在车、铣、钻、磨等金属加工过程中,由于金属切削液的使用,会在空气中形成大量的油雾颗粒。这种现象使得工人呼吸区域中的空气质量问题受到广泛关注。

因为长期暴露在这种油雾中对工人健康十分不利,而据美国职业安全与健康国立研究所 (NIOSH)统计,每年暴露在工业金属油雾中的工人多达120万……因此,工业金属油雾的研究和控制是非常必要的。

1、工业油雾的产生机理

为了有效地润滑、冷却和清洗,金属切削液在使用过程中要经历泵循环、喷射与高速旋转的刀具或工件激烈撞击和高温蒸发等过程,这就决定了其油雾产生的原因非常复杂,机械、物理和化学的因素互相交织,共同作用。

但是,并非所有因素都对油雾的产生具有决定性影响,加工过程中金属切削液油雾的形成主要可以归因于两种机理,雾化和蒸发。

雾化是机械能转化为液滴表面能的过程,主要是由于液体对机床系统内的固定及旋转单元的激烈冲击 ,被其打碎,形成细小液滴漂浮在工作环境中;蒸发的发生是由于切削区产生大量的热,这些热量传入切削液,使它的温度明显高于饱和温度,在固一液接触面上就发生沸腾并产生蒸汽。这些蒸汽随后以周围空气中的小液滴或其它粒子为核心凝结 ,形成油雾。

2、工业油雾的存在形式

金属切削过程可以产生以下三类油雾:

(1)由喷射冲击产生的干净油雾 ,不含固体粉尘;

(2)因加热或高速切削的高温导致蒸发或灼烧而产生的烟雾;

(3)磨削时金属切削液喷射产生的含磨削粉尘的油雾。

油雾产生的方式不同,其颗粒直径范围也有较大区别。一般情况下,机械雾化过程产生的油雾主要以液滴形态存在,液滴直径范围较宽,通常为2~10um。蒸发产生的油蒸汽在冷凝过程 中也会形成直径非常细小的冷凝悬 浮体,粒径通常为2um以下。

医学研究证明,油蒸汽和大颗粒液滴对人体肺部的危害相对较小。以油蒸汽形态存在的油雾被吸入肺部又被呼出,它们并不会被肺泡捕获,而大颗粒的油滴无法通过鼻子和支气管进入肺部。只有以液滴形式存在,且直径小于5um的油雾颗粒才能顺利到达肺泡,并在肺部沉淀,从而对人体造成较大的危害。

3、工业油雾主要有下面几方面的危害:

1.生产过程中,工业油雾温度高,油雾容易裂变成丙烯醛、苯并芘及环芳烃等有毒有害物质和异味,直接对生产人员产生致变、致畸、致癌作用,油雾本身对车间内工人健康也有不良影响,导致一些呼吸道疾病如肺炎、支气管炎、哮喘以及接触性皮炎等疾病。

2.车间里的油雾会对刀具产生危害,减少其使用寿命。

3.雾状物在空气中弥漫,长时间会导致机床电路系统、控制系统故障。

4.油雾直接排放在空调车间内,会损害机械加工车间空调系统内的过滤网,降低空调能效和空调使用寿命,增加空调运行费用。

5.油雾直接排放到大气中也会对环境造成影响,是粉尘颗粒物和雾霾的产生原因,而且有可能制造火灾隐患等安全问题,在我国每年都有大量的工业粉尘颗粒排放到环境中。

因此,为了改善车间内生产人员的工作环境,满足国内众多机械加工车间精密加工湿度、温度及净化要求,保证机械加工质量,降低通风空调能耗,开展工业油雾净化装置的研发工作,具有广泛的实用性和实践意义。并且,工业油雾净化装置具有较高的经济效益,由于机械加工车间使用油雾的广泛性,高效可靠节能型油雾净化装置具有广阔的市场前景。净化装置运行能耗降低,符合国家节能减排的政策引导,对于企业来说,不仅符合企业以人为本的经营理念,树立更好的企业社会形象,还能间接提高车间周围社区环境质量与人们的生活水平,所以工业油雾净化装置具有长远的社会效益。
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