 由於柯肯達爾效應導致的一種組元物質擴散到另一組元中形成的孔隙。
22 、孔徑分佈 poresizedistribution 材料中存在的各級孔徑按數量或體積計算的百分率。
23 、表觀硬度 apparenthardness 在規定條件下測定的燒結材料的硬度，它包括了孔隙的影響。
24 、實體硬度 solidhardness 在規定條件下測定的燒結材料的某一相或顆粒或某一區域的硬度，它排除了孔隙的影響。
25 、起泡壓力 bubble-pointpressure 迫使氣體通過液體浸漬的製品產生第一氣泡所需的最小的壓力。
26 、流體透過性 fluidpermeability 在規定條件下測定的在單位時間內液體或氣體通過多孔體的數量。 >> 返回

金屬材料性能
為更合理使用金屬材料，充分發揮其作用，必須掌握各種金屬材料製成的零、構件在正常工作情況下應具備的性能（使用性能）及其在冷熱加工過程中材料應具備的性能（工藝性能）。
材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔點、導電性、導熱性、熱膨脹性、磁性等）、化學性能（耐用腐蝕性、抗氧化性），力學性能也叫機械性能。
材料的工藝性能指材料適應冷、熱加工方法的能力。

（一）、機械性能
機械性能是指金屬材料在外力作用下所表現出來的特性。
1 、強度：材料在外力（載荷）作用下，抵抗變形和斷裂的能力。材料單位面積受載荷稱應力。
2 、屈服點（ бs ）：稱屈服強度，指材料在拉抻過程中，材料所受應力達到某一臨界值時，載荷不再增加變形卻繼續增加或產生 0.2%L 。時應力值，單位用牛頓 / 毫米 2 （ N/mm2 ）表示。
3 、抗拉強度（ бb ）也叫強度極限指材料在拉斷前承受最大應力值。單位用牛頓 / 毫

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Aug 15 Fri 2008 16:08
مادة مركبة العربية www.tool-tool.com

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المادة المركبة هي مادة تتكون من مادتين مختلفتين على الأقلّ, شرط أن لا يتم ذوبان أحد الأجسام بالتقائه بالجسم الآخر وأن تكون قابلية الانضمام بينهم عالية و أن لا تختلف اختلافاً كبيراً في الخصائص الفيزيائية أو الكيميائية.

نسيج من خيوط الكربون يستعمل لاحقاً في صناعة المواد المركبة.

[عدل] الخلفية التاريخية

الخشب الرقائقي

استعمل المصريون القدماء المواد المركبة في البناء عن طريق خلط الطين بالتبن. في الحياة اليومية يتم ذلك في : الأثاث المنزلي يتكون و لو جزئياً من الخشب الرقائقي ، الجدران تتكون من اسمنت و تراب و حصى, ماص الصدمات في هيكل السيارة هو خليط من ألياف اصطناعية و عجينة من البلاستيك, تطبيقات تمهيد الطرق الخ.

[عدل] أهم المواد المركبة

يتم استعراضها بذكر اسم الألياف المكونة للمواد المركبة:

ألياف الزجاج: تستعمل في تصنيع الأجهزة الرياضية وحمامات السباحة والسيارات
ألياف الكربون: تستعمل خاصة في الصناعات الجوفضائية, و هي غالية الثمن, وهي تستخدم على نطاق واسع في الألواح الشمسية ومولدات الطاقة الهوائية.
الخشب الرقائقي
الاسمنت المسلح في الهندسة المدنية
الاراميد:يستعمل في الملابس الواقية من الرصاص و الحماية من الآلات الحادة.
الجلار (الجيم المصريه) : خليط من ألياف الزجاج و الالومنيوم.

[عدل] مادة التقوية

Reinforcement هي الهيكل الذي يتحمل القوى الميكانكية. و يمكن أن يتمثل في عدة أشكال: ألياف قصيرة أو ألياف طويلة مسترسلة وذلك حسب الاستخدام المناط.

[عدل] المادة الأساس

Matrix هدف استعمال المادة الأساس هو إيصال المجهود الميكانيكي إلى مادة التقوية. و هي تضمن حماية مادة التقوية من العوامل الخارجية.

نتبين وجود ثلاث أنواع من مواد الأساس:

[عدل] المواد المركبة ذات مادة الأساس العضوية

يتم فيها استعمال البوليمير كالبوليستر, الفينول ، الفينيل استر, البوليبروبيلين ، البولي أكريليك إلخ

[عدل] المواد المركبة ذات مادة الأساس الخزفية

للتطبيقات المتقدمة في الجوفضاء وفي المجال العسكري والنووي .

[عدل] المواد المركبة ذات مادة الأساس المعدنية

في هذه الحالة: تكون مادة الأساس معدنية (ألومنيوم ، زنك ، مغنزيوم ، نيكل) و مادة التقوية معدنية أو خزفية

[عدل] المواد المركبة ودورها في صناعة الطائرات

[عدل] المميزات

تفوقت المواد المركبة (composite materials) على المواد الإنشائية التقليدية في كثير من المجالات وذلك بسبب:

متانة أكبر بكثير من متانة المواد الإنشائية التقليدية
سهولة تشكيل الأشكال المعقدة وبأحجام وأبعاد كبيرة
خفة الوزن بشكل كبير بدون التأثير على خواص المتانة.
انخفاض معدلات التعب والزحف والعسو إلى مرحلة يمكن اعتبارها غير موجودة نهائياً
مقاومة حرارية عالية (بالنسبة لخلائط السيراميك.
مقاومة أكبر للمواد الكيميائية والعوامل الجوية (لا تصدأ)
ممانعة هائلة لعدم انتشار الشقوق الذي قد يحدث نتيجة للاهتزاز، وبالتالي فهي ممتازة كمحاور دورانية

هذه الأسباب كلها دفعت بالمواد المركبة إلى أعلى القائمة وجعلتها العنصر المفضل في إنشاء الطائرات، وعلى الرغم من ذلك فإن الطائرات في يومنا هذا لا تزال تحتوي الكثير من العناصر الإنشائية العادية إلا أن المستقبل القريب يبشر بإمكانات أوسع للمواد المركبة. فيما يلي مخطط بسيط لإظهار كيفية تقدم استخدام المواد المركبة في إنشاء الطائرات.

[عدل] المساوئ

تغير خواصها الميكانيكية والفيزيائية بشكل أسرع من المواد التقليدية تحت الظروف المختلفة.
عمرها أقصر من عمر المواد التقليدية
مقاومتها الحرارية لا تزال منخفضة (رغم وجود دراسات حالية تجري بهذا الشأن، يكفي بأن نقول بأن مقدمة المكوك الفضائي مصنوعة من المواد المركبة وهي التي تتحمل القسم الأكبر الناتجة عن طاقة الاحتكاك مع الغلاف الجوي حال عودته إلى الأرض)
مواد كيميائية مضرة بالبيئة غالباً لا يمكن إعادة تصنيعها ويصعب التخلص منها

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Aug 15 Fri 2008 14:41
面向绿色制造的切削液综合选择模型及其应用实例www.tool-tool.com

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1 引言

环境、资源、人口是当今人类社会面临的三大主要问题。人类活动引起的环境恶化正对人类社会的生存与发展构成严重威胁。近年来，国际标准化组织相继颁布了质量管理体系标准(ISO9000 系列)、环境管理体系标准(ISO14001)和职业安全与卫生管理体系标准(OHSAS18001)，将质量管理、环境管理和职业安全与卫生管理纳入企业综合管理，为企业全面提高管理水平、加强综合实力提供了管理手段和工具。在制造业引起的环境问题日趋尖锐之际，一种适应可持续发展战略的先进制造模式 ——绿色制造开始崭露头角。绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中对环境的影响(负作用)为零或最小，使资源消耗尽可能小，并使企业经济效益和社会效益得到协调优化。

在切削加工过程中，切削液是造成环境污染的主要污染源之一。采用绿色切削液、减少切削液的环境污染等问题已成为绿色制造领域的研究热点之一。美国密执安技术大学对切削加工中切削液的适当用量问题进行了研究，试图在满足加工要求的情况下使切削液用量最少，以期将与切削液有关的费用降至最低。美国Thyssen 制造公司正全力研究“最小润滑”加工技术，使切削液的液流或气雾通过刀具作用于加工区域，切削液的流量由CNC 程序控制，效果比较理想。山东工业大学孙建国等基于产品生命周期对切削液的绿色性进行了研究。

生产实践证明，合理选择切削液可充分发挥切削液的性能，节约加工成本，并减少切削液对环境的污染，因此，对切削液进行优化选择是减少加工过程中切削液污染的重要途径之一。本文在综合考虑切削液质量、成本及环境影响等决策目标的基础上，建立了面向绿色制造的切削液综合选择模型及其约束条件，并结合生产实例对该模型的应用方法及可行性进行了分析验证。

2 面向绿色制造的切削液综合选择模型的建立

笔者从20世纪80年代初以来对与绿色制造直接相关的制造系统中的资源和能源问题进行了长期研究，并提出了基于绿色制造的T(时间)、Q(质量)、C(成本)、E(环境影响)、R(资源消耗)等五大决策目标变量的决策目标体系以及相应的决策框架模型。绿色制造中的任何一个决策问题都与上述五个决策目标变量中的某些(或全部)因素有关。

上述模型只是针对制造系统而言，并未建立具体的切削液综合选择模型。本文在绿色制造目标体系和决策模型的基础上，结合切削液选用中的具体问题，提出了面向绿色制造的切削液决策目标体系和决策目标分解框架变量组，并在此基础上建立了具有可操作性的切削液综合选择模型。

面向绿色制造的切削液决策问题目标体系

面向绿色制造的切削液综合选择问题是一个多目标的、定性与定量相结合的复杂决策问题。要建立决策模型，首先需要确定决策变量，即决策活动追求的目标。按传统方式选择切削液时，人们追求的目标变量主要为质量(Q)和成本(C)。其中，质量主要指切削液的润滑、冷却和清洗性能及其使用周期和利用率；成本则包括经济成本(材料成本、设施和设备成本、劳动力成本、能源成本)、用户成本(使用成本、维护成本)及其它杂项成本。工业发达国家的制造业在选择切削液时，除需满足切削加工工艺要求外，更注重考虑切削液对人身健康的危害、废液处理和综合成本等因素。这一观点正逐渐被国内切削加工业所接受。面向绿色制造的切削液选择决策目标体系是将环境影响(E)作为一个重要因素加以考虑，即面向绿色制造的切削液决策目标变量为质量(Q)、成本(C)和环境(E)三个因素，对这三个目标变量的追求结果为质量最高、成本最低、环境影响最小。Q、C、E 三个决策目标之间存在密切联系，它们共同构成面向绿色制造的切削液决策目标体系。该体系中决策目标向量的分解内容如图1所示。

图1 面向绿色制造的切削液决策目标体系分解内容

切削液的环境影响主要包括以下三个方面：

对生态环境的影响：该指标主要指生产过程中产生的废气、废液、废物等可能对生态环境造成的影响。切削液对环境的危害主要体现为将切削加工中使用过的废油、废液等不经有效处理直接排放或焚烧对水资源或大气造成的污染。此外，切削加工中使用的切削液或多或少会存留在切屑上，因此对带有残存切削液的切屑以及切削液寿命结束后处置不当也可能对环境造成影响，如切屑大量堆积会污染土壤，对切屑进行再生利用时切削液的有毒有害成分也会污染环境。
对职业健康、安全与卫生的影响：该指标主要指在生产过程中可能对职业劳动者健康造成的损害。切削液对人体的危害首先表现为切削液中的添加剂(如常用作杀菌剂的苯酚类物质)具有较大毒性；其次，切削液中的矿物油、表面活性剂等的脱脂作用以及防腐杀菌剂的刺激性会使人体皮肤干燥、脱脂，甚至引起开裂、红肿、化脓等；此外，油基切削液的主要成分矿物油和水基切削液中的碱性物质对人的呼吸器官也具有一定危害作用。
不安全性：该指标主要指在生产过程中因各种原因产生的不安全性。切削液中含有多种添加剂，在使用过程中可能造成设备腐蚀、生锈以及引发火灾等不安全因素。

面向绿色制造的切削液决策问题的变量描述

切削液决策问题的实质是使用方案的优化问题，即从若干可能的方案中选出最优或相对较优的方案。对切削液的使用方案进行优化时，涉及的所有变量均可用一个n维向量来描述，即

X=[x₁，x₂，…，x_n]^T

式中，n为可能的加工方案数，x_i(i=1，2，…，n)代表第i 个加工方案，且有

x_i=	{	0—不采用第i个方案
		1—采用第i个方案

模型选择及约束条件

基于上述分析，建立面向绿色制造的切削液综合选择模型如下：

目标函数为：Q(X)(用于描述质量决策目标)、C(X)(用于描述成本决策目标)、E(X)(用于描述环境影响决策目标)。优化描述为

maxQ(X)，minC(X)，minE(X)→Optimum[Q(X)，C(X)，E(X)]

建立面向绿色制造的切削液综合选择的决策模型如下：对于某一切削液选择决策问题X=[x₁，x₂，…，x_n]^T，求出

X^*=[x₁*，x₂*，…，x_n*]^T

g_u(X)≤0	(u=1，2，…，k)
h_v(X)=0	(v=1，2，…，p <>

Optimum[Q(X)，C(X)，E(X)]=[Q(X*)，C(X*)，E(X*)]
X∈Rn

上述切削液选择模型是一个在给定环境条件(即系统约束边界，如有限资源控制以及满足加工工艺要求)和目标下建立的多目标规划模型。该模型有两个约束条件：g_u(X)为模型的不等式约束条件；h_v(X)为模型的等式约束条件。分别讨论如下：

等式约束条件h_v(X)对于X=[x₁，x₂，…，x_n]^T，任一X都等于0(即不采用该方案)或1(即采用该方案)，而综合选择的最优方案X^*=[x₁*，x₂*，…，x_n*]^T是在满足等式约束条件x₁*+x₂*+…+x_p*=1的情况下目标函数的最优值，即Optimum[Q(X)，C(X)，E(X)]=[Q(X*)，C(X*)，E(X*)]。
不等式约束条件g_u(X)

对于模型中的目标函数Q(X)，C(X)，E(X)，在满足切削加工工艺要求的基础上，均受到不同方案的质量、成本和环境目标的相关约束。对于X=[x₁，x₂，…，x_n]^T(x₁，x₂，…，x_n等于0 或1)，求出X^*=[x₁*，x₂*，…，x_n*]，满足不等式约束条件g_u(X)≤b_i(u=1，2，…，k)(其中b_i分别为质量目标约束、成本目标约束、环境目标约束和原材料约束)，得到Optimum[Q(X)，C(X)，E(X)]=[Q(X*)，C(X*)，E(X*)]。

3 应用实例分析

某机床厂在滚齿加工中原使用32^#机油作为切削油，对工人健康和加工设备都有一定危害性，且废油较难处理。为贯彻质量管理体系标准(ISO9000 系列)、环境管理体系标准(ISO14001)和职业安全与卫生管理体系标准(OHSAS18001)，该厂希望采用一种国产新型绿色合成切削液SG-3 或进口合成切削液(3% Synthetic Oil)来替代传统的32^#机油。利用本文提出的面向绿色制造的切削液综合选择决策模型，可对此问题作出系统决策。

方案描述

该问题的方案描述方程为

X=[x₁，x₂，x₃]

其中：

X_i(i=1，2，3)=	{	0—不采用第i 个方案
		1—采用第i个方案

X	{	(x₁=1，x₂=0，x₃=0)=方案A₁，即采用32^#机油
		(x₁=0，x₂=1，x₃=0)=方案A₂，即采用国产新型切削液
		(x₁=0，x₂=0，x₃=1)=方案A₃，即采用进口合成切削液

目标函数评价

根据面向绿色制造的切削液决策目标体系中质量函数Q(X)、成本函数C(X)和环境影响函数E(X)包含的分解内容(参见图1)，建立表1所示的三种切削液方案的综合评价体系。在决策过程中，采用模糊聚类方法对三个目标函数进行综合评价，得到量化的评价结果，以此反映三种方案的最终优化结果。该综合评价体系包含三个评价方面，每一评价方面包含多个评价要素，每一评价要素又包含不同的评价因素。各评价方面、评价要素及评价因素分别配置不同的权重，评价等级可设为相同的数目等级，即V={v₁，v₂，v₃}，分别记为：好/ 一般/ 差。
决策模型的建立

根据前述决策模型建立方法，可建立本应用实例的切削液综合选择模型如下：对于X=[x₁，x₂，x₃](x₁，x₂，x₃=0 或1)，求出X*=[x₁*，x₂*，x₃*]，满足约束条件：x₁* + x₂* +x3*=1，使得Optimum[Q(X)，C(X)，E(X)]=[Q(X*)，C(X*)，E(X*)]。
三种切削液方案的模糊评价根据决策模型，分别对三种切削液方案建立决策变量评价要素集，进行模糊评价。

方案A₁ (采用32^#机油切削油)

建立切削液质量(Q)评价要素集U₁₁

U₁₁={u₁(润滑性能)，u₂(冷却性能)，u₃(清洗性能)，u₄(使用周期)}

₁₁

建立切削液质量(Q)评价要素模糊矩阵R₁₁

根据专业测试方法并结合专家调查法，用隶属度表示模糊矩阵，得出切削液质量(Q)评价要素的模糊评价矩阵R₁₁为

R₁₁=	[	0.5	0.3	0.2	]
		0.5	0.3	0.2
		0.5	0.3	0.2
		0.55	0.25	0.18		11

建立切削液质量(Q)评价要素权重系数矩阵A₁₁

A₁₁=(0.3，0.3，0.3，0.1)₁₁

计算切削液质量(Q)评价要素综合评价矩阵B₁

B₁=A₁₁R₁₁=(0.3，0.3，0.3，0.1)₁₁	[	0.5	0.3	0.2	]
		0.5	0.3	0.2
		0.5	0.3	0.2
		0.55	0.25	0.18		11
=(0.505，0.295，0.198)

依此类推，可得到切削液环境影响(E)要素评价矩阵B₂₁、B₂₂、B₂₃和切削液成本(C)要素评价矩阵B₃₁、B₃₂、B₃₃。经过上述两层综合评价，可得到切削液方案A₁的综合评价矩阵B为

表1 三种切削液方案综合评价目标体系
评价方面			评价要素			评价因素			评价等级
序号i	u_i	权重a_i	序号j	u_ij	权重a_ij	序号k	u_ijk	权重	v₁	v₂	v₃
									模糊矩阵
									好	一般	差
1	质量(Q)	0.4	1	润滑	0.3	A₁	润滑	1	0.50	0.30	0.20
						A₂	润滑	1	0.70	0.25	0.05
						A₃	润滑	1	0.80	0.15	0.05
			2	冷却	0.3	A₁	冷却	1	0.50	0.30	0.20
						A₂	冷却	1	0.70	0.25	0.05
						A₃	冷却	1	0.80	0.15	0.05
			3	清洗	0.3	A₁	清洗	1	0.50	0.30	0.20
						A₂	清洗	1	0.70	0.25	0.05
						A₃	清洗	1	0.80	0.15	0.05
			4	利用率与使用周期	0.1	A₁	利用率与使用周期	1	0.55	0.25	0.18
						A₂	利用率与使用周期	1	0.70	0.25	0.05
						A₃	利用率与使用周期	1	0.80	0.15	0.05
									无	有	多
2	环境(E)	0.3	1	毒性危害	0.25	A₁	毒性危害	1	0.5	0.3	0.20
						A₂	毒性危害	1	0.7	0.25	0.05
						A₃	毒性危害	1	0.75	0.20	0.05
			2	安全指标	0.35	A₁	对人体危害	0.3	0.6	0.3	0.10
						A₂	对人体危害	0.3	0.7	0.25	0.05
						A₃	对人体危害	0.3	0.80	0.20	0
						A₁	设备安全性	0.25	0.50	0.3	0.20
						A₂	设备安全性	0.25	0.65	0.25	0.1
						A₃	设备安全性	0.25	0.75	0.20	0.05
						A₁	腐蚀性/防锈性	0.25	0.55	0.3	0.15
						A₂	腐蚀性/防锈性	0.25	0.65	0.25	0.1
						A₃	腐蚀性/防锈性	0.25	0.70	0.2	0.1
						A₁	火灾安全性	0.2	0.8	0.2	0
						A₂	火灾安全性	0.2	1.0	0	0
						A₃	火灾安全性	0.2	1.0	0	0
			3	环境指标	0.4	A₁	水体和土壤污染	0.6	0.45	0.3	0.25
						A₂	水体和土壤污染	0.6	0.6	0.25	0.15
						A₃	水体和土壤污染	0.6	0.70	0.20	0.10
						A₁	废弃物污染	0.4	0.40	0.3	0.3
						A₂	废弃物污染	0.4	0.6	0.2	0.2
						A₃	废弃物污染	0.4	0.70	0.20	0.10
3	成本(C)	0.3	1	生产成本	0.5	A₁	企业成本	1	0.50	0.3	0.2
						A₂	企业成本	1	0.68	0.22	0.1
						A₃	企业成本	1	0.70	0.20	0.10
			2	用户成本	0.2	A₁	使用成本、维护成本	1	0.55	0.25	0.2
						A₂	使用成本、维护成本	1	0.60	0.20	0.2
						A₃	使用成本、维护成本	1	0.70	0.20	0.10
			3	社会成本	0.3	A₁	环境污染治理费用	0.3	0.3	0.3	0.4
						A₂	环境污染治理费用	0.3	0.6	0.3	0.1
						A₃	环境污染治理费用	0.3	0.70	0.20	0.10
						A₁	职业保健费用	0.4	0.5	0.3	0.2
						A₂	职业保健费用	0.4	0.7	0.2	0.10
						A₃	职业保健费用	0.4	0.75	0.15	0.10
						A₁	废弃物处置费用	0.3	0.55	0.25	0.2
						A₂	废弃物处置费用	0.3	0.65	0.2	0.15
						A₃	废弃物处置费用	0.3	0.75	0.15	0.10

Optimum[Q(X)，C(X)，E(X)]_A1=B=AR
=(0.4，0.3，0.3)	[	0.505	0.295	0.198	]
		0.508	0.293	0.2336
		0.496	0.285	0.202
=(0.5035，0.292，0.21)

最后，可用总分数值来表达综合评价结果。一般可取评价标准隶属度集为u={u₁，u₂，…，u_i，…，u_n，…｝，计算出综合评价结果的具体得分，据此分数值可对被评价对象进行排序，得分计算方法为

得分=100Bu=100(b₁，b₂，…，b_i，…，b_m)
{u₁，u₂…，，u_i，…，u_n，…}^T=100(∑ni=1b_iu_i)

若用分数值表示综合评价结果，可取评价标准隶属度集的分值为

u=[0.90(好)，0.60(一般)，0.30(差)]

据此可计算出采用32^#机油切削油的综合评价得分为100Bu=69.35。

方案A₂ (采用国产新型合成切削液)

参照方案A₁的评价步骤，依次建立各评价要素的评价模型并进行综合评价，最后得到采用方案A₂的综合评价矩阵为

Optimum[Q(X)，C(X)，E(X)]_A2=B=AR=(0.6565，0.219，0.125)

据此可计算出，采用国产新型合成切削液的综合评价得分为100Bu=78.01。
方案A₃ (采用进口合成切削液)

按照评价步骤，依次建立各评价要素的评价模型并进行综合评价，最后得到采用方案A₃的综合评价矩阵为

Optimum[Q(X)，C(X)，E(X)]_A3=B=AR=(0.757，0.179，0.07)

据此可计算出采用进口合成切削液的综合评价得分为100Bu=80.67。

最终评价结果表明：国产新型合成切削液和进口合成切削液方案均优于原32^#机油切削油方案。考虑到规模生产的综合成本因素，该厂最后决定采用国产新型合成切削液方案，并在生产中取得了较显著的综合效益(经济效益和社会效益)。应用实践证明，面向绿色制造的切削液综合选择模型具有可行性和实用性。

4 结语

本文建立了面向绿色制造的、包括质量(Q)、成本(C)、环境影响(E)三大决策目标的切削液决策目标体系，并对目标体系中的决策向量进行了分解。在此基础上，建立了面向绿色制造的切削液综合选择模型及相关约束条件，并通过应用实例介绍了综合评价方法及步骤。评价结果验证了该模型的可行性。

本文作者:重庆大学谭显春曹华军

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Aug 15 Fri 2008 11:05
抗菌剂提高水基金属加工液寿命的研究www.tool-tool.com

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1 前言

水基金属加工液(包括乳化液和合成液)广泛用于机械加工行业，它具有冷却性能和清洗性能好、成本低等优点，但也具有易腐败变质、使用寿命较短等缺点。腐败变质是细菌、真菌等微生物在水中大量繁殖的结果。微生物大量繁殖破坏了乳化液的稳定性，使乳化液的各种使用性能降低：也导致pH值下降，从而产生锈蚀：对操作人员也有不利影响，如难闻的气味、刺激皮肤、过敏反应等。加入抗菌剂是防止腐败变质、提高水基金属加工液使用寿命的主要措施。国外在水基金属加工液中普遍使用抗菌剂，抗菌剂品种达数十种。而国内使用抗菌剂仍不普遍，一些加工液在夏天的使用寿命仅一周左右。虽然用于其它领域的抗菌剂品种很多，但大部分不能用于加工液。用于加工液的抗菌剂应有如下特性：(1)与加工液有较好的化学和物理相容性：(2)一定的稳定性，能在较长时间内起抗菌作用：(3)对细菌和真菌都有较好的抑制作用：(4)低毒：(5)可接受的成本。本文采用试验室通气装置模拟现场使用条件，定期检测细菌和真菌数量及pH 值，记录加工液的外观变化，对各抗菌剂进行了筛选。同时还在多台机床上进行复合抗菌剂的现场应用试验，定期监测细菌和真菌数量、pH值、外观变化和防锈性能等。

2 试验

表1 评定试样
编号	抗菌剂类型	浓度(%)	备注
1	含氮杂环化合物Ⅰ	0.07	参照厂家推荐浓度
2	含氮杂环化合物Ⅰ	0.10
3	含氮杂环化合物Ⅱ	0.13
4	含氮杂环化合物Ⅱ	0.19
5	含硫化合物	0.016
6	复合抗菌剂	0.10	0.07%含氮杂环化合物Ⅰ+0.016%含硫化合物+少量稳定增效剂
7	无		纯金属加工液

试验室试验

本文所采用的方法综合了国外有代表性的试验方法：每个周期对评定的试样通空气5天，停气2天，定期加入现场取得的并经培养的菌种。每个周期结束后分别测定细菌、真菌和pH值等。样品变质指标为：细菌总数>10⁷个/ml，真菌总数>10³个 /ml。试验条件：(1)试验室：符合生物试验要求。(2)仪器设备：通气装置、pH 计、生化培养箱、菌落计数器和接种试验台等。(3)金属加工液：采用硬度为100～150mg/L(碳酸钙)的水稀释乳化液浓缩液，稀释倍数为 20。(4)评定样品：在金属加工液中加入各种抗菌剂，见表1。(5)菌种：从现场取得变质的金属加工液，于上述金属加工液中培养至细菌总数>5 × 10⁸ 个/ml，真菌总数>10⁴个/ml。
现场应用试验

现场应用试验于1997年夏季在北京第一机床厂进行，复合抗菌剂以0.10%的剂量加入到乳化液和合成液中，各在两台磨床上进行了使用试验，定期监测细菌和真菌数量、pH 值、外观变化和防锈性能(一级铸铁，35±2℃，48h，单片)。

3 试验结果分析

抗菌剂的抗菌性能

对表1所列抗菌剂进行抗菌效果试验，试验结果见表2。从表2中的细菌和真菌总数、变质期来看，不加抗菌剂的7号样品对细菌和真菌都没有抑制作用：各种抗菌剂对细菌或真菌都有一定的抑制作用。其中：(1)1～4号样品都是真菌先超过变质指标，说明含氮杂环化合物Ⅰ和Ⅱ对细菌的抑制作用优于对真菌的抑制作用：并且2、4号样品的变质期分别比1、3号样品长，说明在选定的剂量范围内抗菌剂的剂量高其抗菌效果更好。(2)5号样品是细菌超过变质指标，真菌在6周内无明显增长，说明此含硫化合物对真菌有好的抑制作用，而对细菌抑制作用不明显。(3)6号样品经过长达20 周的试验仍不变质。显然，氮杂环化合物Ⅰ和硫化合物复合使用有明显的协同作用，对细菌和真菌都有极好的抑制效用。

表2 试验室试验结果
编号	评定项目	始点	一周	二周	三周	四周	五周	六周	七周	八周	十周	十一周	十二周	二十周	变质期
1	细菌总数，个/ml	5×10⁵	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	6×10⁵						6(周)
	真菌总数，个/ml	3×10³	<10²	<10²	<10²	<10²	2×10²	1×10⁴	5×10⁴
	pH值	10.02	8.90	9.00	9.09	9.06	9.06	8.94	8.96
	外观	未变	未变	未变	未变	未变	油	油块	油块
2	细菌总数，个/ml	3×10⁵	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²		12(周)
	真菌总数，个/ml	2×10³	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	8×10³
	pH值	10.09	8.91	9.03	9.08	9.06	9.16	9.24	9.37	9.44	9.41	9.40	9.20
	外观	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	油	油	油块
3	细菌总数，个/ml	5×10⁵	<10²	<10²	<10²	<10²	1×10⁶	6×10⁶							4(周)
	真菌总数，个/ml	2×10³	<10²	<10²	<10²	2×10³	3×10⁴	6×10⁴
	pH值	9.97	8.90	8.97	8.90	8.87	8.77	8.97
	外观	未变	未变	未变	油	油块	油块	油块
4	细菌总数，个/ml	2×10⁵	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²			10(周)
	真菌总数，个/ml	2×10³	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	2×10⁴	2×10⁴
	pH值	10.11	8.91	9.01	9.09	9.02	9.20	9.26	9.37	9.42	9.34	9.24
	外观	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	油块	油块
5	细菌总数，个/ml	3×10⁶	1×10⁷	3×10⁶	5×10⁶	8×10⁶	7×10⁶	1×10⁷							1(周)
	真菌总数，个/ml	1×10³	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10⁴
	pH值	9.95	8.56	8.66	8.71	8.67	8.82	8.70
	外观	未变	未变	未变	油	油	油	油
6	细菌总数，个/ml	3×10⁵	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	>20(周)
	真菌总数，个/ml	1×10³	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²
	pH值	9.95	8.90	8.98	9.00	9.03	9.14	9.21	9.36	9.34	9.41	9.36	9.36	9.38
	外观	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变	未变
7	细菌总数，个/ml	4×10⁶	1×10⁷	1×10⁷	1×10⁷										1(周)
	真菌总数，个/ml	1×10³	1×10³	2×10³	3×10³
	pH值	9.03	8.43	8.65	8.46
	外观	未变	未变	油块	油块
表中：“油”是指乳化液析油：“油块”是指乳化液析油并出现块状物。

由表2还可看出，乳化液的外观变化在一定程度上也能反映微生物的繁殖情况。接近变质期时，都有析油现象出现：当真菌总数超过变质指标时，乳化液中出现块状物。乳化液中的基础油和各种添加剂都是微生物赖以生存的营养物质，当乳化剂被微生物消耗到一定程度时，乳化液的稳定性受到破坏，因此析油。另据文献报道，真菌的大量繁殖导致块状物产生，这些块状物易堵塞机床的冷却液循环管线和滤网，要彻底清理这些含大量真菌的块状物很困难。因此，应严格控制真菌数量，或在大量出现块状物之前就更换金属加工液。

复合抗菌剂的现场应用

对上述试验筛选出的复合抗菌剂进行了现场应用试验，未加抗菌剂的合成液和乳化液的pH值分别为10.10和8.94，加入0.1%复合抗菌剂后的pH值分别为10.13和9.59。未加抗菌剂的合成液在使用三天后，pH值为8.20，细菌总数为4×10⁷个/ml，真菌总数为40个/ml，防锈性能不通过。未加抗菌剂的乳化液使用6天后，pH值为7.76，细菌总数为4×10⁷个/ml，真菌总数为5×10³个/ml，防锈性能不通过。复合抗菌剂的现场应用试验结果见表3。

表3 复合抗菌剂的现场应用试验结果
编号	评定项目	始点	一周	二周	三周	四周	五周	六周	七周
1	细菌总数，个/ml	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²		<10²	9×10²
	真菌总数，个/ml	<10²	<10²	<10²	<10²	<10²		<10²	<10²
	pH值	9.94	9.67	9.60	9.82	9.79		9.70	9.80
	防锈性能	通过	通过	通过	通过	通过		通过	通过
2	细菌总数，个/ml		<10²	<10²	3×10³		5×10³	<10²
	真菌总数，个/ml		<10²	<10²	<10²		<10²	<10²
	pH值		9.75	9.78	9.67		9.68	9.68
	防锈性能		通过	通过	通过		通过	通过
3	细菌总数，个/ml	<10²		1×10⁵	<10²	4×10⁴	1×10⁵		2×10²
	真菌总数，个/ml	<10²		<10²	8×10²	4×10³	<10²		<10²
	pH值	9.40		8.96	9.45	9.23	8.92		9.27
	防锈性能	通过		通过	通过	通过	通过		通过
4	细菌总数，个/ml	4×10²		<10²	3×10²	1×10⁵	4×10⁶	3×10⁷
	真菌总数，个/ml	<10²		<10²	<10²	<10²	<10²	<10²
	pH值	9.34		9.36	9.12	9.03	8.95	8.57
	防锈性能	通过		通过	通过	通过	通过	通过
编号	评定项目	八周	九周	十周	十一周	十二周	十三周	十四周	十六周
1	细菌总数，个/ml	<10²	<10²	3×10³		<10²	<10²
	真菌总数，个/ml	<10²	<10²	<10²		<10²	<10²
	pH值	9.71	9.88	9.83		9.88	9.89
	防锈性能	通过	通过	通过		通过	通过
2	细菌总数，个/ml	<10²		<10²		4×10³
	真菌总数，个/ml	<10²		<10²		3×10²
	pH值	9.76		9.72		9.82
	防锈性能	通过		通过		通过
3	细菌总数，个/ml	3×10⁴	4×10⁵	1×10⁴		8×10³		5×10³	1×10⁴
	真菌总数，个/ml	<10²	<10²	<10²		<10²		<10²	<10²
	pH值	9.29	9.19	9.27		9.27		9.56	9.26
	防锈性能	通过	通过	通过		通过		通过	通过
4	细菌总数，个/ml	1×10²	8×10⁴		5×10⁵		4×10⁵
	真菌总数，个/ml	<10²	<10²		<10²		<10²
	pH值	9.05	8.90		8.81		8.31
	防锈性能	通过	通过		通过		通过
注：编号1、2 为合成液：3、4 为乳化液：在试验期间，1～4 号样品的外观无明显变化，即无严重析油和块状物等现象出现。

从上述试验结果来看，未加抗菌剂的合成液和乳化液使用不到一周，防锈性能都不通过，细菌总数都达4×10⁷个/ml，乳化液的真菌总数达5×10³个/ml，操作工人基本上每周更换一次加工液。加入0.1%复合抗菌剂后，连续使用三个月各项指标基本正常(试验仅进行三个月是因为加工屑等沉积于液槽，需清理)，其中：(1)细菌总数基本上控制在1×10⁶个/ml 以下，仅4号样有一次高于1×10⁷个/ml，但防锈性能和外观都正常，这可能与取样方式等偶然因素有关。(2)真菌总数基本上控制在1×10³ 个/ml以下，仅3号样有一次高于1×10³个 /ml，但防锈性能和外观也都正常。(3)防锈性能都正常：外观也无明显变化。(4)加入复合抗菌剂后，乳化液的pH值略高：在三个月的使用期间，合成液和乳化液的pH值都能控制在一定的范围：而未加抗菌剂的合成液和乳化液在变质后，pH值都明显下降，这是因为微生物的新陈代谢产物多为酸性物质，因此监控 pH值在一定程度上也能反映微生物繁殖的情况。

对比复合抗菌剂的试验室试验和现场应用试验结果，在20周的试验室试验中，细菌总数和真菌总数都小于10²个/ml：而在三个月的现场应用试验中，细菌总数和真菌总数虽能控制在一定范围，有时却高于10²个/ml，这说明现场比试验室试验条件苛刻。

4 结论

试验室试验表明，不同类型的抗菌剂对细菌和真菌的抑制效果不同，含氮杂环化合物Ⅰ、Ⅱ对细菌的抑制效果较好，其中Ⅰ更好些：含硫化合物对细菌的抑制效果较差，而对真菌的抑制效果较好：含氮杂环化合物Ⅰ和含硫化合物复合使用具有明显的协同作用，对细菌和真菌都有很好的抑制效果。金属加工液的外观变化在一定程度能反映微生物的繁殖情况。
现场应用试验表明，复合抗菌剂延长乳化液和合成液的使用寿命达十倍以上。

本文作者:石油化工科学研究院张建荣

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Aug 15 Fri 2008 10:09
新世纪的干切削技术www.tool-tool.com

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1 前言

随着高速加工技术的迅猛发展，加工过程中使用的切削液用量越来越大，其流量有时高达80～100L/min。但大量切削液的使用造成了非常突出的负面影响：(1)零件的生产成本大幅度提高，在零件加工的总成本中，切削液费用约占16% ，而刀具的费用只占总成本的4%。(2)造成对环境的严重污染，如把未经处理的切削液排入江河湖海，就会污染土地、水源和空气，严重影响动植物的生长，破坏生态环境。(3)直接危害车间工人的身体健康，目前生产中广泛使用的水基切削液含有对人体有害的化学成分。在切削(磨削)过程中，切削液受热挥发形成烟雾，在车间常常弥漫着难闻的异味，会引起操作工人肺部和呼吸道的诸多疾病，人手和切削液直接接触，还会诱发多种皮肤病，直接影响工人健康。

上述负面影响，已成为机械工业发展的一大障碍。这就使人们会提出这样一个问题：机械加工中能不能不用或少用切削液呢？干切削(Dry Cutting)技术就是在这样的历史背景下应运而生，并从90年代中期以来迅速发展起来的。

干切削技术起源于欧洲，目前在西欧各国也最为盛行。据统计现在已有8%左右的德国企业采用了干切削技术。到2003年，德国制造业将有20%以上采用干切削技术。在干切削研究和应用方面，目前德国处于国际领先地位。

日本已开发成功不使用切削液的干式加工中心。装有液氮冷却的干切削系统，从空气中提取高纯度氮气，常温下以5～6个大气压的压力将液氮送往切削区，可顺利实现干切削。

我国成都工具研究所、山东工业大学和清华大学等单位对超硬刀具材料及刀具涂层技术进行过系统的研究，陶瓷刀具在我国目前已形成了一定的生产能力，这些都为干切削技术的研究与应用打下了初步的技术基础。北京机床研究所最近开发成功了能实现高速干切削的KT系列加工中心。

2 切削液的功能和实现干切削的主要难点

干切削并不是简单地停止使用切削液就能实现的。必须分析在停用切削液以后，会出现什么问题？应采取什么措施来消除这些不利影响？为此，首先应对切削液在机械加工中的作用和功能有一个全面、深入的认识。

在机械加工中，切削液主要有三大功能：

润滑功能——当切削液进入切削区以后，它就会渗入到刀具、工件和切屑之间的接触面，形成一层润滑膜。这层润滑膜可减少切削过程的摩擦，减小切削力，减轻切屑与刀具的粘结现象并抑制积屑瘤的产生，有利于改善加工表面技术质量。
冷却功能——切削过程所消耗的能量90%以上都转化为切削热。切削液能有效地把切削热从机床的加工区迅速带走，从而大大降低机床切削区的温升，提高刀具的耐用度和工件的加工精度。
协助排屑与断屑——切削液作为高压大流量的冲洗剂，能把细小的切屑冲离工件或刀具，将切屑迅速从机床中排出，以利于提高零件的加工精度和刀具的使用寿命。带状切屑则主要靠刀具的几何结构来实现断屑，但高压切削液对断屑和排屑也起一定的辅助作用。

进行干切削时，由于缺少了切削液的上述润滑、冷却和辅助排屑与断屑等作用，因而切削热会急剧增加，机床加工区温度明显上升，刀具耐用度大大降低。要使干切削得以顺利进行，达到或超过湿加工时的加工质量、生产率和刀具耐用度，就必须从刀具、机床和工件各方面采取一系列的措施。因此干切削技术是一项庞大的系统工程，其中最大的难点在于如何提高刀具在干切削中的性能，同时也对机床结构、工件材料及工艺过程等提出了新的要求。

3 干切削的刀具技术刀具

能否承受干切削时巨大的热能，是实现干切削的关键。主要措施有：

图1 不同材料硬度与温度的关系

采用新型的刀具材料

干切削不仅要求刀具材料有很高的红硬性和热韧性，而且还必须有良好的耐磨性、耐热冲击和抗粘结性。图1列出了几种刀具材料的硬度与温度的关系。由图可见，陶瓷刀具(Al₂O₃，Si₃N₄)、金属陶瓷(Cermet)等材料的硬度在高温下也很少降低，即具有很好的红硬性，因此很适合于一般目的的干切削。可是这类材料般较脆，热韧性不好，不适用于进行断续切削。立为氮化硼(CBN)、聚晶金刚石(PCD)、超细晶粒硬质合金等超硬刀具材料则广泛用于干切削。
采用涂层技术

对刀具进行涂层处理，是提高刀具性能的重要途径。涂层刀具分两大类：一类是“硬”涂层刀具，如TiN、TiC和Al₂O₃等徐层刀具。这类刀具表面硬度高，耐磨性好。另一类是“软”涂层刀具，如：MoS₂、WS等涂层刀具，这类涂层刀具也称为“自润滑刀具”，它与工件材料的摩擦系数很低，只有0.01左右，能减小切削力和降低切削温度。切削实验表明，无涂层丝锥只能加工加20螺孔；用TiAlN涂层丝锥时可加工1000个螺孔，而MoS₂涂层的丝锥则可加工4000个螺孔。高速钢和硬质合金经过PVD涂层处理后，可以用于干切削。原来只适用于进行铸铁干切削的CBN刀具，在经过涂层处理后也可用来加工钢、铝合金和其他超硬合。.实际上，涂层有类似于冷却液的功能．它产生一隔热层，使热不会或很少传入刀具，从而能在较长的时何内保持刀尖的坚硬和锋利。涂层还有在高速干切削中保待刀具材料不受化学反应的作用。在发展干切削技术过程中，要特别注意涂层刀具的有效应用。
优化刀具参数和切削用量

刀具的几何参数和结构设计必须满足干切削对断屑和排屑的要求。断屑槽在韧性材料加工中对断屑起着很关键的作用。目前在车刀三维曲面断屑槽方面的设计制造技术已经比较成熟，可针对不同的工件材料和切削用量，很快设计出相应的断屑槽结构与尺寸，并能大大提高切屑折断能力和对切屑流动方向的控制能力。

高速加工有切削力小、散热决、加工过程稳定性好等优点，高速切削技术与干切削技术的有机结合，将获得生产效率高、加工质量好和无环境污染等多重利益。

4 干切削的机床技术

设计干切削机床时要考虑的特殊问题主要有两个：一个是切削热的散发；另一个是切屑和灰尘的排出。

干切削时在机床加工区产生的热量较大，如不及时从机床的主体结构排出去，就会使机床产生热变形，影响工件加工精度和机床工作可靠性。对于一些无法排出的热量，则相关部件应采取隔热措施。

为了便于排屑。干切削机床应尽可能采用立式主轴和倾斜式床身。工作台上的倾斜盖板可用绝热材料制成．将大量热切屑直接送入螺旋排屑槽。采用吸气系统可防止工作台和其它支承部件上热切屑的堆积内置的循环冷气系统用以提高机床工艺系统的热稳定性。在加工区的某些关键部位设置温度传感器，用以监控机床温度场的变化情况，必要时通过数控系统进行精确的误差补偿。过滤系统可将干切削过程中产生的尘埃颗粒滤掉并被抽风系统及时吸走。产生灰尘的加工区应和机床的主轴部件及液压、电气系统严加隔离。此外还可以通过对这些部件施加微压，以防止灰尘的侵入。

对铝合金或纤维等增强塑料进行干切削时，必须采用高速加工中心或其它高速数控机床，其主轴转速一般高达25000～60000r/min，主电动机功率25～60kW，通常都采用“电主轴”的传动结构方式；进给速度高达60～100m/min，加速度2～8g(g=9.81m/s²)．为普通数控机床的10倍以上，现已逐步用直线伺服电动机替代滚珠丝杠来实现高速进给运动。

5 干切削的工艺技术

工件材料在很大程度上决定了实施干切削的可能性。干切削的“工件材料/加工方法”的组合如下表所示。由表可见，超硬合金和钢最难于进行干切削。

难于进行干切削的工件材料和加工方法组合表
工件材料	加工方法
工件材料	车削	铣削	铰削	攻丝	钻孔
铸铁
钢		×	×	×
铝合金		×		×
超硬合金	×	×	×	×	×
复合材料
注：×表示难于进行干切削

铝合金传热系数高，在加上过程中会吸收大量的切削热；热膨涨系数大，使工件发生热变形；硬度和熔点都较低，加工过程中切屑很容易与刀具发生“胶焊”或粘连，这是铝合金干切削时遇到的最大难题。解决这难题的最好办法是采用高速干切削。在高速切削中，95%～98%的切削热都传给了切屑，切屑在与刀具前刀面接触的界面上会被局部熔化．形成一层极薄的液态薄膜，因而切屑很容易在瞬间被切离工件，大大减小了切削力和产生积屑瘤的可能性。工件可以保持常温状态，既提高厂生产效率，又改善了铝合金工件的加工精度和表面质量。

为了减少高温下刀具和工件之间材料的扩散和粘结，应特别注意刀具材料与工件之间的合理搭配。例如，金刚石(碳元素C)与铁元素有很强的化学亲合力，故金刚石刀具虽然很硬，但不宜于用来加工钢铁工件；钛合金和某些高温合金中有钛元素，因此也不能用含钛的涂层刀具进行干切削。又如PCBN刀具能够对淬硬钢、冷硬铸铁和经过表面热喷涂的硬质工件材料进行干切削，而在加工中、低硬度的工件时，其刀具寿命还不及普通硬质合金的寿命高。

图2 激光辅助干切削

图3 用液氮冷却刀具

图4 PCBN刀具在车削RBSN材料后的刀具磨损

硬车是一种“以车代磨”的新工艺，用于某些不适宜进行磨削的回转休零件的加工，是一种高效的干切削技术。在对氮化硅(Si₃N₄) 工件进行硬车时．由于该材料有极高的抗拉强度，使任何刀具都很快破损。可采用激光辅助切削，用激光束对工件切削区进行预热(见图2)，使工件材料局部软化 (其抗拉强度由750MPa降至400MPa)，则可减小切削阻力30%～70% ，刀具磨损可降低80%左右，干切削过程中的振动也大为减小．大大提高了材料切除率．使干切削得以顺利进行。

钛铝钒合金(Ti6Al4V)和反应烧结氮化硅(RBSN)是典型的难加工材料，其传热系数很小，干加工中产生大量的热，使刀具材料发生化学分解，刀具很决磨损，图3所示为用液氮冷却刀具加工这类材料的新方法。

在车刀前刀面上倒装了个金属帽状物，其内腔与刀片的上表面共同组成一个密闭室。帽状物上有液氮的入口和出口。在干切削过程中，液氮不断在密闭室中流动，吸收刀片上的切削热，使刀具不产生过高的温升．始终保持良好的切削性能，顺利实现干切削。图4是用PCBN刀具加工RBSN工件材料时刀具磨损量的实验结果。在不使用液氮冷却刀具时PCBN刀具车削长度仅40mm，后刀面磨损量便高达3mm，切削无法再进行下去。采用上述液氮装置后，刀具磨损情况大为改善，车削长度160mm后，后刀面仅磨损0.4mm。被加上工件的圆度误差也从20μm减至3.2μm。液氮是一种很容易获得的原料价格便宜还可以反复使用。

6 准干切削

纯粹的干切削有时很难进行，此时可采用最小量润滑技术(Minimal Quantity Lubrication)，简称MQL。这种方法是将压缩空气与少量润滑液混合气化后，喷射到加工区，对刀具和工件之间的加工部位进行润滑。MQL技术可以大大减少“刀具—工件”和“刀具—切屑”之间的摩擦，起到抑制温升、降低刀具磨损、防止粘连和提高工件加工质量的作用。它所使用的润滑液很少．而效果却十分显著，既提高了工效，又不会对环境造成污染。例如用(Ti, Al)N+MoS₂徐层刀具对铝合金工件进行纯粹的干切削时．刀具钻16个孔后，切屑就粘结在钻头容屑槽中，使刀具完全不能使用。采用MQL技术后．钻孔数高达320个．钻头也还没有发生明显的磨损或粘连，加上出来的所有孔都满足要求。

MQL法所使用的润滑液用量一般为0.03～0.2L/h ，约为湿切削的6万分之一。清洁和干净的切屑经过压缩还可以回收使用，完全不污染环境。因此MQL法又称为“准干切削” (Near-Dry Cutting)。

准干切削技术和涂层刀具相结合，能够取得最好的效果。例如，用高速钢涂层钻头加工X90CrMoV18合金钢．当用TiAlN涂层高速钢钻头进行纯粹干钻削时，钻3.5m的叨削长度后钻失便被损坏；采用(TiAlN+MoS₂)复合涂层钻头和最小润滑法，其钻削长度增加到115m。

7 总结和展望

干切削技术是对传统生产方式的一个重大创新，是种崭新的清洁制造技术。世界各国日益严厉的环保法规，有利于加速干切削技术的推广与应用；各种超硬、耐高温刀具材料及其涂层技术的发展，为干切削技术创造了极为有利的条件；最小量润滑装置的有效应用和各种中心小孔的孔加工标准刀具的出现，使准干切削在铝合金和各种难加工材料的孔加工中获得了越来越多的应用。干切削技术从出现到现在只有短短10年的历史，它是一种新兴的绿色制造技术．对实施人类可持续发展战略有重要的意义，是新世纪的前沿制造技术。

本文作者:广东工业大学张伯霖夏红梅黄晓明

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1 前言

2 试验

3 试验结果分析

4 结论

1 引言

2 面向绿色制造的切削液综合选择模型的建立

3 应用实例分析

4 结语

[عدل] الخلفية التاريخية

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[عدل] المواد المركبة ذات مادة الأساس الخزفية

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3 应用实例分析

4 结语

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4 结论

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2 切削液的功能和实现干切削的主要难点

3 干切削的刀具技术刀具

4 干切削的机床技术

5 干切削的工艺技术

6 准干切削

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