专利名称：在用切削液中粘稠物的分析方法
技术领域：
本发明涉及一种在用切削液中粘稠物的分析方法，特别是关于一种判断机械加工行业中所使用的切削液(包括乳化液、微乳液、合成液)的劣化状态和变脏程度，从而确定切削液的维护方案或换液方案的方法。
背景技术：
切削液是机械加工行业中用量较大的金属加工润滑剂之一，因其兼有良好的润滑性、冷却性和清洗性，在铣、钻、镗、磨等各种切削加工工艺中均得到了广泛的应用。切削液在数周甚至长达一年以上的循环使用的过程中不断地发生着复杂的变化，加工过程中产生的金属碎屑、碳粉，水中积累的矿物质、微生物繁殖产物，杂油、外界侵入的异物，以及乳化切削液自身氧化变质的产物等，都是导致其发生变化的有关因素。乳化切削液的变化体现在各种指标上，如pH值、浓度、防锈性、微生物含量等，而最明显和直接的变化莫过于切削液外观变脏、产生粘稠物这一现象。
切削液外观变脏、产生粘稠物后对切削液的使用性能产生不良影响，如稳定性变差，沉降在机床和工件上会导致机器和工件生锈，影响加工件的光洁度，甚至造成刀具磨损，还可能堵塞切削液的供液管道等，使切削液的使用寿命变短，性能变差。而切削液变脏、产生粘稠物也成为目前一些大型集中供液系统换液的主要依据。这是因为pH值、浓度、防锈性、微生物含量等常规切削液监控指标在维护管理得当的集中供液系统中极少会发生严重恶化的情况，通常通过一些技术手段的调整即可以使上述指标得到控制，因此，不能作为判断切削液真实质量状况和换液的标志。而切削液外观变脏、产生粘稠物后，往往通过常规的处理难以恢复，故对监控切削液的真实质量状况十分有意义。
目前对粘稠物的判断主要还是靠现场工人的目测和经验来进行，有一定的主观性，缺乏严格的分析依据。
JP7103745“method for etimating abrasion amount ofbearing”公开了一种运用分析式铁谱通过分析柴油机油而了解内燃机摩擦磨损状况的技术；CN 1499187A“一种机械设备工况的监测方法”公开了一种运用分析式铁谱通过分析齿轮油而了解采煤设备磨损状况的方法。上述专利均是运用铁谱技术对油基类润滑油产品进行磨损颗粒和机器磨损状况的分析，未涉及水溶性产品的质量状况的分析评价。
国外研究“Studies on coolant degradation and development of laboratory test method forpredicting soluble oil emulsion oxidation stability”(Lubr.Eng.54(1)，15～25，1998)采用了多种复杂的、综合的仪器来分析水溶性切削液粘稠物的组成，采用溶剂洗脱、色谱分离、红外光谱、紫外光谱、核磁共振、原子轰击等综合手段分析了粘稠物的组成和产生原因，虽然能够得到精确的分析结果，但由于过于复杂而使得操作性不强。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是以往技术对在用切削液中粘稠物的量只能以人工目测的方法来进行的问题，提供一种新的监测切削液中粘稠物的测试方法。该方法具有直观和定量地描述切削液中粘稠物的量的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下一种监测切削液中粘稠物的方法，包括以下步骤a)切削液现场取样；b)制作谱片用铁谱仪对切削液进行粘稠物制谱，用显微镜观察谱片；c)读谱用显微镜观察制作好的谱片，测定铁谱沉积物覆盖面积百分数；并观察谱片上出现的铁粉、机械杂质、絮凝物等沉积物的外观、形貌、分布及颜色深浅。
上述技术方案中，机械杂质包括砂砾、纤维或碳粉中的至少一种。絮凝物包括切削液氧化产物、油泥、微生物繁殖产物及杂质的至少一种。切削液样品优选方案为在制作谱片前先经过过滤系统过滤处理；取样位置应选择在向机床供液的喷嘴处。规定切削液取样的位置、取样状态的目的是要确保所取样品有代表性，能够真实反映切削液的状态。制谱过程优选方案依次包括以下步骤a)切削液样品用3倍于样品量的去离子水冲洗；b)切削液样品用3倍于样品量的无水乙醇冲洗；c)切削液样品用3倍于样品量的四氯乙烯冲洗。所使用的铁谱仪优选方案为分析式铁谱。判断在用液的状态的方法如下当铁谱仪照片上出现的铁粉、机械杂质占谱片视场面积的1/5以上，出现的絮凝物占谱片视场面积的45％以上，颜色很深时，表明切削液已发生劣变，需要强制维护或更换。
上述分析方法中，制作谱片，是用铁谱仪对切削液进行粘稠物制谱，用显微镜观察谱片；制谱量一般为1毫升、冲洗溶剂一般为3种，数量各3毫升；1号冲洗溶剂为去离子水，2号冲洗溶剂为无水乙醇，3号冲洗溶剂为四氯乙烯。选用3种冲洗溶剂依次进行冲洗，是为保证所制谱片的观察效果。
上述分析方法适用于机械加工行业在用切削液(包括乳化液、微乳液)的粘稠物分析。
本发明提供的分析方法用于切削液的粘稠物分析时，具有以下特点1、可直观了解切削液的使用状态；2、判断切削液变脏的程度有科学直观的依据；3、数据和图片便于保存，有利于工厂在切削液现场管理知识方面的经验传递；4、结合切削液的其它常规分析指标，可对切削液的综合使用状况作出评价，利于发现异常情况时，及时对在用液进行维护或更换。
图1A为新鲜切削液在谱片入口区的照片1。
图1B为新鲜切削液在谱片入口区的照片2。
图1C为新鲜切削液在谱片出口区的照片1。
图1D为新鲜切削液在谱片出口区的照片2。
图2A为运行6个月的切削液在谱片入口区的照片1。
图2B为运行6个月的切削液在谱片入口区的照片2。
图2C为运行6个月的切削液在谱片出口区的照片1。
图2D为运行6个月的切削液在谱片出口区的照片2。
图3A为运行16个月的切削液(需换液)在谱片入口区的照片1。
图3B为运行16个月的切削液(需换液)在谱片入口区的照片2。
图3C为运行16个月的切削液(需换液)在谱片入口区的照片1。
图3D为运行16个月的切削液(需换液)在谱片入口区的照片2。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
具体实施例方式
实施例1切削液在循环使用过程中体系会变得十分复杂，加工过程产生的细小的铁屑和碳粉、水中积累的矿物质、微生物繁殖产物，机床泄漏的杂油、外界侵入的纤维、砂砾等无法被过滤系统彻底除去，因此不断在系统中循环，导致切削液越来越脏，变得逐渐粘稠。在一定的铁谱磁场条件下，经过溶剂的冲洗，谱片上沉积下来的物质不仅仅有磁性物质，还有机械杂质和复杂的絮凝物。通常集中供液系统用切削液的使用周期在6个月至2年，有的甚至更长，在不同运行阶段，铁谱检测出的切削液中积累的磁性物质的数量和絮凝物的数量有所不同，而积累越多，现场切削液的使用状况越差，如外观和稳定性差、工件和机床的防锈性能下降，工件的加工精度及表面光洁度受影响，滤纸消耗增多，甚至过滤系统被堵塞等。因此，用铁谱仪观察和分析谱片上沉积的磁性物质和絮凝物的形貌特征(如颗粒大小、颜色深浅)与数量，并同现场出现的切削液使用状况相对应，有助于现场管理人员对切削液质量状况的科学评价，以便及时采取维护或换液措施。
用分析式铁谱仪对某机械加工企业所使用的集中供液用切削液的粘稠物状况进行了分析，试验周期自新鲜切削液开始至换液为止，进行定期跟踪分析。试验步骤及结果如下切削液现场取样对集中供液切削液生产线进行取样，所取样品经过了过滤系统的处理，用干净的取样瓶在为机床供液的喷嘴处接取切削液100～200毫升。
制作谱片手工摇晃取样瓶中的切削液使液体成分尽量均匀，用铁谱仪对切削液进行粘稠物制谱，制谱量为1毫升、冲洗溶剂为3种，数量各3毫升；1号冲洗溶剂为去离子水，2号冲洗溶剂为无水乙醇，3号冲洗溶剂为四氯乙烯。谱片经过沉积和干燥，做好标记。
读谱用显微镜观察制作好的谱片，测定铁谱沉积物覆盖面积百分数；并观察谱片上出现的铁粉、机械杂质、絮凝物等沉积物的外观、形貌、分布及颜色深浅。
切削液在相应运行周期内的铁谱照片分别为图1A、1B、1C、1D；图2A、2B、2C、2D；图3A、3B、3C、3D。
所观察到的典型的沉积物特征描述见表1。
表1切削液典型的铁谱沉积物描述
切削液粘稠物生成、变脏程度的铁谱分析结果，与现场维护状态的对应关系见表2。
表2切削液铁谱分析结果与工厂实际运行状态对应关系
实施结果用分析式铁谱仪对某机械加工企业生产线所使用的集中供液用切削液的粘稠物状况进行了分析，由此所得出的切削液铁谱分析结果与工厂的实际运行和维护状况相一致，起到了为切削液使用现场预警、利于及时采取维护措施的效果，并且分析手段科学，避免了人工判断的主观。
权利要求
1.一种在用切削液中粘稠物的分析方法，包括以下步骤a)切削液现场取样；b)制作谱片用铁谱仪对切削液进行粘稠物制谱；c)读谱用显微镜观察制作好的谱片，测定铁谱沉积物覆盖面积百分数；并观察谱片上出现的铁粉、机械杂质、絮凝物等沉积物的外观、形貌、分布及颜色深浅。
2.根据权利要求1所述的在用切削液中粘稠物的分析方法，其特征在于机械杂质包括砂砾、纤维或碳粉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的在用切削液中粘稠物的分析方法，其特征在于絮凝物包括切削液氧化产物、油泥、微生物繁殖产物及杂质中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的在用切削液中粘稠物的分析方法，其特征在于切削液样品在制作谱片前先经过过滤系统过滤处理；取样位置应选择在向机床供液的喷嘴处。
5.根据权利要求1所述的在用切削液中粘稠物的分析方法，其特征在于制谱过程依次包括以下步骤a)切削液样品用3倍于样品量的去离子水冲洗；b)切削液样品用3倍于样品量的无水乙醇冲洗；c)切削液样品用3倍于样品量的四氯乙烯冲洗。
6.根据权利要求1所述的在用切削液中粘稠物的分析方法，其特征在于所使用的铁谱仪为分析式铁谱。
全文摘要
本发明涉及一种在用切削液中粘稠物的分析方法，主要解决以往技术对切削液中粘稠物的量只能以人工目测的方法来进行的问题。本发明通过采用将切削液样品制谱后，对谱片上的粘稠物进行直观和定量的描述，判断切削液的劣化状态和变脏程度，以指导切削液的维护方案或换液方案。该分析方法可较好地运用于金属切削液加工的工业生产中。
文档编号G01N33/30GK1996006SQ20061011933
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月8日 优先权日2006年12月8日
发明者张璐熠, 傅树琴, 朱明 , 肖剑, 潘健, 严丽珍, 李谨, 周勤祖 申请人:中国石油化工股份有限公司