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Houghton International的高級項目工程師警示道,形成不良的金屬加工冷卻劑會在各個方面導致失誤。整個批量都會不穩(wěn)定,所形成的不恰當油滴尺寸會導致工具破損,從而可能產(chǎn)生油泥或形成硬水肥皂,而且泡沫會越來越多。過濾系統(tǒng)可能會過濾掉所需添加劑,殘留物和腐蝕物會沉淀,而碎片會漂浮在表面而不沉積。總之,這就是一個噩夢。
不恰當?shù)睦鋮s劑混合會產(chǎn)生肥皂或泡沫
Cross近期在明尼阿波里斯一場行業(yè)會議中表示,用戶可以通過了解這些液體的兩個主要成分——油和水——來避免這些風險,并且適當采取措施分離和混合油水,尤其是在補充系統(tǒng)每天用于蒸發(fā)、泄漏或正常使用的損失量時,這個措施更加重要。
當然,油水并不會真正的相容,但油滴可與化學物(乳化劑)同步,作為微小的乳液顆粒整齊地懸浮在水相中,直徑僅為2或3微米。他強調(diào),適當?shù)南♂尯突旌鲜沁@種平衡現(xiàn)象的關(guān)鍵?!皯搶a(chǎn)品添加到水中,而不是將水加入產(chǎn)品。向產(chǎn)品中添加水可形成逆轉(zhuǎn)乳液,油層會漂浮在水狀、不易散的冷卻劑上。
終端用戶通常會處理三個冷卻劑濃縮物系列??扇榛停卜Q為可溶性油,是含有50%至85%油(石油或植物油)的濃縮物。與水混合后,它通??雌饋硎侨榘咨虿煌该鞯摹0牒铣蓾饪s物含有5%-50%的油,混合形狀為不透明或半透明。他解釋說,“真正的合成”僅僅是一種化學物質(zhì)的混合物,完全不含油。
所有這三種類型都含有乳化劑、緩蝕劑、消泡劑、染料和其他有用成分,并且隨時可以混合,水與濃縮物的比例范圍從4:1到20:-1,這取決于實際應用情況。
“濃縮后,水是最重要的材料,”Cross 5月份在美國摩擦學者與潤滑工程師協(xié)會的指導性演講中說道?!按蠹s80%到97%的工作流體將是水,因此水質(zhì)非常重要,硬度是第一要素?!?
硬水含有大量溶解的礦物質(zhì),如鈣(Ca)和鎂(Mg),它們與冷卻劑中的物質(zhì)結(jié)合形成肥皂和殘渣。這些肥皂確實提供潤滑性,但硬度離子也與乳化劑相互作用,并降低產(chǎn)品的乳化和長期生效的能力。
總部位于賓夕法尼亞州諾里斯敦的Cross敦促道,“相反,如果使用純凈水,更容易混合,會獲得更小的粒徑和更好的濕潤度和滲透性?!奔儍羲钠渌麅?yōu)點包括對細菌和真菌有更大的抵抗力;腐蝕更少;所用濃縮物減少;霧氣更少;整體穩(wěn)定性更好。他警告說,用戶需要意識到凈化水的潛在缺點:在某些操作中,它可能會縮短工具壽命(正如他與他的同事John Burke先前在STLE會議上提出的攻絲工具測試數(shù)據(jù)所示)和增加泡沫。Cross表示,正確的配方有助于避免這些缺點。
“另一個考慮因素是當冷卻劑蒸發(fā)損失時,只有水蒸發(fā),水中的所有物質(zhì)都保留。因此,如果只補充水,就會增加每一步的硬度?!彼故玖巳绾瓮ㄟ^反復循環(huán)蒸發(fā)和淡水混合提高乳狀液的硬度:一種優(yōu)質(zhì)乳化油起初為每升120毫克硬度離子,但只添加水硬度迅速增長到10倍,分裂乳液。
Cross提醒說,當混合乳化劑時,操作員還需要注意流體的起始溫度(濃縮物和添加水也是如此)。較高的溫度會使乳化更簡單和更快,而冷的流體需要更多的混合時間形成乳化劑。這在冬季非常明顯,因為取水溫度會非常低和/或桶可能存放在不保溫的空間。那么需要先加熱。他表示,“如果你使用溫水和溫度較高的產(chǎn)品,它有助于獲得良好的乳化劑。”大約10到15攝氏度(50華氏度)是一個很好的起點;23度(74華氏度)會更好。
一旦理解了水和濃縮物變量,接下來的步驟是配量和混合,可以通過一系列技術(shù)和設(shè)備進行配量?!耙环N常用的方法是虹吸比例混合器,它使用文丘里效應將產(chǎn)品吸引到流動的水流中。”Cross表示,虹吸比例混合器成本相對較低且易于使用,但可能會導致結(jié)果不平衡。
另一種更精確的配量選擇,是容積式比例混合器,約為1000美元或更高。Cross說,這種裝置使用水驅(qū)動活塞從滾筒中抽出產(chǎn)品并以穩(wěn)定的速率將其注入水流中。優(yōu)點包括稀釋非常一致,但它確實需要比虹吸比例混合器更高的資金投入。用戶應該研究各種可用的裝置,同時考慮自身需求、流速、產(chǎn)品粘度和稀釋比,并且了解各種化學兼容性。
“最后,你也可以手動添加,這種方法同樣也很簡單,”他繼續(xù)道?!爱a(chǎn)品被物理性傾倒在工作冷卻液中。這種方法的好處在于不需要資金投入,而缺點是它非常不一致,需要工人處理沉重的桶裝和袋裝產(chǎn)品,大多數(shù)傾倒區(qū)缺少快速混合乳化劑的剪切能。
他強調(diào)說:“配量不是混合!在配量后,產(chǎn)品和水仍然需要充分混合以獲得穩(wěn)定的乳化劑。無論你使用什么樣的混合攪拌,都需要在配量后盡快完成攪拌?!?
許多操作人員通過將濃縮物在一個小容器或水箱中“預混合”,并用螺旋槳或其他混合器不斷攪拌來獲得混合物;然后可以將預混合物泵送到主罐中以獲得所需的最終濃度。Cross表示,如果方式恰當,這種方法效果很好,“但如果預混合沒有成功,可能會制成質(zhì)量差的乳化劑或形成逆轉(zhuǎn)肥皂?!比绻谶@一關(guān)鍵步驟發(fā)生疏忽,可能會形成厚重的泡沫或反轉(zhuǎn)油層,會頑固地停留在水相頂部。
操作人員可以采用各種混合策略來乳化產(chǎn)品。流線混合器。Cross建議道,“如果使用流線混合器,請將其安裝在配量裝置的排放側(cè)。這個機器會進行高剪切,類似于高速攪拌器或定子?!?br>
機器泵和過濾器。離心泵可以在泵送過程中幫助混合和乳化產(chǎn)品。稀釋的冷卻劑應送入機器泵的進口側(cè)。 “你還要確保將濃縮液送入過濾器下游系統(tǒng)的清潔側(cè),以減少過濾器中的組分損失,”他建議道。
靜態(tài)混合器。他說,許多商店也使用靜態(tài)混合器,結(jié)果各不相同。這是一系列在管道內(nèi)部的擋板,可以在流體流過時產(chǎn)生湍流。靜態(tài)混合器通常在配比器后立即安裝,擋板有各種形狀——帶狀、螺旋錐、螺旋狀、十字交叉等。Cross表示,靜態(tài)混合器可以產(chǎn)生足夠的湍流來混合合成冷卻劑,但可能對高含油量的潤滑劑效果差點。
反復實踐是最重要的規(guī)則之一,Cross說,“應該將產(chǎn)品添加到水中,而不是添加到冷卻劑中。你會發(fā)現(xiàn),在100%的液體補充之前,濃度會非常高。但是如果你在冷卻液中加入產(chǎn)品,就需要更多的時間來混合并制成乳化劑。”
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