图1  宝马斯太尔曲轴线

采用多功能润滑剂以避免不相容问题在过去早已被人们提出，但在金属加工业中只有少数成功的应用案例。究其主要原因是只用一个产品体系来适应对用液性能的各种不同需要。主要由不相容金属加工液的相互作用产生的成本是一个未经利用的潜在节约之道。现在新一代多功能润滑剂不仅作为水溶性而且作为非水溶性金属加工液和液压液在综合应用方面取得了突破。

在生产中采用多功能润滑剂是一种减少金属加工厂不同润滑剂彼此之间界面问题的可能途径。一台机床内的不同摩擦区域，需要不同的润滑剂。

当两种不兼容的介质彼此接触，并且由于这一接触或混合导致性能方面发生变化时，界面问题就会出现，这对于工艺结果和成本的影响可能会是巨大的。对这些不兼容性问题的解决方案可以是一种能适应上述应用的多功能润滑剂。

多功能油的定义

多功能油一词表示这是一种可以应于各种应用场合的产品。对于金属加工业，这一词汇有两种基本的不同定义：非水溶性产品系统，具有相容性基础油和添加剂，用作液压油、导轨油、主轴油和加工油。缺陷是仅有一个粘度级一般不会适应各种应用场合，这意味着必须使用多产品系统，这样当大量油品泄漏进来时加工油会出现粘度变化；水溶性产品系统，当不与水混配时可用作液压油，当与水混配时可用作金属加工乳化液。缺陷是导轨和液压油需要不同的粘度，这样就需要多产品系统，但在添加不同粘度的多功能油时乳化液的产品性能没有变化。

目前并没有通用有效的多功能油规范或标准。由德国工业润滑剂消费者联盟于1991年提出的基于DIN 51 524 T2的规范计划尚未通过，也未对任何标准产生影响，其主要原因是这一课题的复杂性和当前使用经验的缺乏。

图2  曲轴线结构图

多功能油的组成和性能

1980年代“水溶性液压油”的首次开发显示出多功能油的实际使用困难：一方面是机床液压系统的完整产品要求；另一方面是针对切削工艺的具有完全不同架构的冷却液产品性能，这两者彼此不兼容。

如果考虑水溶性金属加工液的次级要求，主要是防锈性和生化稳定性必须用到多种化学物质，会使液压系统产生问题。水溶性冷却液具有的性能：生化和物理稳定性；对健康无害；防锈性好；消泡性好；残留性能好；储存稳定性好；机床材质相容性好；易于处理和排放（超滤）。

对使用广泛的高技术多功能油的要求可以总结为4个基本特性：原料具有良好的热稳定性和抗老化性；使用非生理有害物质；高性能基础油；原料选择考虑健康安全和环保，如生物降解性。

“酯基双组分系统”是具有一个通用添加剂组分用于水基系统，并且具有不同粘度和配置的一系列相容性可乳化高性能油品。

该系统的基本产品是40℃、粘度为46mm2/s的HVLP-D液压油。“液压油”，如同本系统所有其他产品一样，是一种稳定的油/水乳化液，这样各种多功能油的泄漏，例如进入水溶性冷却液，不会导致性能上的明显变化。

应用可能性有无数多，正如我们今天知道的，实际应用不仅带来经济收益，而且部分会产生令人惊异的技术优势。双组分多功能油（MPO）的应用领域：导轨油、淬火液、纯油、切削液、液压油以及清洗剂。

HYCUT多功能油系统应用案例

HYCUT多功能油润滑系统由兼容性金属加工液和大多数不同应用领域的机床润滑油组成。这是一种酯基双组分产品体系。采用HYCUT系统可以实现惊人的经济效益，最明显地体现在发动机部件加工中。多功能油在一家新的宝马曲轴生产厂的应用已获得令人瞩目的成本节约。设计新生产线时考虑兼容性润滑剂可使投资和运营费用显著减少，生产线加工中的废液量和资源消耗更低。

在奥地利斯太尔市的宝马发动机公司，1982年以来一直为宝马汽车生产汽油和柴油发动机。零件的机械加工，如缸盖、曲轴箱和曲轴，占工厂产量的很大一部分。由于这一原因，在所谓的金属加工液集中厂主要使用水溶性金属加工液。

在斯太尔，HYCUT多功能油润滑概念在多种加工工艺中得到了根本应用。HYCUT系统主要用作铸铁和铝加工的金属加工乳化液。这包括各种工艺如珩磨、钻孔和螺纹加工、铣和车加工。

除了作为冷却乳化液的广泛应用领域，HYCUT产品还可以用作非水溶性切削油和磨削油。这避免了因使用传统润滑剂与水性或油性介质混合时可能产生的任何问题。当油液中带入水性介质时，即使含水量比较低，也可能导致功能丧失。如果水基工艺介质混入油，其应用性能会发生负面变化，水性介质的寿命会缩短。

用HYCUT多功能油润滑概念解决界面问题的一个案例是斯太尔的曲轴机械加工工艺。在引入新系列6缸发动机生产的过程中，新的曲轴生产线于2004年在斯太尔开始调试（图1），现在已进入满负荷生产。

宝马发动机工厂曲轴生产线的布局设计具有频繁变更加工油和乳化液的特点。基于HYCUT多功能油系统的高节省潜能和可靠性经验，设计人员决定在新线上运用HYCUT产品，并将生产链设计加以优化使之适应兼容性润滑液的性能。

这就使宝马的规划主管得以显著减少投资额。布局框图（图2）显示了各个加工站以及所用工艺介质的类型。HYCUT乳化液用于车/铣、切割和钻孔工艺。深孔钻、CBN磨削和砂带磨削线精加工的运行是由加工油HYCUT SE 12完成的。

兼容性和合理循环使成本降低

水溶性和非水溶性介质的100%兼容性使曲轴生产中水/油界面之间不会产生不相容问题。因此就可以省掉3台中间清洗机，而这在使用传统介质的情况下是必须要安装的，这就大大降低了投资成本。另外的优势在于对剩下的中间清洗机所产生清洗液的回收利用。在感应淬火站之前会使用不含油HYCUT产品。

HYCUT深孔钻油在清洗介质中乳化。这一工艺会生成有用的高性能金属加工乳化液。

由工件控制，回收清洗液不断返回到乳化液加工站中，同时新鲜清洗剂得以补充。除了废液量的明显减少以外，清洗效果也会得到改善，因为清洗液始终处于良好状态。

另一个亮点在于粘附在切屑上的深孔钻油作为乳化液原液的回收利用。出于这一目的，覆盖有油的切屑被运到乳化液加工厂，粘附的油被冲洗下来并在水溶性金属加工液中重新使用。无需单独处理，切屑实际上已不带油，可以售出获得高额利润。经过3年的运营，曲轴生产线的资产负债表将会显示出非常乐观的数字。采用兼容性和合理循环已经达到了投资成本降低、工艺安全改善的结果，并且与传统产品相比，液耗减少。

总之，在新生产线规划阶段，考虑使用HYCUT系统具有令人信服的理由。