Регулярный контроль концентрации эмульсии необходим для стабильной работы станков с ЧПУ. Инструкция о том, как измерить концентрацию СОЖ рефрактометром, позволяет операторам быстро оценивать параметры раствора. Оптический рефрактометр выступает главным экспресс-прибором в цеховых условиях. При этом правильное измерение защищает инструмент от износа. Кроме того, точный контроль предотвращает коррозию деталей.
Отклонение концентрации от нормы приводит к серьезным проблемам. При занижении концентрации падает стойкость инструмента и появляется ржавчина. Напротив, завышенная концентрация вызывает вспенивание и раздражение кожи операторов. Кроме того, необоснованно растет расход дорогостоящего концентрата. Поэтому ежедневный замер рефрактометром гарантирует надежную работу станка.
Как измерить концентрацию СОЖ рефрактометром: физический принцип прибора
Работа оптического рефрактометра основана на законе преломления света Снеллиуса по ISO 5661. Световой луч переходит из оптически плотной призмы в слой эмульсии.
Угол преломления луча зависит от показателя преломления исследуемой среды по ASTM D1218. Чем выше концентрация растворенных веществ, тем сильнее преломляется свет.
Внутри прибора расположена измерительная шкала. Луч проецирует границу света и тени на эту шкалу. В результате оператор смотрит в окуляр и считывает точное значение.
Шкала Brix (°Bx) и специфика ее применения для СОЖ
Шкала Brix изначально разработана для измерения содержания сахарозы в водных растворах. Один градус Brix равен одному грамму сахарозы в 100 граммах раствора.
Смазочно-охлаждающие жидкости содержат минеральные масла, эмульгаторы и ингибиторы. Эти компоненты преломляют свет иначе, чем сахароза по ASTM D3321.
Поэтому значение шкалы Brix для эмульсий не равно прямой концентрации в процентах. В результате показания прибора требуют пересчета через поправочный коэффициент.
Рефрактометрический коэффициент: определение и нахождение в TDS
Рефрактометрический коэффициент ($K_{refr}$) отражает оптическую плотность компонентов конкретной марки СОЖ. Этот параметр индивидуален для каждого продукта.
Производитель обязательно указывает коэффициент в техническом паспорте TDS. Например, для минеральных эмульсий коэффициент обычно составляет 1,0–1,2.
В свою очередь, для полусинтетических и синтетических СОЖ коэффициент может достигать 1,5–2,5. Поэтому знание точного $K_{refr}$ необходимо для правильного расчета концентрации.
Математическая формула пересчета показаний прибора
Фактическая концентрация эмульсии $C$ в процентах рассчитывается по простой формуле:
$$C = B imes K_{refr}$$
Где $B$ — значение шкалы Brix, а $K_{refr}$ — рефрактометрический коэффициент из паспорта.
Например, рефрактометр показывает $B = 4{,}0^\circ ext{Bx}$. При коэффициенте продукта $K_{refr} = 1{,}5$ получаем:
$$C = 4{,}0 imes 1{,}5 = 6{,}0\%$$
Если не учесть коэффициент, оператор ошибется на треть объема. В итоге фактическая концентрация окажется заниженной.
Пошаговый алгоритм калибровки рефрактометра по чистой воде
Перед каждым циклом измерений прибор необходимо калибровать:
- **Очистка призмы:** стекло протирают мягкой безворсовой салфеткой;
- **Нанесение воды:** на призму наносят 2–3 капли чистой технологической воды;
- **Закрытие крышки:** защитную пластину прижимают без образования воздушных пузырьков;
- **Контроль нулевой линии:** смотрят в окуляр против источника света;
- **Юстировка винтом:** калибровочным винтом совмещают границу света и тени с отметкой 0,0 °Bx.
Регулярная калибровка гарантирует высокую точность последующих цеховых замеров.
Пошаговая инструкция проведения замера рабочей эмульсии
После калибровки выполняют непосредственный замер рабочей жидкости:
- **Отбор пробы:** пробу отбирают из циркуляционной магистрали при работающем насосе;
- **Нанесение эмульсии:** чистой пипеткой наносят 2 капли раствора на сухую призму;
- **Равномерное распределение:** прижимную планку опускают для равномерного смачивания призмы;
- **Считывание показания:** в окуляре фиксируют значение по сине-белой границе шкалы;
- **Очистка прибора:** призму и стекло промывают водой и насухо протирают салфеткой.
При этом регулярная протирка призмы предотвращает накопление масляной пленки.
Размытая граница раздела: причины и способы устранения
Иногда граница между светлой и темной зонами на шкале становится размытой. Главной причиной выступает загрязнение эмульсии посторонним маслом.
Капли гидравлического масла создают оптическую неоднородность. В результате свет рассеивается в объеме пробы.
Кроме того, размытие вызывает скопление шлама и мелкой металлической пыли. В таком случае пробе дают отстояться 5–10 минут или фильтруют через бумажный фильтр.
Оптическая компенсация температуры (ATC)
Показатель преломления жидкости меняется при изменении температуры. Например, при нагреве на 10 °C показания шкалы Brix могут смещаться.
Современные рефрактометры оснащаются системой автоматической температурной компенсации (ATC). Биметаллическая пластина смещает шкалу при колебаниях температуры в диапазоне +10…+30 °C.
Если прибор не имеет функции ATC, замеры проводят строго при температуре калибровки (+20 °C). Таким образом исключаются температурные погрешности.
Лабораторный метод кислотного расщепления по DIN 51368
При сильном загрязнении эмульсии оптический метод дает погрешность. Поэтому в спорных случаях применяют метод кислотного расщепления по DIN 51368.
В градуированную колбу вносят пробу СОЖ и добавляют концентрированную кислоту. Кислота разрушает эмульгаторы и отделяет масляную фазу.
Затем после центрифугирования объем выделившегося масла замеряют по шкале. Этот метод определяет точную концентрацию масляной основы в растворе по стандарту ISO 6743-7.
Журнал учета и периодичность контроля параметров СОЖ
Замеры концентрации рефрактометром выполняют ежедневно на каждом станке. На операциях шлифования и тяжелого фрезерования замеры проводят каждую смену.
Полученные данные заносят в цеховой журнал мониторинга. График помогает вовремя заметить тренд испарения воды.
В итоге своевременный долив корректирующей эмульсии предотвращает брак деталей.
Специалисты ГК БРиКС оказывают инженерную поддержку по внедрению систем мониторинга СОЖ. Правила приготовления свежего раствора описаны в статье как правильно разводить СОЖ.
Ознакомиться с историей поставок и техническими услугами можно в разделе о компании. Для консультаций и подбора рефрактометров перейдите в раздел контактов.
Таблица пересчета показаний Brix в концентрацию для различных коэффициентов
| Показание Brix | $K_{refr} = 1{,}0$ | $K_{refr} = 1{,}2$ | $K_{refr} = 1{,}5$ | $K_{refr} = 2{,}0$ | | :— | :— | :— | :— | :— | | 2,0 °Bx | 2,0% | 2,4% | 3,0% | 4,0% | | 3,0 °Bx | 3,0% | 3,6% | 4,5% | 6,0% | | 4,0 °Bx | 4,0% | 4,8% | 6,0% | 8,0% | | 5,0 °Bx | 5,0% | 6,0% | 7,5% | 10,0% | | 6,0 °Bx | 6,0% | 7,2% | 9,0% | 12,0% |
Таблица демонстрирует важность учета коэффициента. Для заказа концентратов и оборудования посетите раздел контактов.
FAQ
Зачем умножать показания рефрактометра на поправочный коэффициент?
Шкала Brix калибрована по водным растворам сахарозы. Компоненты СОЖ преломляют свет иначе. Поэтому показания шкалы умножают на рефрактометрический коэффициент из TDS.
Почему граница раздела в окуляре рефрактометра стала нечеткой?
Размытая граница указывает на загрязнение эмульсии посторонним маслом или шламом. Для точного замера пробе дают отстояться или фильтруют через бумажный фильтр.
Как часто нужно калибровать оптический рефрактометр?
Калибровку по чистой воде рекомендуется проводить перед каждой серией измерений. Это исключает влияние температурных колебаний и загрязнения призмы.
Источники
- ISO 5661: Petroleum products — Hydrocarbon liquids — Determination of refractive index
- ASTM D1218: Standard Test Method for Refractive Index and Refractive Dispersion of Hydrocarbon Liquids
- ASTM D3321: Standard Test Method for Use of the Refractometer for Field Test Determination
- DIN 51368: Testing of cooling lubricants; determination of proportion by acid splitting
Нужен разбор проблемы с СОЖ?
Укажите материал, операцию, текущую СОЖ или проблему. Поможем с подбором, документами, ценой, пеной, коррозией и концентрацией.
