新鲜冷却液和用过冷却液的微气泡和泡沫行为

在许多工业制造领域中冷却液对于确保加工过程中所生产零件的质量以及机器的使用寿命至关重要。其中，这些液体被设计成具有最大的空气释放性能和最小的泡沫性。然而，在使用过程中，这些液体会发生变化，从而导致冷却效率的降低。我们的客户希望监控这种行为，以便在大型生产现场优化研磨工艺。

在根据典型的标准化学实验室特征和手动泡沫测试进行了一些列的尝试，以区分新鲜的和使用过的冷却油之后，我们的客户联系我们，希望就该项目提供进一步的咨询和支持。本应用报告包含了在KRÜSS应用与科学实验室对两种不同的冷却液的新鲜和使用过的样品进行的泡沫研究。我们找到了一种测量程序，并最终促进了对此类冷却液的变化进行可靠且高度可重复的监测。

背景

在生产现场，我们的客户生产各种金属零件，如轴承。金属加工中的重要制造步骤是用水或油基冷却液进行加工。这些液体是保证机械和物理产品质量的主要因素之一。

与纯液体相比，水/油分散体中的泡沫和空气冷却效率（热容）降低，流动能力不足。这就是为什么冷却液的设计要显示出最小的泡沫性和高的空气释放性能。然而，冷却液随时间而变化，这可能导致空气释放性能下降，即较高的分散空气含量。这些使用过的效应会降低冷却效果。

在一些生产现场，几台机器连接到一个中央供应系统，该系统包含多达100000升的冷却液。因此，准确地知道液体何时需要改性，甚至需要交换是具有成本效益的。因此，更重要的是，为了维持高质量的标准，我们的客户寻找一种实验方法来监测使用冷却液在使用时的效果。简单的目视检查无法区分新鲜油和使用过的油（图1）。此外，更复杂的方法（包括常用的化学实验室分析方法）也无法揭示新鲜油和使用过的油之间的任何差异。

图 1: 图为 B型新鲜的和使用过的冷却液.

由于分散在液体中的空气可能与泡沫有关，因此我们的客户最初是通过手动摇动玻璃柱作为发泡方法进行泡沫研究的。然而，由于不同操作人员的手动操作，无法收集到可重复且可靠的数据。这正是我们的客户联系KRÜSS寻求泡沫分析方面的咨询服务和更先进的泡沫分析设备的关键所在。

实验部分

在这项研究中，我们研究了两种冷却液，他们基于来自两个不同供应商的高度精炼，低粘度矿物油。在本报告中，我们对产品进行了匿名化，并使用A型和B型来称呼它们。

所有的实验都是用我们的动态泡沫分析仪DFA100进行的（关于实验方法的更多细节，我们参考[1]、[2]、[3]）。DFA100提供两种自动发泡方法：搅拌和鼓泡。冷却液具有最高的空气释放性能和最低的泡沫性，即它们是低发泡剂。一般来说，对于低发泡剂而言，鼓泡是优于搅拌的发泡方法，因为鼓泡方法能够产生更多的泡沫，从而保证所收集数据的较高相对精度。实际上，使用搅拌作为发泡方法的样品的预试验并不能产生足够的泡沫体积。

当使用鼓泡作为发泡方法时，所产生的泡沫量不一定需要随引入气体的气体流速线性增加。因此，预测试有助于找到产生最多泡沫的气流。对于此处研究的样品，最大泡沫体积由最大可能流速1l/min产生。

最后，采用以下实验条件对样品进行最佳比较:

温度：20-27°C

试样体积：100mL，用100毫升玻璃移液管预润湿玻璃柱内壁

滤纸：一次性滤纸（FL4520），可将两次运行之间的清洁工作减至最少。

密封：氟橡胶（FL4506）

气体：空气

气流：1 L/min

光源：15%强度的红外光源