АНТИФРИКЦИОННАЯ СМАЗКА ДЛЯ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1995 года по МПК C10M125/02 C10M125/02 C10M105/24 C10M125/06 C10M125/22 C10M159/02 C10N30/06 C10N40/20 

Изобретение относится к абразивной обработке материалов, а именно к твердым смазочным материалам, применяемым при шлифовочных операциях и заточке инструмента при абразивной обработке.

Известно, что при шлифовании происходит отделение стружки с обрабатываемой детали. Абразивный инструмент имеет большое количество острий, беспорядочно распределенных в связующем материале. При шлифовании глубина резания мала при достаточно высокой скорости движения инструмента. Угол резания гранул, как правило, отрицательный, вследствие чего температура резания достигает значительных величин и отделяемая стружка спадает с детали в виде искры. Это приводит к перегреву детали, ухудшению качества поверхности, износу инструмента и другим отрицательным явлением. Смазывающе-охлаждающие жидкости (СОЖ) не оказывают большого влияния на стойкость инструмента, т.к. при их применении происходит главным образом охлаждение детали, а не инструмента за счет малого времени взаимодействия зерна и детали и вытеснения СОЖ из зоны резания.

Поэтому для повышения производительности и качества шлифования деталей и заточки инструмента путем улучшения условий работы абразивных зерен применяют различные смазки, которые или предварительно импрегнируются в абразивный инструмент, или наносятся на его рабочую поверхность непосредственно перед операциями шлифования или заточки.

Повышение стойкости абразивного инструмента, а следовательно и производительности работ, достигается путем введения в пространство между режущими зернами смазывающих и взаимодействующих с обрабатываемой поверхностью компонент, например, таких как сера и стеариновая кислота. На этом принципе скомпанован состав для пропитки абразивных инструментов по а.с. 1366378, содержащий следующие компоненты, мас. %: Сера 10-15 Диселенид молибдена 10-20 Жидкий каучук 2-8
Изобутилнафталин- сульфонат 0,1-0,3 Стеариновая кислота Остальное
Технологический процесс импрегнирования производят способом свободного капиллярного поднятия расплавленной смазки в предварительно нагретом круге. Однако этот метод требует предварительной обработки инструмента по специальной технологии и поэтому не может быть широко применен при выполнении операций шлифования различных деталей, требующих соответствующей подготовки инструмента, способ требует разработки и внедрения специальной оснастки для выполнения импрегнирования.

Наиболее близким аналогом предлагаемому изобретению является антифрикционная смазка для абразивной обработки по а.с. 1384605, содержащая следующие ингредиенты, мас.%: Сера 10-15 Диселенид молибдена 10-20
Бис-(С₈-С₁₀-алкилпо- лиоксиэтилен)фосфат 0,3-0,5 Инденкумароновая смола 5-7 Стеариновая кислота Остальное
При нанесении твердой смазки на абразивный инструмент ее вещество заполняет пространство между зернами, выступающими из вяжущего вещества абразива, т. е. материал смазки находится непосредственно и режущего зерна. Под влиянием тепла материал расплавляется до такой степени, чтобы эффективно работать в виде смазки, но не выплавляется. Совокупность диселенида молибдена с полимерной добавкой обеспечивают образование структуры состава в виде каркаса и повышает адгезию к поверхности абразивного инструмента.

Вследствие этого повышается стойкость зерен, снижается усадка абразива, повышается эффективность отделения стружки, снижается вероятность прижога детали.

Применение данной смазки приводит к уменьшению микронеровностей обрабатываемой поверхности в 1,5-2 раза (т.е. чистота обработки повышается на 0,5-1 класс), увеличению срока работы круга между правками на 30-50%.

Недостатками данной рецептуры смазки являются:
недостаточное повышение чистоты обработки поверхности ввиду отсутствия дополнительных твердых материалов, присутствие диселенида молибдена приводит к появлению в продуктах разложения соединений селена, вредно действующих на организм.

Целью изобретения является повышение производительности труда, повышение чистоты обрабатываемой поверхности с одновременным улучшением экологических условий ведения работ.

Поставленная цель достигается тем, что в состав смазки введен принципиально новый кластерный продукт - ультрадисперсный алмаз (УДА) детонационного синтеза или шихта (УДАГс), состоящая из УДА и неалмазной фазы углерода размером кристаллитов 4-6 нм в количестве 1-15%, а диселенид молибдена заменен на дисульфид молибдена, состав смазки состоит из следующих ингредиентов, мас.%: Сера ГОСТ 127-76 10-15
Дисульфид молибдена ТУ 48-19-133-85 10-20
Инденкумароновая смола ТУ 9263-66 5-7
УДА ТУ84-1124-87 (УДАГс ТУ 84.415-115-87) 1-15
Стеариновая кислота ГОСТ 9419-78 Остальное
Смазка изготавливается путем перемешивания компонентов в расплавленной стеариновой кислоте.

Стеариновая кислота и сера выполняют роль твердой смазки, т.е. при плавлении происходит отвод тепла от режущего зерна, при этом стеариновая кислота взаимодействует с поверхностью обрабатываемого металла и повышает производительность процесса резания.

Частицы алмаза обладают высокой твердостью и прочностью. За счет высокой поверхностной активности при контакте с обрабатываемым металлом происходит сцепление кристаллитов алмаза с поверхностью и ее упрочнение. Кроме того, кристаллиты связывают на себя молекулы смазки и заполняют пространство между гребешками поверхности, образуя как бы ролики, производя обкатывание и выглаживание, препятствуя тем самым выкрашиванию. Частицы ультрадисперсного углерода выполняют роль твердой смазки, препятствуя появлению задиров на обрабатываемой поверхности. За счет этого повышается чистота и качество поверхности обрабатываемой детали, наиболее важные характеристики процесса чистового шлифования. При испытаниях было отмечено увеличение по отношению к прототипу производительности шлифования за счет возможности увеличения работы инструмента до прижога на 10-25%. Поскольку частицы УДА обладают малыми размерами, можно предположить, что происходит непрерывное затачивание поверхности (шаржирование) режущих зерен инструмента мелкими частицами алмаза, перемещающимися в расплавленной смазке. Это также может быть объяснено и появлением "роликов" по описанному механизму.

Введение в состав смазки дисульфида молибдена вместо диселенида молибдена совместно с полимерной связкой также, как у прототипа, обеспечивает формирование структуры состава и одновременное повышение адгезии смазки к поверхности абразивного инструмента, однако при этом из состава исключается селен и тем самым улучшаются экологические условия процесса шлифования.

Испытания предложенной смазки проводили в лабораторных и промышленных условиях.

Лабораторные испытания проводили на плоско-шлифовальном станке при обработке заготовок из закаленной стали Р6М5 при следующих режимах шлифования: Скорость круга 35 м/с Скорость стола 2 м/мин Поперечная подача 0,5 мм/ход Глубина шлифования 0,03 мм
При испытаниях регистрировалось время непрерывной работы круга до появления прижога и определялась шероховатость поверхности после обработки поверхности.

Были проведены испытания 6 составов, результаты приведены в таблице.

Композиции, приготовленные по рецептам 2,3,4 таблицы, работоспособны и по контролируемым показателям времени работы до прижога и шероховатости превосходят прототип, а по рецепту 1 эффекты противоречивые, по рецепту 5 состав не технологичен в применении - распадается при нанесении на круг.

В результате установлено.

Введение УДА (или УДАГс) в пределах от 1 до 15% по массе приводит к уменьшению шероховатости обработанной поверхности в 1,5-2 раза (составы 2, 3, 4), при этом время работы круга, а следовательно и производительность возрастет на 10-20%.

Введение УДА (УДАГс) менее 1% не привело к заметному улучшению результатов (состав 1), а введение более 15% (состав 5) привело к значительному повышению вязкости расплавленного состава при изготовлении смазки, затруднениям введения всей массы УДА (УДАГс), наблюдалось ускоренное комкообразование массы, при испытаниях состав 5 показал нетехнологичность в применении - распадался при нанесении на круг.

Результаты испытаний составов 2, 3, 4 по сравнению с составом 6 (прототип) показали возможность замены диселенида на дисульфид молибдена, при этом технологические параметры не ухудшаются, но в продуктах разложения исключаются вредные соединения селена.

П р и м е р. Изготавливались экспериментальные образцы смазки следующего состава, мас.%:
Сера ГОСТ 127-76 12
Дисульфид молибдена ТУ48-19-133-85 15
Инденкумароновая смола ГОСТ 9263-66 5 УДАГс ТУ84.415-115-87 4
Стеариновая кислота ГОСТ 9419-78 64
Проведена серия промышленных испытаний смазки на ряде заводов (в частности: ПО БХК, г. Бийск, Томский инструментальный завод, судоверфи "Наута" г. Гдыня и им. Пилсудского г.Гдансьск, Польская Республика и др.). В результате подтверждена эффективность применения смазки с кластерными алмазами при следующих операциях:
шлифовка и заточка режущего инструмента,
внутренняя шлифовка цилиндров двигателей внутреннего сгорания и др. деталей,
шлифовка шеек распредвалов, клапанов и др. деталей,
плоское шлифование матриц и других.

Смазка с кластерными алмазами готовится к опытно-промышленному выпуску в 1991г.

Таким образом, предложенная смазка обладает рядом положительных качеств по сравнению с прототипом и позволяет значительно повысить эффективность операции шлифования и заточки и экологические условия работы.

Сущность изобретения: смазка содержит серу 10-15%, дисульфид молибдена 10-20% , инденкумароновую смолу 5-7%, порошок ультрадисперсного алмаза или ультрадисперсной алмазосодержащей шихты 1-15% и стеариновую кислоту остальное. 1 табл.

АНТИФРИКЦИОННАЯ СМАЗКА ДЛЯ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ, содержащая стеариновую кислоту, серу, инденкумароновую смолу и соединение молибдена, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности процесса обработки и снижения шероховатости обработанной поверхности, смазка в качестве соединения молибдена содержит дисульфид молибдена и дополнительно порошок ультрадисперсного алмаза или ультрадисперсной алмазсодержащей шихты при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Сера - 10 - 15
Дисульфид молибдена - 10 - 20
Инденкумароновая смола - 5 - 7
Порошок ультрадисперсного алмаза или ультрадисперсной алмазсодержащей шихты - 1 - 15
Стеариновая кислота - Остальное