图1  切削液的使用成本与总成本的关系

与干加工和最小量润滑的思路不同，福斯认为，用纯油性（多功能）产品取代乳化液，无论从技术还是经济性的角度考量都更具合理性。实践验证，福斯的“All-in one的切削油/液新哲学”不仅能给生产企业带来成本的有效节约，同时，还能有效改善生产环境。

切削油/液是发动机生产过程中使用的重要工艺介质，在切削过程中起到冷却、润滑、清洗和防锈的作用。最初，生产企业考虑用纯油性产品替代传统的水溶性切削液通常是基于综合使用成本的降低。这是因为，金属加工液的使用成本，包含维护费用和废水处理费用，占到总生产成本的5%～17%。

福斯曾经对发动机生产过程中用到的切削液的生产成本进行过系统分析，以本文中涉及的发动机工厂为例，切削液的使用成本与总成本的关系如图1所示，从中不难发现，用于购买切削液的费用仅占全部制造费用的1.2%。而对于不同的加工工艺，切削液的使用成本是有所不同的，图2所示为以铣加工为例的切削液使用成本与总成本的关系。

仅从技术和经济的角度出发进行考虑，金属切削液的综合使用成本是选用哪种产品的主要考虑因素，但并不是选用油/液的惟一标准，事实上这一决策过程要复杂得多。近年来，切削液及其使用越来越多地受到相关法律的制约，特别是出于环境保护和职业健康方面的考虑。由于各国在相关法律上的严格约束导致了使用切削液的成本大幅度上升，为了保持其在国际市场上的竞争力，生产企业不得不尝试备选方案或更具成本优势的方案。

图2  以铣加工为例，切削液使用成本与总成本的关系

可供选择的方案

就目前来看，可供生产企业选择的方案大致有三种：干加工、最小量润滑以及用纯油性产品取代乳化液。干加工曾经被认为是最具有吸引力的解决之道，因为干切削过程中不需要使用切削油/液。但是，最近的研究表明，干切削还是有很大局限性的。到目前为止，普遍认为仅有10%～15%的“湿”加工过程可以完全被“干”加工所取代。而有意思的是，绝大多数的干加工也使用着最小量润滑（MQL）装置。事实上，若将一台现有的设备改变为干切削或最小量润滑，从经济性和技术角度考虑都是十分困难的。这些困难包括：如何将切屑带走，如何冷却设备和工件，如何保证加工件的公差尺寸。

与干加工和最小量润滑的思路不同，福斯认为，第三种选择无论从技术还是经济的角度考量都更具合理性，即将目前使用的切削润滑系统改用油润滑。

“油”代“水”的可行性

应用和技术研究都表明，在不改变目前工况的前提下，超过90%的加工完全可以用“油”代“水”完成。

当然，使用切削油也有着一定的风险，比如油具有易燃性，燃烧甚至在空气中能形成爆炸性混合物。因此，使用切削油需要采用相应的预防措施。具体来说，对于相对密闭的设备需要加装预防爆鸣的装置（如膜、帘布或挡板），对现场操作人员进行防护。除此之外，还需要采取一切可行的预防措施，比如，干粉灭火器或二氧化碳自动灭火系统，同时严格控制进入或逃生通道。表简述了在对现有设备不进行大面积升级改造的前提下，用“油”取代“水”的优点和不足。

图3  机床设备中使用着多种润滑油和金属加工液

随着新材料的不断涌现（比如镁含量超过90%的镁合金材料），低粘度油品得到越来越多的应用，使得润滑油供应商不得不更多地关注低粘度油品的防爆性能。

当传统的矿物油粘度下降的时候，油品会挥发得更快，导致其在低温下的可燃性增加。切削油供应商最近的一系列试验证明，油品发生爆炸的风险与油品的某种性质有关，如形成油雾的趋势、油品的沸点和闪点。也就是说，如果切削油形成油雾的趋势下降或油品的沸点和闪点升高，着火的风险就会下降。例如，使用特殊低挥发基础油和抗油雾添加剂的切削油产品，其易燃性较普通切削油降低90%多。

多功能纯油产品在发动机制造中的尝试

1. PLANTO项目在某柴油机厂的实践

通常，机床制造商要在其机床上使用6种不同的润滑油（液压油、导轨油、齿轮油和润滑脂等）及金属加工液，如图3所示，从而给生产企业带来诸多问题：

（1） 较高的产品储存成本。多达30种不同的在用润滑油产品，存在由于库存最小化带来的供应短缺问题或库存过多而带来的产品过期问题。备件的通用化越强，库存里需要准备的备件数量就越少，备件也就越能够及时地得到补充。

（2） 由于在生产中使用多种不同润滑油，会带来由于油品混淆和错误使用的风险，导致损坏机床和生产中断，产生额外的成本。

图4  用ECOCUT HFN多功能产品后总操作费用的下降

（3） 液压油和导轨油的泄漏会污染水溶性的金属切削液，导致乳化液变质和寿命缩短。加工液中含有多达50%以上的浮油，其结果之一便是刀具寿命大大缩短。

（4） 可能存在工人对乳化液的过敏反应。

（5） 由于乳化液频繁更换带来的废水处理费用居高不下。

某柴油机厂应用福斯提供的基于合成酯技术的PLANTO家族（Planto Family）产品，包括：液压油Plantohyd S、齿轮油Plantogear S、导轨油Plantolube CGLP 220S、润滑脂Plantogel 000 S和加工油PLANTOCUT 5S。三年的实践结果表明：与传统的切削液或切削油比较，PLANTO合成酯家族产品使该商用柴油机厂切削液的使用成本降低了60%。

2. ECOCUT HFN项目（Multifunction Oil，多功能油）在某乘用车发动机厂的实践

1994年，德国某公司决定在德国本地修建一座新的发动机工厂。最初的设计产能是1100台/天，随着市场需求的增加日生产量逐步提高，到最后一次产能提升为1600台/天，而下一个目标将是1750台/天。同时，工厂对环境的要求是有清洁的排放。

最初，福斯计划在设备液压系统中也使用与金属切削过程同样的切削油产品。因为，这样操作可以彻底解决由于设备漏油产生的液压系统与切削液供给系统的交叉污染问题。然而，在实践中发现，由于金属切削油的粘度很低，从而导致后续问题无法有效解决，最后不得不放弃了这一想法。取而代之的方法是，将40℃粘度为10mm2/s的产品用于切削，粘度46mm2/s的产品用于液压系统。虽然液压油漏入切削油中会增加切削油的粘度，但在实际生产过程中，当切削油的粘度增加到13.5mm2/s之前系统仍然能很好的运行。

13.5mm2/s的上限决定于切削油的过滤系统，过滤系统的设计上限为能够处理40℃粘度不超过13.5mm2/s的油品。

对比同一集团下另一家规模相当的发动机工厂所使用乳化液产品的状况，用一种润滑油代替10种不同的润滑油从而降低了库存成本。如图4所示，使用福斯多功能油工厂的刀具使用寿命延长了10%，停机时间降低了10%，拥有超过95%的生产效率。由于从清洗液中分离纯油十分容易，清洗过程的成本也降低了。ECOCUT HFN 10 LE初次装入后无需更换，只要补充带出损失。同时，不会给工人带来皮肤刺激和过敏反应，大大降低了对人体健康的伤害。

结语

面临资源和能源日益枯竭、生态环境日益恶化的压力，在经济全球化与技术创新能力为少数国际领先的汽车制造企业集中和垄断的大背景下，国内发动机制造企业如何在专门化和简约化的生存竞争模式中胜出？作为油品和服务的综合供应商，如何适应制造企业在新材料、新设计和新工艺等方面不断提出的新需求，通过技术创新和技术进步（发展模式、寿命、应用、管理和回收处理等专门过程）与制造企业共同提高核心技术竞争力，是我们共同面临的新课题。

作为全球最大的独立润滑油供应商和引领润滑技术发展的企业，福斯油品集团早在1988年就进入中国市场，产品线几乎涵盖了包括金属加工液在内的各种润滑剂产品。福斯在中国的成功与中国汽车工业的发展有着密切的关系，福斯认为，自己有义务将其在国外取得的最新研究进展和成功经验引入国内与业界分享。实践验证，福斯的“All-in one的切削油/液新哲学”，不仅能给生产企业带来成本的有效节约；同时，生产现场的健康、安全状况也大为改善。