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利用在线方式进行加工冷却液监测 Rheonics 粘度和密度传感器

Rheonics 在线传感器通过测量粘度,实现对冷却液浓度的实时监测。这使得操作人员能够保持有效的冷却,从而保护工具和设备,并预防健康和环境问题。


目录

引言

冷却液,或称切削液,是机械加工和金属加工(如铣削、车削、钻孔和磨削)过程中必不可少的物质,用于确保加工效率、质量和安全性。其主要功能是冷却切削区域并润滑刀具与工件的接触面。

监测特定的流体参数对于确保流体保持有效、保护工具和机械以及防止健康和环境问题至关重要。

图 1:加工过程中冷却液或切削液的应用

图 1:加工过程中冷却液或切削液的应用

机械加工中的冷却剂

冷却液在机械加工中发挥着两个主要且至关重要的作用: 冷却 以及 润滑机械加工过程会产生强烈的摩擦和塑性变形,导致刀尖温度飙升,通常超过…… 500℃,如果没有切削液,这种热量会迅速导致:

  • 刀具磨损: 切削刀具过早钝化、热裂纹和失效。
  • 工件变形: 材料的热膨胀和变形会导致尺寸精度差。
  • 表面光洁度差: 工件材料与刀具的粘合和焊接(积屑瘤)。

切削液主要分为四类: 纯油、可溶性油(乳液)、半合成油和合成油。

对于铣削和类似的切屑形成操作,最常用的冷却液是 可溶性油(乳液) or 半合成流体这些流体经过精心设计,可提供冷却能力和润滑性的平衡组合,考虑到铣削切削动作的间歇性,这一点至关重要。

  • 可溶性油(乳液): 这些产品是将浓缩矿物油与水混合而成(通常含油量为5%至10%),并使用乳化剂。它们经济实惠,并具有以下优点: 优异的冷却能力 由于水的比热容很高,它们的含油量确保了良好的润滑性,这对于减少摩擦和改善铣削过程中的切屑排出至关重要。
  • 半合成液体: 这些产品兼具可溶性油和全合成油的优点。它们含有较低比例的矿物油(2%至10%),并添加了化学添加剂和水。它们具有以下优点: 卓越的冷却性能 与纯乳液冷却液相比,这种冷却液具有更长的刀具寿命,同时稳定性更高,更能抑制细菌滋生(这是水基冷却液的常见问题)。其高效的冷却性能在铣削加工中至关重要,因为铣刀会不断地切入和切出工件,使刀具经历热循环,如果处理不当,可能会导致刀具开裂。

以下列出了专门生产用于工业金属加工工艺(如铣削、车削和研磨)的油、乳液、半合成油和合成油的品牌。

表 1:常用加工冷却液品牌和液体

品牌Fluid更多信息
可溶性油(乳液)和半合成油
巴塞尔瑞士润滑油布拉索卡特知名高性能切削油和水溶性切削液系列。
嘉实多希索尔传统系列可溶性切削液和半合成切削液。
辛蒂洛一系列合成和半合成冷却液,具有优异的冷却性能和生物稳定性。
霍顿国际(贵格会霍顿)霍库特旗舰级水溶性切削液和磨削液系列。
美孚工业润滑油美孚卡特一系列高性能水溶性纯切削液
福斯润滑油艾科酷主要产品线包括高性能半合成和可溶性冷却液。
纯油(纯净油)
外壳加里亚/马科马提供各种纯净切削油,适用于高精度或重型机械加工,在这些加工中润滑至关重要。
埃克森美孚真空泵提供不含氯的直切油。
图 2:冷却液可溶性油示例

图 2:冷却液可溶性油示例

加工过程中冷却液的监测

在机械加工中,保持 冷却剂浓度 (油水乳液比例)是一个关键因素,因为:

  • 如果浓度过低(水太多): 润滑不良会导致刀具严重磨损、摩擦力过大、生锈,并可能造成零件损坏。
  • 如果浓度过高(油太多): 浓缩液被浪费,造成起泡的风险,从而降低冷却液的有效冷却能力。

乳液的粘度具有 直接且稳定的相关性 至其油水浓度。通过连续测量粘度, Rheonics 传感器可以精确、实时地指示冷却剂的浓度。

图3: Rheonics 加工过程中切削液循环中的传感器

图3: Rheonics 加工过程中切削液循环中的传感器

Rheonics 传感器

Rheonics 提供Type-SR传感器系列的在线粘度和密度传感器。 Rheonics SRV 在线粘度计是机械加工冷却液监测的推荐传感器。它能够在线测量冷却液的粘度和温度,并且能够有效应对强烈的振动、气泡和泡沫等流体环境。其紧凑的设计尤其适用于狭小空间和细小管路的安装。

Rheonics SRV技术使得冷却剂的测量方式从手动或定时测量演变为在线连续测量。目前,冷却剂循环系统通常使用折射仪或其他压力表进行定期检查。 Rheonics SRV持续向远程或本地监控系统发送数据,实现完全自动化,避免浪费时间,并能对流体粘度和密度引起的浓度变化做出快速反应。

传感器集成

  • 使用 SRV 传感器电子元件的 4-20mA 输出,或 通讯协议 例如 Modbus RTU、Profinet、以太网/IP HART等等。
  • An 报警 可以触发操作员采取行动。
  • 计量泵 可以激活此功能,添加更多的水或更多的浓缩液,使系统立即恢复到精确的设定点。

包括 SRV 传感器在内的自动化控制系统可确保冷却液始终处于最佳浓度,从而最大限度地延长刀具寿命,保证零件质量,并减少冷却液浪费。

传感器安装

对于机械加工中的冷却液监测,推荐的传感器型号是 SRV-X1-12G其紧凑的设计使其安装简便,即使在狭窄的冷却液管路中也能轻松安装。

为确保无缝集成, Rheonics 提供多种安装方式:

在线流通池:用途 Rheonics HPT-12G or HPT-SRV 用于轻松安装到现有管道中的流动池。

图4: Rheonics SRV-X1-12G 在 HPT-12G 流通池中

图4: Rheonics SRV-X1-12G 在 HPT-12G 流通池中

水箱安装:探头可直接使用焊接接头(例如)安装到冷却液水箱上。 HAW-12G类似于装置艺术 托盘或窄槽.

图5: Rheonics SRV-X1-12G 在 HAW-12G 焊缝

图5: Rheonics SRV-X1-12G 在 HAW-12G 焊缝

使用点:对于关键测量,传感器可以安装在冷却液喷嘴之前。

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