Như đã trình bày ở phần tổng quan, dầu nhũ cắt gọt kim loại bao gồm một số thành phần chính như sau:
+ Dầu gốc khoáng: Có chức năng bôi trơn trong gia công cắt gọt kim loại, dầu gốc khoáng rất quan trọng và chiếm tới 80 ÷ 90% trong dầu nhũ cắt gọt.
+ Chất nhũ hóa có sử dụng phụ gia tween polysorbate 80: Có chức năng làm bền pha dầu phân tán trong nước (làm bền nhũ).
+ Các phụ gia tính năng như phụ gia cực áp, chống ăn mòn các kim loại và hợp kim, phụ gia diệt khuẩn, chống tạo bọt …
Để có thể tạo ra được dầu nhũ cắt gọt có tính năng làm việc tốt, cần khảo sát, lựa chọn, tổng hợp biến tính các thành phần cấu thành nên dầu nhũ cắt gọt kim loại.
Khảo sát, phân tích đánh giá, lựa chọn dầu gốc khoáng
Bảng 3.1. Tính chất hóa lý của một số dầu khoáng
Ảnh hưởng của chiều dài mạch.
- Dầu khoáng sử dụng cho dầu nhũ gia công kim loại có chiều dài mạch Cacbon từ 10 ÷ 70 nguyên tử /phân tử. Khi chiều dài mạch Cacbon tăng thì độ nhớt, nhiệt độ chớp cháy, nhiệt độ bắt lửa và cả nhiệt độ sôi đều tăng. Độ nhớt tăng khi áp suất tăng và nhiệt độ giảm.
Ảnh hưởng của cấu trúc.
Tuỳ theo nguồn khai thác, các hydrocacbon có thể có cấu trúc đặc trưng như được biểu diễn dưới đây:
Đối với một phân tử nhất định, các hydrocacbon bão hoà mạch thẳng (paraphin hoặc ankan) có tỷ trọng và độ nhớt tương đối thấp, nhưng sự mất mát độ nhớt theo nhiệt độ ít, và do vậy có trị số V.I (chỉ số độ nhớt) cao. Chúng còn có khả năng chịu nén thấp và có hệ số mũ (áp suất - độ nhớt) thấp. Vì vậy, độ nhớt của chúng tăng theo áp suất không thật nhiều mà lại hóa rắn tại áp suất thấp. Chúng có nhiệt độ chớp cháy và nhiệt độ vẩn đục tương đối cao. Sự ôxy hóa chúng bị kìm hãm do sự tạo thành các axit bay hơi có tính ăn mòn và có thể được cải thiện nhờ sử dụng phụ gia.
Khi cấu trúc phân tử phân nhánh nhiều, các iso-parafin giống như các hợp chất naphten (đóng vòng). Các hợp chất thơm bị oxy hoá mạnh, nhưng có thể có tác dụng như các chất chống oxy hóa nếu có mặt ở những lượng nhỏ trong các hợp chất hydrocacbon khác. Các hợp chất thơm cạnh tranh với các phụ gia EP (cực áp) tại các vị trí bề mặt hoạt tính, và những lượng nhỏ thường thấy trong các dầu parafin là tác nhân hữu hiệu về cải thiện chức năng chịu kẹt xước và tăng khả năng chịu tải của dầu.
Các dầu khoáng thường bao gồm một số loại hydrocacbon, thông thường dầu Parafin có chứa một lượng đáng kể Naphten. Nhờ các kỹ thuật phân tích hiện đại, thành phần của dầu có thể xác định được một cách chi tiết cụ thể. Một cách tương đối có thể phân biệt sự khác nhau giữa dầu Parafin và dầu Naphten được cho trong bảng 3.2 sau đây:
Bảng 3.2. Các thông số kỹ thuật đặc trưng của các loại dầu khoáng.
Ảnh hưởng của độ tinh lọc.
Dầu khoáng có thể được tinh lọc để loại bỏ sáp, hợp chất thơm và các hợp chất chứa lưu huỳnh (S) (S tuy có thể cải thiện tính bôi trơn nhưng cũng dẫn tới làm ố bẩn kim loại gia công). Các dầu khoáng siêu sạch gần giống với dầu tổng hợp về độ tinh khiết.
Không có một dầu khoáng nào thỏa mãn cho tất cả các quá trình gia công kim loại
Nhận xét:
Thành phần dầu gốc sử dụng để tổng hợp dầu nhũ cắt gọt kim loại rất quan trọng. Chúng ảnh hưởng tới việc lựa chọn tổ hợp chất nhũ hoá thích hợp cho từng loại dầu gốc. Cụ thể là:
+ Đối với dầu gốc chứa thành phần chủ yếu là parafin (ít phân cực), thì tổ hợp chất nhũ hoá cần có chỉ số HLB trong khoảng 10-11.
+ Đối với dầu gốc chứa thành phần chủ yếu là naphthen (phân cực nhiều hơn), thì tổ hợp chất nhũ hoá cần có chỉ số HLB khoảng 12.
Độ nhớt của dầu gốc cũng có ảnh hưởng tới khả năng bôi trơn và làm mát của nhũ cắt gọt kim loại, cũng như khả năng tương hợp và nồng độ sử dụng của các chất nhũ hoá. Độ nhớt của dầu gốc càng cao, khả năng bôi trơn càng tốt, nhưng độ tương hợp của chất nhũ hoá giảm và nồng độ chất nhũ hoá sử dụng tăng lên.
Như vậy việc lựa chọn sử dụng loại dầu gốc nào sẽ quyết định hệ chất nhũ hóa cũng như các phụ gia tính năng đi kèm.