一种应用于高速干式切削加工的工件无油防锈处理工艺

摘要

本发明属于高速干式切削技术领域，公开了一种应用于高速干式切削加工的工件无油防锈处理工艺，本发明依次包括清洗工艺、烘干工艺、VCI气相防锈包装工艺；清洗工艺是先利用水基清洗剂清洗，然后风切，再利用水基防锈剂进行漂洗和防锈处理；烘干工艺是以特定的温度和时间烘干后观察并充分冷却；VCI气相防锈包装工艺需包装后进行抽真空。经过本发明处理后的工件能够保证高速干式切削中不冒烟、刀具不沾铁屑、工件表面不沾铁屑；并且在高速干式切削后其未加工部分仍附着有水基防锈薄膜，不仅能够起到一定的短期防锈作用，而且也不会影响高速干式切削加工后的尺寸精度；因此既能够达到无油干式防锈的目的，又能够达到高速切削的表面清洁度要求。

权利要求

1.一种应用于高速干式切削加工的工件无油防锈处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：(一)清洗工艺：

(1)利用水基清洗剂对工件以喷淋、超声波或浸泡的方式清洗3-5分钟；

(2)对工件进行风切；

(3)采用水基防锈剂对工件以喷淋或超声波的方式漂洗3-5分钟；

(4)采用水基防锈剂对工件以喷淋、超声波或鼓泡的方式进行防锈处理3-5分钟；

(5)对工件进行风切；

所述清洗工艺中所述水基清洗剂和所述水基防锈剂中还混合有质量浓度为0.1-0.5％铜腐蚀抑制剂和/或铝腐蚀抑制剂；所述铜腐蚀抑制剂可选用TTA、BTA或MBT；所述铝腐蚀抑制剂可选用无水偏硅酸钠或乙胺；

(二)烘干工艺：

(1)以90-120摄氏度的实际温度对工件热风循环5-10分钟；

(2)在10-12倍的工业放大镜下，观察防锈剂残留在工件上的情况，未见堆积或残缺为合格；

(3)通过上下轴流风机产生的自然风或空压机产生的压缩空气对工件进行至少10分钟的冷却降温；

(三)VCI气相防锈包装工艺：

(1)打开VCI气相防锈包装袋；

(2)将冷却后的工件放入VCI气相防锈包装袋，工件的空隙处采用VCI防锈膜、防锈纸或防锈瓦楞进行分隔；

(3)在VCI气相防锈包装袋内放入300-500g/m3的干燥剂；

(4)将VCI气相防锈包装袋的上盖与袋体用热合机烫边封闭；

(5)用真空泵对VCI气相防锈包装袋进行抽真空；

(6)将抽真空的位置，用热合机完全封口。

2.根据权利要求1所述的一种应用于高速干式切削加工的工件无油防锈处理工艺，其特征在于，所述清洗工艺中步骤(1)所述的水基清洗剂是由天津维赛科技发展有限公司生产的CR033水基清洗剂或CR002水基清洗剂加水配制而成，其体积百分数为3-10％。

3.根据权利要求1所述的一种应用于高速干式切削加工的工件无油防锈处理工艺，其特征在于，所述清洗工艺中步骤(3)的漂洗所采用的所述水基防锈剂采用天津维赛科技发展有限公司生产的纯水基防锈剂ATR013或乳化型水基防锈剂ATR608加水配置而成，体积百分数为1-3％。

4.根据权利要求1所述的一种应用于高速干式切削加工的工件无油防锈处理工艺，其特征在于，所述清洗工艺中步骤(4)的防锈处理所采用的所述水基防锈剂采用天津维赛科技发展有限公司生产的纯水基防锈剂ATR013或乳化型水基防锈剂ATR608加水配置而成，体积百分数为5-10％。

说明书

一种应用于高速干式切削加工的工件无油防锈处理工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及高速干式切削技术领域，尤其涉及一种应用于高速干式切削加工的工件无油防锈处理工艺。

背景技术

[0002] 随着“21世纪绿色制造工程”的提出和实施，高速干式切削加工技术日益发展。传统湿式加工方式由于在切削过程中必须使用切削液，一方面造成了资源和能源的巨大浪费，另一方面会对环境产生较为严重的污染，甚至危害工人健康。高速干式切削加工的切削速度和进给速度为普通切削的5-10倍，并且其主要特点是在高速机械加工中为保护环境、降低成本而有意识地减少或完全停止使用切削液。

[0003] 高速干式切削加工具有以下特点：(1)随着切削速度的提高，可大幅度提高加工效率，降低加工成本；(2)根据切削速度的提高幅度，切削力平均可减少30％以上，有利于对刚性较差零件和薄壁零件的切削加工；(3)高速切削加工时，切屑以很高的速度排出，可带走大量切削热，因此有利于减小加工零件的内应力和热变形，提高加工精度。

[0004] 传统加工方式下毛坯一般采用防锈油防锈，但是高速干式切削加工的毛坯件不适宜采用防锈油防锈，这是因为防锈油的使用除了不环保外，还会产生以下严重问题：(1)加工过程中“冒烟”，由于高速干式切削的瞬间产生大量热量，这些热量不能被切削液带走，毛坯上防锈油膜将会产生大量烟雾，甚至发生火苗，严重影响加工现场的安全和卫生；(2)刀具粘连铁屑，加工过程中产生的铁屑容易和防锈油膜一起粘在刀具上，导致刀具寿命降低和加工精度下降；(3)工件表面粘连铁屑，加工过程中产生的铁屑同样会粘在工件表面的的油膜上，影响测量精度，尤其是铁屑落到盲孔或者内腔中并粘到内表面，将会非常难以去除。因此，高速干式切削加工过程不适宜采用防锈油防锈，但是传统加工中所使用的切削液含有一定量的防锈剂成分，以对加工后的零件有一定的防锈作用，而高速干式切削加工过程中由于没有切削液的使用，就相应的没有了防锈作用。综上，由于高速干式切削过程缺少切削液的润滑、冷却、排屑等作用，为了满足高速干式切削加工要求，相应地会对毛坯件的表面质量提出较高要求。

发明内容

[0005] 本发明要解决的是高速干式切削加工过程无法采用防锈油防锈，并且加工前必须人工擦除防锈油的技术问题，提供了一种应用于高速干式切削加工的工件无油防锈处理工艺，改变了原有利用防锈油的湿式防锈，既能够达到毛坯件无油干式防锈的目的，又能够达到高速切削中的表面清洁度要求。

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

[0007] 一种应用于高速干式切削加工的工件无油防锈处理工艺，包括如下步骤：

[0008] (一)清洗工艺：

[0009] (1)利用水基清洗剂对工件以喷淋、超声波或浸泡的方式清洗3-5分钟；

[0010] (2)对工件进行风切；

[0011] (3)采用水基防锈剂对工件以喷淋或超声波的方式漂洗3-5分钟；

[0012] (4)采用水基防锈剂对工件以喷淋、超声波或鼓泡的方式进行防锈处理3-5分钟；

[0013] (5)对工件进行风切；

[0014] (二)烘干工艺：

[0015] (1)以90-120摄氏度的实际温度对工件热风循环5-10分钟；

[0016] (2)在10-12倍的工业放大镜下，观察防锈剂残留在工件上的情况，未见堆积或残缺为合格；

[0017] (3)通过上下轴流风机产生的自然风或空压机产生的压缩空气对工件进行至少10分钟的冷却降温；

[0018] (三)VCI气相防锈包装工艺：

[0019] (1)打开VCI气相防锈包装袋；

[0020] (2)将冷却后的工件放入VCI气相防锈包装袋，工件的空隙处采用VCI防锈膜、防锈纸或防锈瓦楞进行分隔；

[0021] (3)在VCI气相防锈包装袋内放入300-500g/m3的干燥剂；

[0022] (4)将VCI气相防锈包装袋的上盖与袋体用热合机烫边封闭；

[0023] (5)用真空泵对VCI气相防锈包装袋进行抽真空；

[0024] (6)将抽真空的位置，用热合机完全封口。

[0025] 优选地，所述清洗工艺中步骤(1)所述的水基清洗剂是由天津维赛科技发展有限公司生产的CR033水基清洗剂或CR002水基清洗剂加水配制而成，其体积百分数为3-10％。

[0026] 优选地，所述清洗工艺中步骤(3)的漂洗所采用的所述水基防锈剂采用天津维赛科技发展有限公司生产的纯水基防锈剂ATR013或乳化型水基防锈剂ATR608加水配置而成，体积百分数为1-3％。

[0027] 优选地，所述清洗工艺中步骤(4)的防锈处理所采用的所述水基防锈剂采用天津维赛科技发展有限公司生产的纯水基防锈剂ATR013或乳化型水基防锈剂ATR608加水配置而成，体积百分数为5-10％。

[0028] 优选地，所述清洗工艺中所述水基清洗剂和所述水基防锈剂中还混合有质量浓度为0.1-0.5％铜腐蚀抑制剂和/或铝腐蚀抑制剂。

[0029] 进一步优选地，所述铜腐蚀抑制剂可选用TTA、BTA或MBT。

[0030] 进一步优选地，所述铝腐蚀抑制剂可选用无水偏硅酸钠或乙胺。

[0031] 本发明的有益效果是：

[0032] 本发明的无油防锈处理工艺有效的将清洗、防锈、VCI包装完整结合起来，经过处理后的工件到达干式高速切削机床时，其表面只有厚度在几个微米内的一层水基防锈薄膜，从而在保证高速干式切削中，不冒烟、刀具不沾铁屑、工件表面不沾铁屑；经过本发明的无油防锈处理后的工件在高速干式切削后，其未加工部分仍附着有水基防锈薄膜，不仅能够起到一定的短期防锈作用，而且也不会影响高速干式切削加工后的尺寸精度。

附图说明

[0033] 图1为本发明的工件无油防锈处理工艺流程图；

[0034] 图2为本发明的清洗工艺流程图；

[0035] 图3为本发明的烘干工艺流程图；

[0036] 图4为本发明的VCI气相防锈包装工艺流程图。

具体实施方式

[0037] 为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

[0038] 如图1所示，本发明公开了一种应用于高速干式切削加工的工件无油防锈处理工艺，依次包括(一)清洗工艺、(二)烘干工艺、(三)VCI气相防锈包装工艺。清洗工艺对加工后的工件通过清洗对残留的油污、加工液等污染物进行去除，避免污染物残留引起的锈蚀风险；同时，通过风切确保去除附在工件表面的清洗剂。烘干工艺将工件上附着的防锈剂液体中含有的水份以加热和风吹的方式挥发掉，这样留下干的防锈剂成膜并完全附着在工件的金属表面；同时，通过冷却的过程使工件的温度逐渐降下来，达到包装要求的温度。VCI气相防锈包装工艺，取消了防锈油的使用，减少了作业流程，避免防锈油收到污染的风险，使工件表面的清洁度得到有效的保证；经过抽真空，去除包装内的空气，减少锈蚀的风险。

[0039] 如图2所示，(一)清洗工艺的具体操作步骤如下：

[0040] (1)利用水基清洗剂对工件以喷淋、超声波或浸泡的方式清洗3-5分钟。该步骤中所采用的水基清洗剂优选为由天津维赛科技发展有限公司生产的CR033水基清洗剂或CR002水基清洗剂加水配制而成。这样，通过物理作用与清洗剂中有效成分的双重作用，将工件表面的油污去除。据工件清洗前的油污情况，该水基清洗剂配置的体积百分数在3-10％范围内优选；该水基清洗剂及其浓度可以在保有必要净洗力的前提下，保持适当的清洗剂消耗，而且较小的残留也减少了对防锈的影响；清洗3-5分钟能够保证能够保证基本去除油污。

[0041] (2)对清洗后的工件进行风切，可以靠风力去除附着的清洗剂残留。采用梳篦式风嘴可以产生高冲力，扇形的空气流提高风切的均匀性和范围，减少吹不到的死角。

[0042] (3)采用水基防锈剂对风切后的工件以喷淋或超声波的方式漂洗3-5分钟，并在之后进行吹干，通过物理作用与水基防锈剂中有效成分的双重作用对工件有效漂洗。该步骤中所采用的水基防锈剂采用天津维赛科技发展有限公司生产的纯水基防锈剂ATR013或乳化型水基防锈剂ATR608加水配置而成，其体积百分数为1-3％；这两种水基防锈剂不含亚硝酸钠等无机盐，容易成膜，容易附着在金属表面，易干燥，适应于较硬水质。漂洗3-5分钟能够保证对第一步清洗剂残留的漂洗，同时纯水基防锈剂ATR013或乳化型水基防锈剂ATR608也具有一定的清洗能力。

[0043] (4)采用水基防锈剂对漂洗后的工件以喷淋、超声波或鼓泡的方式进行防锈处理3-5分钟，通过物理作用与水基防锈剂中有效成分的双重作用对工件有效防锈。该步骤中所采用的水基防锈剂采用天津维赛科技发展有限公司生产的纯水基防锈剂ATR013或乳化型水基防锈剂ATR608加水配置而成。依据防锈时间要求和设备实际压力、流量状况，该水基防锈剂配置的体积百分数在5-10％范围内优选；同样地，这两种水基防锈剂不含亚硝酸钠等无机盐，容易成膜，容易附着在金属表面，易干燥，适应于较硬水质。防锈处理3-5分钟能够保证有足够的时间在工件表面成膜、附着，并且没有裸露的部分。

[0044] (5)对防锈处理后的工件进行风切，可以靠风力去除附着的水基防锈剂残留。采用梳篦式风嘴可以产生高冲力，扇形的空气流提高风切的均匀性和范围，减少吹不到的死角。

[0045] 在上述清洗工艺过程，水基清洗剂和水基防锈剂中可以根据工件金属的特殊材质要求加入其他辅助防锈成分。比如，针对某系个别的铜合金或者铝合金，可以加入适量的铜腐蚀抑制剂和/或铝腐蚀抑制剂，其质量浓度以0.1-0.5％为推荐值。其中，铜腐蚀抑制剂可选用TTA、BTA或MBT。其中，铝腐蚀抑制剂可选用无水偏硅酸钠或乙胺。

[0046] 如图3所示，(二)烘干工艺的具体操作步骤如下：

[0047] (1)以90-120摄氏度的实际温度对工件热风循环5-10分钟，以对工件进行烘干。90-120摄氏度的加热温度可以使工件快速升温，使工件表面的防锈剂液体蒸发掉其中的水分，干燥后附着在工件表面的防锈膜不容易破坏，不容易污染。5-10分钟的烘干时间可以保证烘干彻底，尤其是工件内腔、盲孔结构中的防锈液体能很好的干掉和成膜，避免残留水分而引起锈蚀。

[0048] (2)取出热风循环烘干后的工件，在10-12倍的工业放大镜下，观察防锈剂残留在工件上的情况，未见明显堆积或残缺为合格。上述表达中的明显堆积是指在工件的局部形成大的液滴状，其主要成分为比较粘的防锈剂；其主要是由于防锈浓度过高或者防锈之后的风切的压力和风量不足所致，如有发现须马上对设备进行相应的调整；这是因为如果出现堆积，工件难以彻底干燥，且容易在后期沾染污染物而引发锈蚀，在高速切削时同样会将铁屑粘在堆积位置，影响加工质量。残缺是指在工件的局部发现防锈剂没有完全成膜，比如在盲孔位置、内腔位置、退刀槽等位置，由于局部表面应力而使防锈剂无法完全浸润到金属表面，也就是无法形成完整的防锈膜。这些残缺会导致该部分的金属无法得到有效的防护，非常容易生锈。因此一旦发现残缺现象，需要调整防锈剂喷淋的角度，增加喷淋压力和喷嘴的数量，或者调整工件的放置角度等。

[0049] (3)通过上下轴流风机产生的自然风或空压机产生的压缩空气对工件进行至少10分钟的冷却降温。通过自然风和压缩空气可以有效的带走工件表面的热量，尤其采用压缩空气可以吹走可能遗漏的防锈剂液滴。至少10分钟的冷却时间能够保证降温时间的充足，不会由于快速降温而形成冷凝液滴，使工件达到与室内温度接近，进行争产包装。

[0050] 如图4所示，(三)VCI气相防锈包装工艺的具体操作步骤如下：

[0051] (1)打开VCI气相防锈包装袋。

[0052] (2)将冷却后的工件放入VCI气相防锈包装袋，工件的空隙处采用VCI防锈膜、防锈纸或防锈瓦楞进行分隔。

[0053] (3)在VCI气相防锈包装袋内放入适量的干燥剂，干燥剂的放入量通常为300-500g/m3。

[0054] (4)将VCI气相防锈包装袋的上盖与袋体用热合机烫边封闭。

[0055] (5)用真空泵对VCI气相防锈包装袋进行抽真空。

[0056] (6)将抽真空的位置，用热合机完全封口。

[0057] 本发明采用VCI气相防锈包装工艺，取消了防锈油的使用，减少了作业流程，避免防锈油收到污染的风险，工件表面的清洁度得到有效的保证；特别是经过抽真空，去除了包装内的空气，减少了锈蚀的风险。

[0058] 本发明可以保证处理后的工件在高速干式切削中不冒烟、刀具不沾铁屑、工件表面不沾铁屑，工件表面几个微米厚度的防锈膜，不会影响高速干式切削加工后的尺寸精度。同时，精加工毛坯表面原有的防锈膜，在高速干式切削中仍然会留在未加工部分，起到了一定的短期防锈作用。另外，如果仍然放入原毛坯的VCI防锈包装内，仍然能对高速加工好的工件起到很好的防锈作用。

[0059] 本发明不仅适用于高速干式切削加工，同样也可以用于对其它要求不能使用防锈油的金属进行防锈。比如，终端客户不具有清洗设施的情况下，工件在装配前必须做到无油，此时本发明仍可采用。

[0060] 尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。