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乳化切削液冷却剂的注意事项

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2018.10.11
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乳化切削液冷却剂的注意事项
补充汽车的发动机油很容易,补充大量未乳化的金属加工液是否也很简单?Alan Cross表示,这是需要技巧的。具备一定技术和工具的机器操作员可以学习在每天需要时批量制备稳定的水包油乳化剂。但是,急于求成和不恰当的混合会使你面临许多失败。

Houghton International的高级项目工程师警示道,形成不良的金属加工冷却剂会在各个方面导致失误。整个批量都会不稳定,所形成的不恰当油滴尺寸会导致工具破损,从而可能产生油泥或形成硬水肥皂,而且泡沫会越来越多。过滤系统可能会过滤掉所需添加剂,残留物和腐蚀物会沉淀,而碎片会漂浮在表面而不沉积。总之,这就是一个噩梦。

乳化液起泡

                                                                          不恰当的冷却剂混合会产生肥皂或泡沫

Cross近期在明尼阿波里斯一场行业会议中表示,用户可以通过了解这些液体的两个主要成分——油和水——来避免这些风险,并且适当采取措施分离和混合油水,尤其是在补充系统每天用于蒸发、泄漏或正常使用的损失量时,这个措施更加重要。

当然,油水并不会真正的相容,但油滴可与化学物(乳化剂)同步,作为微小的乳液颗粒整齐地悬浮在水相中,直径仅为2或3微米。他强调,适当的稀释和混合是这种平衡现象的关键。“应该将产品添加到水中,而不是将水加入产品。向产品中添加水可形成逆转乳液,油层会漂浮在水状、不易散的冷却剂上。

终端用户通常会处理三个冷却剂浓缩物系列。可乳化油,也称为可溶性油,是含有50%至85%油(石油或植物油)的浓缩物。与水混合后,它通常看起来是乳白色或不透明的。半合成浓缩物含有5%-50%的油,混合形状为不透明或半透明。他解释说,“真正的合成”仅仅是一种化学物质的混合物,完全不含油。
               切削液
所有这三种类型都含有乳化剂、缓蚀剂、消泡剂、染料和其他有用成分,并且随时可以混合,水与浓缩物的比例范围从4:1到20:-1,这取决于实际应用情况。

“浓缩后,水是最重要的材料,”Cross 5月份在美国摩擦学者与润滑工程师协会的指导性演讲中说道。“大约80%到97%的工作流体将是水,因此水质非常重要,硬度是第一要素。”

硬水含有大量溶解的矿物质,如钙(Ca)和镁(Mg),它们与冷却剂中的物质结合形成肥皂和残渣。这些肥皂确实提供润滑性,但硬度离子也与乳化剂相互作用,并降低产品的乳化和长期生效的能力。

总部位于宾夕法尼亚州诺里斯敦的Cross敦促道,“相反,如果使用纯净水,更容易混合,会获得更小的粒径和更好的湿润度和渗透性。”纯净水的其他优点包括对细菌和真菌有更大的抵抗力;腐蚀更少;所用浓缩物减少;雾气更少;整体稳定性更好。他警告说,用户需要意识到净化水的潜在缺点:在某些操作中,它可能会缩短工具寿命(正如他与他的同事John Burke先前在STLE会议上提出的攻丝工具测试数据所示)和增加泡沫。Cross表示,正确的配方有助于避免这些缺点。

“另一个考虑因素是当冷却剂蒸发损失时,只有水蒸发,水中的所有物质都保留。因此,如果只补充水,就会增加每一步的硬度。”他展示了如何通过反复循环蒸发和淡水混合提高乳状液的硬度:一种优质乳化油起初为每升120毫克硬度离子,但只添加水硬度迅速增长到10倍,分裂乳液。

Cross提醒说,当混合乳化剂时,操作员还需要注意流体的起始温度(浓缩物和添加水也是如此)。较高的温度会使乳化更简单和更快,而冷的流体需要更多的混合时间形成乳化剂。这在冬季非常明显,因为取水温度会非常低和/或桶可能存放在不保温的空间。那么需要先加热。他表示,“如果你使用温水和温度较高的产品,它有助于获得良好的乳化剂。”大约10到15摄氏度(50华氏度)是一个很好的起点;23度(74华氏度)会更好。

一旦理解了水和浓缩物变量,接下来的步骤是配量和混合,可以通过一系列技术和设备进行配量。“一种常用的方法是虹吸比例混合器,它使用文丘里效应将产品吸引到流动的水流中。”Cross表示,虹吸比例混合器成本相对较低且易于使用,但可能会导致结果不平衡。

另一种更精确的配量选择,是容积式比例混合器,约为1000美元或更高。Cross说,这种装置使用水驱动活塞从滚筒中抽出产品并以稳定的速率将其注入水流中。优点包括稀释非常一致,但它确实需要比虹吸比例混合器更高的资金投入。用户应该研究各种可用的装置,同时考虑自身需求、流速、产品粘度和稀释比,并且了解各种化学兼容性。

“最后,你也可以手动添加,这种方法同样也很简单,”他继续道。“产品被物理性倾倒在工作冷却液中。这种方法的好处在于不需要资金投入,而缺点是它非常不一致,需要工人处理沉重的桶装和袋装产品,大多数倾倒区缺少快速混合乳化剂的剪切能。

他强调说:“配量不是混合!在配量后,产品和水仍然需要充分混合以获得稳定的乳化剂。无论你使用什么样的混合搅拌,都需要在配量后尽快完成搅拌。”

许多操作人员通过将浓缩物在一个小容器或水箱中“预混合”,并用螺旋桨或其他混合器不断搅拌来获得混合物;然后可以将预混合物泵送到主罐中以获得所需的最终浓度。Cross表示,如果方式恰当,这种方法效果很好,“但如果预混合没有成功,可能会制成质量差的乳化剂或形成逆转肥皂。”如果在这一关键步骤发生疏忽,可能会形成厚重的泡沫或反转油层,会顽固地停留在水相顶部。


操作人员可以采用各种混合策略来乳化产品。流线混合器。Cross建议道,“如果使用流线混合器,请将其安装在配量装置的排放侧。这个机器会进行高剪切,类似于高速搅拌器或定子。”

机器泵和过滤器。离心泵可以在泵送过程中帮助混合和乳化产品。稀释的冷却剂应送入机器泵的进口侧。 “你还要确保将浓缩液送入过滤器下游系统的清洁侧,以减少过滤器中的组分损失,”他建议道。

静态混合器。他说,许多商店也使用静态混合器,结果各不相同。这是一系列在管道内部的挡板,可以在流体流过时产生湍流。静态混合器通常在配比器后立即安装,挡板有各种形状——带状、螺旋锥、螺旋状、十字交叉等。Cross表示,静态混合器可以产生足够的湍流来混合合成冷却剂,但可能对高含油量的润滑剂效果差点。

反复实践是最重要的规则之一,Cross说,“应该将产品添加到水中,而不是添加到冷却剂中。你会发现,在100%的液体补充之前,浓度会非常高。但是如果你在冷却液中加入产品,就需要更多的时间来混合并制成乳化剂。”


混合冷却剂小贴士
Alan Cross提供的冷却剂混合小贴士会使混合进行更加顺利:
•在水中加入冷却剂浓缩物而不是在冷却剂中加入水。
•如果在补给冷却剂中加入浓缩物,需要花多点时间混合使乳化剂完全成形。
• 浓缩物配比不当可能导致潜在的不稳定性。 如果预算允许,请使用容积式比例混合器进行配量。
•配量不能混合!配量后的不恰当混合会导致乳化效果差。
•水的质量严重影响冷却剂的长期稳定性。请使用优质的补给水。
•流体温度会对配比装置和混合时间产生不利影响。避免混合非常冷的产品和水。温度高的材料(50华氏度或更高)混合更好、更快。


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