APPLICATIONS

  냉각 윤활제는 금속 절삭 공정에서 사용되며 여러가지 물질의 혼합물이다. 

  물은 열을 발산시키는 역할을 하고, 오일 성분은 충분한 윤활 역할을 한다. 

  또한, 기술적으로 성능을 향상시키기 위해서 첨가제가 포함되고, 

  특히 계면활성제는 오일과 물의 안정적인 유제 상태를 형성시킨다. 

  그러나 계면활성제가 포함된 액체는 거품이 발생하기 쉬운데, 이는 여러가지 문제를 초래할 수 있다. 

  안정적인 거품은 쉽게 배출되지 않으며, 거품 내부에 갇힌 공기가 윤활 및 냉각 성능을 크게 저하시킨다.

    드릴 작업 중 냉각 윤활제의 적용

  거품의 생성 및 소멸은 냉각 윤활제의 성분뿐만 아니라, 

  불순물이나 물의 경도와 같은 다른 변수에도 크게 영향을 받는다. 

  체계적인 거품 테스트를 통해 이러한 복잡한 상호 작용에 대해서 이해할 수 있다.

  거품 생성은 20회 교반 사이클, 2000rpm으로 진행했다. 

  또한, 냉각 윤활제는 일반적으로 거품이 적게 발생하는 특성이 있어서, 

  거품 강화 링을 사용하여 용기 벽면 근처에서 추가적인 난류를 생성하게 했다. 

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  거품 표면 스캐너(Foam surface scanner)

  거품이 적게 형성되는 액체의 경우, 생성된 거품이 매우 빠르게 소멸된다. 

  따라서 거품 형성 분석을 위해, 구조화 광(structured light) 기술을 적용한 거품 표면 스캐너를 사용해서 

  거품의 상단 경계를 포착하며, 이는 약 5초내에 완료된다. 

  거품 표면에는 연속적인 줄무늬 패턴이 투사되고, 거품의 구조가 이러한 패턴을 왜곡시킨다.

  카메라는 이러한 표면 데이터를 캡처하여 측정 용기 내 거품의 총 부피를 정확하게 산출한다.

    FoamTester를 이용한 거품 상단 경계 감지

  거품 형성과 소멸을 분석하기 위해, 거품을 포함한 총 부피에서 채워진 액체의 원래 부피를 차감한다. 

  거품 소멸 과정은 추가교반 없이 5분동안 관찰된다.

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  거품 형성

  아래 그래프는 20회 교반 사이클 동안 형성된 네 가지 냉각 윤활제의 거품 생성 과정을 보여준다.

      20교반 사이클 동안(15초, 2000rpm) 거품 형성 과정

  CL1과 CL2 샘플은 매우 빠르게 거품을 형성한다. 

  CL1은 단 한 번의 교반 사이클 후 높은 가스 부피에 도달하며, 

  CL2는 세 번의 교반 사이클 후 해당 부피에 도달한다.

  이후 추가적인 교반 사이클에서도 부피 증가가 거의 이루어지지 않는다. 

  두 샘플의 최대 가스 부피는 CL1 약 550ml, CL2 약 520ml로 유사하다.

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CL3과 CL4 샘플은 거품이 훨씬 적게 생성된다.

CL3은 약 16회의 교반 사이클 후 360ml의 완만한 정점에 도달하며,

CL4는 20회 교반 사이클 이후에도 가스 부피가 계속 증가하여 최종적으로 210ml에 도달한다.

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  거품 소멸

  아래는 생성된 거품의 소멸과정을 보여준다. 

  거품이 적게 형성되는 냉각 윤활제 CL3과 CL4는 첫 1분 내에 얇은 막으로 변화하며, 

  CL4는 CL3보다 약간 더 두꺼운 막을 형성한다. 

         5분간 거품의 소멸과정

  CL1과 CL2 샘플은 유사한 거품 형성 특성을 보였지만, 거품 소멸 과정에서는 큰 차이를 나타낸다.

  CL1은 안정적인 거품을 형성하며, 5분이 지나도 거의 전체 부피를 유지한다.

  반면, CL2의 거품은 관찰된 시간 내에 거의 완전히 소멸된다.

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  결론

  시험된 냉각 윤활제는 서로 다른 거품 부피를 생성하며, 특히 거품의 안정성에서 차이를 보인다.

  이상적인 냉각 윤활제의 특성인 적은 거품 형성과 빠른 거품 소멸이 CL3 및 CL4에서 확실하게 나타난다.

  또한, 빠른 거품 소멸로 인해 특히 교반과 부피 측정 사이의 5초간의 일시정지 시간 동안, 

  새로 형성된 거품이 빠르게 소멸하여 측정되지 않을 가능성이 있다.

       SITA FoamTester