在傳統(tǒng)動(dòng)力總成企業(yè)里，水基切削液多使用自來(lái)水進(jìn)行混配。由于水基切削液配方多來(lái)自國(guó)外，而且生產(chǎn)的產(chǎn)品具有一定的統(tǒng)一性，盡管化學(xué)品生產(chǎn)商會(huì)盡可能考慮到世界各地水質(zhì)的差異，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用研發(fā)或選擇有針對(duì)性的產(chǎn)品，但由于水基切削液各性能相互制約的特性，不同現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行條件的不同，不同運(yùn)行階段的實(shí)際要求的不同，如果滿(mǎn)足所有的實(shí)際需求是很困難的技術(shù)問(wèn)題。如何提高切削液的使用壽命，減少切削液給加工乃至整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的影響，減少污水的排放對(duì)環(huán)境的影響是我們討論去離子水這個(gè)課題的基礎(chǔ)。
去離子水的概念
1.去離子水的定義
   去離子水是指除去了呈離子形式雜質(zhì)后的純水 。標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO/TC 147規(guī)定的“去離子”定義為：“去離子水*或不*地去除離子物質(zhì)，主要指采用離子交換樹(shù)脂處理方法?！爆F(xiàn)在的工藝主要采用RO反滲透 的方法制取，應(yīng)用離子交換樹(shù)脂去除水中的陰離子 和陽(yáng)離子 ，但水中仍然存在可溶性的有機(jī)物，可以污染離子交換柱從而降低其功效，去離子水存放后也容易引起細(xì)菌 的繁殖。
2．如何獲取去離子水
    去離子水實(shí)現(xiàn)的工藝有幾種，目前在動(dòng)力總成企業(yè)里應(yīng)用較廣的工藝是反滲透水處理設(shè)備與離子交換設(shè)備進(jìn)行組合制取去離子水的方式，如圖1所示。其基本工藝流程為：原水→石英砂過(guò)濾器→活性炭過(guò)濾器→樹(shù)脂交換（處理鈣鎂離子）→精密過(guò)濾器→高壓泵→反滲透設(shè)備→純水箱→純水泵→用水點(diǎn)。
    石英砂過(guò)濾器用來(lái)濾除自來(lái)水中存在的鐵、鋁和硅膠體，截留水中細(xì)小顆粒雜質(zhì)，降低原水渾濁度，控制原水污染指數(shù)?；钚蕴窟^(guò)濾器用于去除自來(lái)水中余氯、氯仿和揮發(fā)酚類(lèi)等有機(jī)物及異味、異臭，吸附部分有毒有害金屬元素，如六價(jià)鉻、鉛等，并zui終全面降低原水濁度、色度，改善原水口感，使原水水質(zhì)經(jīng)預(yù)處理后符合反滲透裝置入口水質(zhì)要求。樹(shù)脂交換用于去除水中鈣鎂離子，降低原水硬度，保護(hù)飯反滲透膜元件。精過(guò)濾器用于濾除前級(jí)設(shè)備泄漏的細(xì)小顆粒物。
該工藝的核心環(huán)節(jié)是反滲透，反滲透實(shí)為滲透的逆過(guò)程。自然界有一種膜叫半透膜，它只能透過(guò)水而    不能透過(guò)其他溶質(zhì)。如果將淡水和鹽水這種半透膜隔開(kāi)，淡水會(huì)自然地透過(guò)半透膜至鹽水一側(cè)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為滲透。當(dāng)滲透進(jìn)行到鹽水一側(cè)的液面到某一高度而產(chǎn)生壓力，從而抑制淡水進(jìn)一步向鹽水滲透而達(dá)到平衡，平衡壓力稱(chēng)之為滲透壓。在這種情況下，如果在鹽水一側(cè)加上一個(gè)大于滲透壓的壓力，鹽水中的分子就會(huì)從鹽水一側(cè)透過(guò)半透膜至淡水一側(cè)，這一現(xiàn)象稱(chēng)為反滲透。
從上面的流程可以看出，去離子水設(shè)備處理流程比較簡(jiǎn)單，基本是直線(xiàn)流程，沒(méi)有反饋。
去離子水的應(yīng)用
    結(jié)合目前發(fā)動(dòng)機(jī)工廠(chǎng)及變速器工廠(chǎng)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)德國(guó)清洗機(jī)廠(chǎng)家杜爾的經(jīng)驗(yàn)，去離子水電導(dǎo)率控制在≤50us/cm即可。實(shí)際上我們考慮去離子水設(shè)備規(guī)劃時(shí)有幾個(gè)基本的要求及注意事項(xiàng)：
（1）原水指標(biāo)，原水各項(xiàng)指標(biāo)直接決定后續(xù)設(shè)備的設(shè)計(jì)。
（2）去離子水指標(biāo)，新設(shè)備驗(yàn)收要求≤10us/cm，使用期間控制在50us/cm以?xún)?nèi)，需定期做好保養(yǎng)和維護(hù)。
（3）設(shè)備處理能力，需要根據(jù)具體需求量來(lái)設(shè)計(jì)，特別注意水溫對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)量的影響非常大。
（4）工廠(chǎng)設(shè)備位置選擇時(shí)需考慮好濃水的排放。
    鑒于這些問(wèn)題的存在，去離子水的應(yīng)用就有了實(shí)際的價(jià)值。通過(guò)應(yīng)用去離子水來(lái)彌補(bǔ)各地水質(zhì)及實(shí)際運(yùn)行情況不同給切削液帶來(lái)的不良影響。下面我們將根據(jù)對(duì)去離子水在動(dòng)力總成生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析和研究。
1．在水基切削液控制中的應(yīng)用
以發(fā)動(dòng)機(jī)工廠(chǎng)為例，發(fā)動(dòng)機(jī)工廠(chǎng)主要以機(jī)加工為主，熱處理工藝較少，因此我們更關(guān)注對(duì)機(jī)加工影響較大的水基切削液。
    對(duì)水基切削液穩(wěn)定性的影響的主要因素是原水的硬度及切削液長(zhǎng)期運(yùn)行的累計(jì)硬度。在此，我們以某切削液集中過(guò)濾發(fā)動(dòng)機(jī)工廠(chǎng)鑄鐵缸體加工為例。2006～2009年期間，本企業(yè)使用一款產(chǎn)品其問(wèn)題是使用不足一年，實(shí)際加工不到6萬(wàn)件時(shí)，切削液就會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定分層，補(bǔ)加量急劇增大，消泡性、防銹性能下降，經(jīng)常生菌，機(jī)床表面大量析出物等一系列問(wèn)題。
    鑒于對(duì)切削液自身質(zhì)量的懷疑，本企業(yè)選擇了質(zhì)量較高的產(chǎn)品奎克QUAKERCOOL 3755 BIO。實(shí)際運(yùn)行效果，在使用一年加工20萬(wàn)件時(shí)，硬度迅速上升到1000ppm左右，切削液出現(xiàn)分層問(wèn)題，不得以進(jìn)行半槽調(diào)整，將使用壽命又延長(zhǎng)的9個(gè)月。盡管切削液質(zhì)量已經(jīng)有了質(zhì)的提升，但在Grob機(jī)床刀盤(pán)及其他位置上明顯出現(xiàn)鈣鎂離子析出的問(wèn)題（如圖2），影響設(shè)備的正常運(yùn)行，困擾著企業(yè)生產(chǎn)。
    基于上述現(xiàn)象，工廠(chǎng)與奎克化學(xué)品公司共同研究分析其原因。由于自來(lái)水入口硬度在120～150ppm之間，硬度并不高，切削液自身不含鈣鎂元素，造成乳化液不穩(wěn)定的主要原因是蒸發(fā)過(guò)快（冬季每天補(bǔ)加水量在17～20m3/天，夏季13～15m3/天），造成切削液硬度積累過(guò)快。為此，需要增加一臺(tái)去離子水設(shè)備，以保證切削液運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低硬度積累對(duì)切削液的影響，延長(zhǎng)切削液使用壽命，減少對(duì)機(jī)床及生產(chǎn)的影響。
    實(shí)際使用效果十分明顯，在zui近一個(gè)使用周期中，奎克QUAKERCOOL 3755 BIO未進(jìn)行任何大調(diào)整，連續(xù)使用19個(gè)月加工65萬(wàn)件。更換前，切削液硬度仍控制在300ppm左右，產(chǎn)品未出現(xiàn)分層問(wèn)題，機(jī)床上未出現(xiàn)異常析出。切削液?jiǎn)渭杀窘档?0%～30%。同時(shí)，大大降低了污水處理成本，對(duì)機(jī)床、刀具的影響等隱性成本尚無(wú)法評(píng)估。
     上述情況僅針對(duì)本工廠(chǎng)的實(shí)際情況，我們的控制指標(biāo)是盡量將切削液硬度控制在120～250ppm。如果當(dāng)?shù)刈詠?lái)水水質(zhì)基本正常在120～150ppm，考慮到去離子水產(chǎn)水量的限制及硬度對(duì)切削液消泡性的影響，初配時(shí)建議使用自來(lái)水，當(dāng)切削液硬度上升到一定程度時(shí)開(kāi)始補(bǔ)加去離子水。對(duì)于水硬度較高的北方地區(qū)，同時(shí)氣候干燥水蒸發(fā)較快，切削液初配時(shí)建議部分添加去離子水，從硬度控制的角度對(duì)提高切削液穩(wěn)定性和使用壽命都大有好處。較之集中過(guò)濾，周轉(zhuǎn)率更高的單機(jī)過(guò)濾設(shè)備上去離子水的應(yīng)用效果將更加明顯，如果硬度控制得好，能大大延長(zhǎng)使用周期，減少定期更換的費(fèi)用。
2．去離子水在清洗中的應(yīng)用
    在以軸、齒輪加工為主的變速器工廠(chǎng)里，去離子水的應(yīng)用更多的是針對(duì)清洗領(lǐng)域。
    由于在軸、齒加工過(guò)程中有大量的熱處理工藝，為保證批量生產(chǎn)的質(zhì)量，降低熱處理工藝的廢品率，在工件進(jìn)入熱處理設(shè)備前，需要對(duì)工件進(jìn)行清洗。清洗的目的除了去除金屬表面的顆粒雜質(zhì)外，還要盡可能減少鹽成分的殘留以提高熱處理的質(zhì)量。因而，在變速器工廠(chǎng)里清洗機(jī)多采用去離子水進(jìn)行配液，這樣可以大大降低水中帶來(lái)的各類(lèi)離子殘留在熱處理表面對(duì)熱處理產(chǎn)生不好的影響。
    前面我們提及切削液硬度對(duì)機(jī)床的影響，實(shí)際去離子水對(duì)清洗設(shè)備也是十分有益的，清洗機(jī)由于清洗溫度較高一般在50°～60°，水蒸發(fā)較快。在長(zhǎng)期使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，使用自來(lái)水的清洗機(jī)內(nèi)壁上會(huì)出現(xiàn)明顯的結(jié)垢問(wèn)題。使用電加熱的清洗機(jī)，加熱棒也會(huì)由于水垢長(zhǎng)時(shí)間累積造成加熱棒燒毀。
3．去離子水對(duì)防銹的影響
    由于防銹涉及的因素很多，如濕度、電解質(zhì)、工件表面清潔度和包裝等，單純從水的角度而言，去離子水由于其電導(dǎo)率低以及水中氯離子、硫酸根離子的含量都大大低于自來(lái)水，因此其對(duì)防銹工作是有好處的。但由于防銹影響因素較多，因此去離子水對(duì)防銹性的影響體現(xiàn)的并不十分明顯。但針對(duì)廣大南方地區(qū)及沿海地區(qū)，特別是長(zhǎng)三角地區(qū)黃梅雨季期間，除潮濕外自來(lái)水氯離子含量也會(huì)明顯上升，造成在制件（特別是鑄鐵件和鋼件）、成品件生銹等問(wèn)題，使用去離子水還是有一定的作用。
結(jié)語(yǔ)
    去離子水對(duì)動(dòng)力總成企業(yè)中切削液的應(yīng)用與控制發(fā)揮著重要的作用，也將更廣泛應(yīng)用于各大機(jī)加工廠(chǎng)。在我公司使用去離子水取得一定效果后，上海大眾和一汽大眾的發(fā)動(dòng)機(jī)工廠(chǎng)也相繼將去離子水設(shè)備放入過(guò)濾設(shè)備整體規(guī)劃中，以保證水基切削液在實(shí)際運(yùn)行中的質(zhì)量，提高運(yùn)行效率，減少消耗和污水排放。但需要注意的是，在應(yīng)用過(guò)程中，需要專(zhuān)業(yè)人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和分析，避免出現(xiàn)使用誤區(qū)。