PAG淬火液,是由聚烷撑乙二醇(Polyaleneglycol)聚合物加添加剂中的水溶剂的水溶性
淬火介质。聚烷撑乙二醇是一种
环氧乙烷和
环氧丙烷的共聚物,简称PAG。
发展历程
PAG淬火剂是当前国内外使用的最普遍和使用效果最好的水性淬火介质。这类淬火介质在上世纪80年代中期开始进入我国热处理行业。因为实际生产应用效果良好,很快就在一定范围内推广开。但也出过这样一类问题:一些工厂开始时用得好,有的甚至发表了文章。但过了不久,采用的相同的浓度,却有少量工件淬裂;继续用下去,淬裂的比例还逐渐增多。找不到淬裂的原因,最终不得不停用。究其原因,是不了解PAG淬火液在使用中的变化规律,因而没能采取相应的应对措施。
变化的原因
淬火液中的PAG聚合物本身相当稳定,在一般的使用条件下几乎不会被氧化分解,也不会和遇到的酸碱物质发生反应。那么,问题出在什么地方?后来,经过研究发现,上面谈到的问题,实质上是使用中的有效浓度的测定方法问题。
PAG淬火剂是以PAG聚合物为主,加上其它提供辅助性能的添加剂而制成的。在工件淬火过程中,工件周围的液温一旦升到溶液的浊点以上,PAG聚合物就从溶液中脱溶出来,以细小液珠形式悬浮在淬火液中。悬浮的PAG液珠一接触到红热工件,就靠其非常好的润湿性粘附到工件表面上,成富水的包膜把工件包裹起来。PAG淬火介质就是靠这种包膜来调节水的冷却速度,避免工件发生淬火开裂的。工件冷却下来后,黏附在工件上的聚合物又会回溶到淬火液中。回溶需要时间,而生产中往往等不到聚合物回溶干净就将工件从淬火液中取出。这样,工件带出的液体中PAG聚合物含量往往高于所用淬火液中的含量。长期、大量工件淬火后,淬火液中PAG的相对浓度就必然逐渐降低,而其它添加剂组份的浓度却逐渐相对升高。因为只有PAG才有调节水的冷却特性的作用,它的浓度降低就相应降低了淬火液调节冷却特性的能力。由于一般工厂都采用折光仪来测定淬火液的总浓度,所以,在相同浓度上,使用久了的PAG淬火液冷却速度更快,成为引起淬裂的原因。
解决这类问题的办法,一是改进浓度检测方法,最好是用冷却特性测试仪来调控浓度;二是发现工件的淬火硬度升高,就适当提高淬火液的折光仪浓度,来保证工件不淬裂。
此外,为了减缓有效浓度降低的速度,可以设法延长工件在淬火槽中的浸泡时间,并对工件上带出的淬火液做及时的清洗,而后将清洗用的水补充进淬火槽中。这样做也能减少淬火剂的消耗。
由于水是其中的第一大组份。而水在热处理生产中特别容易挥发。所以水溶性淬火介质的有效浓度测量问题都非常重要。PAG类淬火介质可以用折光仪法检测浓度,但它不适于用比重法测量浓度。因为测量时不同的温度会影响测量结果,带有温度补偿数显折光仪PAL-1能保证测量的精度。聚乙烯醇类淬火介质不适于用比重法,也不适于用折光仪法测量浓度;因此很难做到现场浓度调控。无机盐水溶液的浓度检测既可以用折光仪法,也可以用比重法。所有水性淬火液都适宜用冷却特性仪来控制浓度。但采用冷却特性控制浓度不仅需要配备冷却特性测试仪,还需要相关的应用技术和分析能力。
维护与管理
淬火介质在使用过程中都会受到污染。包括内部和外部的污染。
1.内部污染
1.1自来水的污染。自来水的污染是不可避免的。
1.2 不均衡带出引起的污染。淬火冷却后期,工件表面温度下降到逆溶点附近(74℃),工件表面所沾的淬火剂原液(聚烷撑乙二醇),就会慢慢回到工作液中。回溶时间越长,工件的表面残留就越少。由于聚烷撑乙二醇是淬火剂的主要成份,如果带出量太多,久而久之就会引起淬火液组分失调。
解决的方法:
A.延长回溶时间,让聚合物完全溶解于工作液中,当温度低于74℃时,聚合物就会溶解于水中。
B.在保证工件不会淬裂的前提下加快淬火液的流速。
C.淬火结束,工件出水前可摆动几次。
D.如果个别工作表面残留较多,也可以用清水冲洗后将溶液再倒入工作液中。
1.3 PAG聚合物变质产物的污染。
2.外部污染
外部污染主要有工件带入的
氧化皮、灰尘、油类等。氧化皮等比重≥水的不溶物(淬火液密度与水相当),沉入槽底,其存在一般不影响浓度测定和冷却特性,只要定期过滤去除,就能保证正常生产。
对于外来污染,比较难处理的就是油。油污染通常来自工件上的切削液、设备的润滑油及液压油等,由于油密度比水小。所以油一般都会浮在表面或乳化到水溶液中。浮在表面的油不影响
淬火液的冷却特性,但可能妨碍操作和浓度测量。当受到比较强烈的机械搅动或淬火液中带进了肥皂和洗涤剂时,这些油就容易被乳化到淬火液中。乳化进去的油一般不影响淬火液的浓度测量值,但会稍微增大低温时的冷却速度,有可能因油污细菌分解而变臭,同时淬火液变黑。经验表明,由于污染引起的发臭和变黑都不影响淬火液的冷却特性,也不影响测量结果。
淬火液消除油污染的方法是,首先设法不让油进入淬火液中,然后是及时清除淬火液上面的浮油,最后是打破油的乳化状态并加以清除。
使用注意问题
夏天到了,PAG淬火液维护不当是很容易变质的,这就需要使用用户注意,要定期搅拌,在不干活的情况下,一天最好搅拌一次,根据淬火液的多少确定搅拌时间。另可添加防腐剂,定期可向厂家邮寄样品进行测试。其它季节同样也要注意。