Ảnh hưởng của nước đến chất lượng dầu cắt gọt kim loại

Chất lượng nước đối với dầu cắt gọt kim loại pha nước:

Chất lượng nước thay đổi theo nguồn nước được cung cấp. Nó có thể chứa các chất khoáng chất hòa tan, khí chất hữu cơ và vi sinh vật. Nước sử dụng từ nước hồ hoặc nước sông gần các nguồn khoáng sản sẽ có hàm lượng khoáng cao và ngược lại. Thông thường nước giếng được sử dụng trong quá trình pha dầu cắt gọt kim loại, loại nước này có nhiều khoáng chất nên có xu hướng biến đổi dầu cắt gọt không mong muốn. Nước chứa trong hồ có chứa lượng vi sinh vật cao hơn gây có vi khuẩn và nấm mốc dễ làm hư hỏng dầu cắt gọt do đó cần xử lý nước trước khi pha loại dầu cắt gọt này. Một số nhà máy gia công kim công loại sử dụng nước máy và có thông tin chi tiết về thành phần của chúng. Hầu hết nước được cung cấp bởi công trình nước đô thị, nước được phân tích hằng ngày và hàng tuần. Lượng khoáng và vi khuẩn có trong nước được kiểm tra là điều thiết yếu đến chất lượng dầu cắt gọt kim loại pha nước.

 Tổng độ cứng của nước đối với dầu cắt gọt kim loại pha nước:

Trong số các kết quả phân tích, tổng hàm lượng nước cứng sẽ đánh giá chất lượng nước rõ ràng nhất. Độ cứng đến từ các khoáng hòa tan thường là Ion canxi và ion magie được đánh giá bằng hàm lượng (ppm) và biểu thị bằng Canxi cacbonat tương đương ( CaCO₃). Độ cứng lý tưởng của nước để pha dầu cắt gọt kim loại được giao động trong khoảng từ 80 ~ 125 ppm. Nước mềm là nước có tổng độ cứng nồng độ nhỏ hơn 100ppm hoặc “cứng” nếu tổng độ cứng vượt quá 200ppm.

 Nước mềm đối với dầu cắt gọt kim loại pha nước:

Khi sử dụng nước mềm để pha dầu cắt gọt kim loại có thể tạo bọt, đặc biệt là trong các phương pháp gia công với áp lực cao. Bọt được tạo thành khi nó chảy gây tràn hồ chứa, thiết bị báo lỗi. Bọt làm giảm bề mặt tiếp xúc (vì nó lơ lửng và ngăn ngừa lắng), làm mờ phôi và làm giảm khả năng làm mát của dầu cắt gọt pha nước .

Dầu cắt gọt pha nước gốc khoáng và dầu cắt gọt pha nước bán tổng hợp, thường có nhiều bọt hơn trong nước mềm. Sau khi sử dụng dầu cắt gọt kim loại pha nước một vài ngày dầu đã tiếp xúc với kim loại, bụi bẩn cặn dầu có khuynh hướng giảm bớt bọt đi. Việc tạo bọt phải được kiểm soát bằng cách kiểm tra hệ thống, các điều kiện vật lý góp phần gây bọt quá mức, van thay đổi đột ngột dòng chảy, vòi phun áp lực cao, máy bơm trục trặc. Nếu không, phải chọn một loại dầu cắt gọt có khả năng phá bọt trong điều kiện pha với nước cứng và nước mềm.

Nước cứng đối với dầu cắt gọt kim loại pha nước:

Nước cứng khi kết hợp với một số chất trong dầu cắt gọt kim loại pha nước, làm cho dầu khó tan hơn. Các chất khoáng hòa tan trong nước kết hợp với chất nhũ hóa anion trong dầu cắt gọt tạo thành các hợp chất không tan gây cặn trong hỗn hợp. Các cặn này bao phủ nằm ở góc của bể làm mát làm tắc nghẽn các ống và bộ lọc, bao phủ máy và gây dơ bẩn sau gia công.

Bởi vì dầu cắt gọt kim loại pha với nước cứng ít ổn định nhất, nước cứng ảnh hưởng rõ ràng đến hệ nhũ. Gây phân tách lớp trong dung dịch là vấn đề nghiêm trọng, dầu nằm trên nước nằm phía dưới đây là lý do chính làm chi tiết bị ăn mòn thiết bị rỉ sét.

Dầu cắt gọt bán tổng hợp và tổng hợp ít bị ảnh hưởng bởi độ cứng của nước. Một số được hình thành với khả năng hòa tan với nước tốt. Tuy nhiên, các khoáng chất sẽ phản ứng với các thành phần khác trong dầu làm thay đổi các thành phần dầu cắt gọt.

Hàm lượng khoáng chất trong dầu tăng lên trong hỗn hợp pha gia công kim loại. Sau khoảng thời gian 30 ngày, hàm lượng trong hỗn hợp có thể tăng lên 3~5 lần so với mẫu ban đầu. Kết quả này từ hiệu ứng “nồi hơi” tồn tại trong một bể chứa dung dịch gia công kim loại. Đó là nước bốc hơi và để lại các khoáng chất hòa tan phía dưới. Sau đó thành phần này tích lũy nhiều hơn (thường là 3-10% mỗi ngày). Vì vậy với nước dù có khoáng chất hòa tan rất thấp, chúng vẫn có thể tích tụ và gây nên vấn đề.

Quy trình xử lý nước

Có hai quy trình thường được sử dụng trong việc xử lý nước cứng: làm mềm nước và khử khoáng. Làm mềm nước là cho nước đi qua chất làm mềm Zeolit. Chất làm mềm trao đổi các ion canxi và Magie (các ion tích điện dương đại diện cho độ cứng) cho các ion natri. Với hiệu lực, nước nhiều ion canxi và magie sẽ đi qua dung dịch các ion Natri. Tổng lượng khoáng chất hòa tan không giảm, nhưng các ion Natri không thúc đẩy sự hình thành xà phòng nước cứng. Các điện tích ion âm, ăn mòn không bị loại bỏ bởi Zeolit và có thể tiếp tục tích tụ trong hỗn hợp dầu gia công kim loại và dẫn đến các vấn đề ăn mòn khác. Do đó việc sử dụng nước làm mềm không được khuyến cáo với dầu cắt gọt kim loại hòa tan trong nước.

Khử khoáng chất – Deionizers bởi thiết bị thấm thấu được sử dụng để khử khoáng nước. Deionizers sẽ loại bỏ khoáng chất, điều này được thực hiện có chọn lọc hoặc hoàn toàn, tùy thuộc vào loại ion và số lương nước cứng đi qua màng lọc.

Không cần thiết phải sử dụng nước tinh khiết để pha dầu cắt gọt gia công kim loại. Mức độ cứng với nồng độ là 80-125ppm là phù hợp. Thông thường một màng lọc ion hai lớp đủ sản xuất nước có chất lượng cao, Thẩm thấu ngược loại bỏ các khoáng chất hòa tan bằng cách cho nước qua một màng bán thấm dưới áp suất cao. Thông thường quá trình này loại bỏ 90-95% các khoáng chất hòa tan.

pH là một đại lượng được sử dụng cho biết một chất có tính axitit, trung tính hay kiềm. pH = 7 dung dịch có trung tinh, từ  0-7 dung dịch có axit, 7-14 dung dịch có tính kiềm. Khả năng đệm của dầu cắt gọt kim loại lớn hơn bất kì nguồn cung cấp nước sạch nào nên khả năng điều chỉnh pH là hiếm khi cần thiết.

* Độ kiềm:

Hai loại độ kiềm tồn tại trong nước là độ kiềm vĩnh cửu và độ kiềm tạm thời.

Độ kiềm vĩnh cửu là thước đo hàm lượng ion Cacbonat (CO₃^2-) và được biểu thị bằng ppm Canxi cacbonat. Kiềm này không thay đổi khi đun sôi.

Độ kiềm tạm thời là thước đo hàm lượng ion Bicacbonat (HCO₃^-). Giá trị này cũng được biểu thị bằng ppm, được tính bằng Canxium carbonate. Độ kiềm này bị hạ xuống đến độ kiềm vĩnh cửu bằng cách đun sôi. Dầu cắt gọt kim loại thường hoạt động tốt nhất khi độ pH nằm trong khoảng 8.8-9.5. Chúng đòi hỏi một lượng kiềm nhất định cho hoạt động làm sạch tốt, cũng như kiểm soát ăn mòn và khả năng chống thối. Nếu pH và tổng kiêm trở nên quá cao sẽ làm ố màu kim loại gây kích ứng da. Hiện tại không có phương pháp nào xử lý thỏa đáng cho độ kiềm nước, vì vậy cẩn thận lựa chọn dầu cắt gọt là rất quan trọng.

 * CLORUA

Khi nồng độ ion Clo cao trong nước ( trên 50ppm) được sử dụng trong hỗn hợp pha chế dung dich gia công kim loại, sẽ khó khăn hơn cho sản phẩm trong vấn đề kiểm soát ăn mòn rỉ sét. Nồng độ dầu cắt gọt đủ mạnh sẽ chống lại các tác dụng của clorua này. Ở một vài nơi, các ion Clorua quá cao phải được xử lý  bằng cách khử khoáng.

 * SUNFAT 

Các ion Sunfat (SO₄^2-) cũng ảnh hưởng đến khả năng của dầu cắt gọt kim loại trong việc ngăn ngừa rỉ sét, mặc dù không nhiều như ion Clorua. Ngoài ra chúng có thể thúc đẩy sự hình thành của vi khuẩn.