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金属工艺油液泡沫的产生,测试,解决,

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金属工艺油液泡沫的产生,测试,解决,

分类:
常见问题
来源:
2020/03/05 14:59
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泡沫是怎样产生的呢?乳化油(常被误称为可溶性油)和半合成金属加工液至少含有50%的油。
 
为了平衡配方,还会加入水和功能性添加剂。乳化剂被用于维持乳化稳定性。各种化学物质——包括酰胺类、醚羧酸盐、醇醚和磺酸盐——被用作乳化剂。
 
乳化剂的选择一般由金属加工液的亲水亲油平衡值(亲水和亲油分子的比值)决定。油溶性乳化剂的亲水亲油平衡值一般是1到6。水溶性乳化剂的亲水亲油平衡值范围是6到13以上。
 
一般需要至少使用两种乳化剂来达到6到12的亲水亲油平衡值。(如果加工液的水-油比值增加,那么它的亲水亲油平衡值也需要更高。)
 
稳定的乳化性能确保金属加工液性能的发挥——直到乳化性变得不稳定。水的硬度(钙离子和镁离子的浓度,即ASTM D1126方法中测得的碳酸钙浓度)是影响终端稀释金属加工液的起泡情况的关键因素。如果金属加工液由软水(碳酸钙浓度低于50毫克/升)稀释,那么它比由硬水(碳酸钙浓度处于50毫克/升到150毫克/升之间)稀释的加工液更容易起泡。水的硬度如果大于150毫克/升,那么氯和硫的浓度足以引起腐蚀问题。
 
导致金属加工液形成泡沫的其他因素包括:
 
金属加工液浓度过高。用于特定终端稀释情况的乳化剂的浓度过高。
 
偶然性吸入空气。油罐中的金属加工液含量过少或管道破裂,导致空气进入循环金属加工液。
 
金属加工液喷嘴的喷量过大、系统存在急转管道弯道或金属加工液回流阀位置太高。
 
 污染。地板清洁剂、洗涤剂和其他去污液在金属加工液中可以产生稳定的泡沫。
 
当金属加工液表面形成稳定气泡,此时泡沫形成。在许多金属切割和成型加工中,水溶性金属加工液常被用于冷却和润滑刀具、工件的接触面。循环金属加工液还会将金属废料(碎屑)传送到系统的固定位置,位于此处的碎屑和其他污染物都会被移除。
 
为了确保金属加工液的冷却、润滑和传送功能有效发挥,它们的循环速度一般在100加仑/分钟(378升/分钟)到300加仑/分钟(1100升/分钟)之间。
 
定向喷嘴用于喷洒金属加工液到刀具-工件的接触面上。离心泵带动加工液在系统中循环。这些过程都有可能导致加工液吸入空气和升温。
 
如果泡泡的状态不稳定,那么它们很快就会破掉,导致产生对人体有害的油雾。(参见ASTM E2889《在金属切削液环境中控制对呼吸道危害的标准规程》)稳定的泡泡会聚集成泡沫,这种现象对洗泡泡浴来说当然是一件好事,但是在金属加工过程中却会带来问题。
 
因为泡泡中携带空气,而空气的热传导性很弱,因此泡沫会影响金属加工液的冷却性能。空气的润滑性也很弱,所以泡沫也会影响加工液的润滑性。
 
如果不控制起泡,那么金属加工液系统将会溢流,离心泵会出现气蚀(起泡破掉时会损害气泵叶片)情况,妨碍机械师观察金属加工操作。
 
为了控制起泡,金属加工液生产商在配制时加入了抗泡剂。油罐中也会加入抗泡剂,以控制循环加工液起泡。
 
ASTM D3601是一个振荡测试,把200毫升的终端稀释金属加工液放入一个0.5升的大口玻璃瓶,然后置于25℃(77℉)的环境中。在10秒内将玻璃瓶强烈振荡40次,接着测量金属加工液和泡沫的总高度。静置30秒直至泡沫消去,然后再次测量高度。振荡测试须模拟低剪切条件。但是,用户发现无法在车间中使用此法准确检测出加工液的起泡倾向。
 
ASTM D3601测试法无法提供足够的剪切力来检测正在使用的金属加工液的起泡倾向,而ASTM D3519测试法则产生太多的剪切力。
 
在此法中,200ml的终端稀释金属加工液在25℃下被倒入玻璃瓶,然后以4000到13000转/分钟的转速搅拌30秒。去泡剂在油液中成滴存在,搅拌步骤所产生的高剪切使去泡剂滴变小,导致性能下降。
 
这两种方法都无法准确检测出金属加工系统中加工液的起泡倾向。ASTM金属切削液和润滑油分委员会D02.L0.01的成员在2013年建议撤回这两个测试方法。石油产品、液体燃料和润滑油主委员会D02对此表示支持。
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