СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 1995 года по МПК C10M163/00 C10M163/00 C10M129/10 C10M131/04 C10M155/02 C10M159/08 C10M159/10 C10N40/20 

Изобретение касается смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), применяемых в металлообрабатывающей промышленности, например при обработке алюминия, его сплавов и др. цветных металлов на многоцелевых станках.

Механическая обработка алюминия и его сплавов затруднена высокой адгезией между обрабатываемым и инструментальным материалами, что ведет к усиленному наростообразованию и, следовательно, к ухудшению чистоты обрабатываемой поверхности изделия. При этом существенными функциями смазочно-охлаждающих технологических средств являются значительное уменьшение трения за счет эффективности смазывания и интенсивного охлаждения с максимальным отводом тепла. Обработка деталей из алюминия и его сплавов на прецизионных станках неизбежно связана с непрерывным контактом кожи рук работающих с СОТС и наличием постоянно высоких концентраций масляного тумана из-за необходимости использования масловязких нефтяных масел. Поэтому наряду с обеспечением необходимых смазочных свойств СОТС должна обладать удовлетворяющими гигиеническими характеристиками: отсутствие раздражающего действия на кожный покров и минимальное образование масляного аэрозоля при эксплуатации.

Достижение ссновных функциональных свойств обеспечивается использованием СОТС на основе масляно-керосиновых смесей, хлорированных парафинов, олеиновой кислоты [1] Однако такие композиции не удовлетворяют современным требованиям гигиены и не обеспечивают безопасность работы станочника.

Известна смазочная композиция [2] на нефтяной основе для механической обработки металлов, которая имеет следующий состав, мас.

Дибутиловый эфир
трихлорметилфосфорной кислоты 2-3
Бариевая соль продуктов
конденсации алкилфенола с формальдегидом 4-6 Дибутилпаракрезол 0,3-0,5
Полиметил-
силоксановая жидкость 0,005-
0,015
Очищенное дистиллятное масло до 100
Обладая достаточными смазочными свойствами при обработке алюминия и его сплавов, указанная СОЖ, имея кинематическую вязкость при 50^оС более 8,0 мм²/с, трудно прокачивается через фильтрующие устройства на прецизионных станках, что значительно снижает ее охлаждающие свойства. При попытке снижения вязкости известной СОЖ путем использования в качестве нефтяной основы менее вязкого нефтяного масла наблюдалось значительное усиление дымо- и туманообразования в процессе эксплуатации, т.е. ухудшение ее гигиенических свойств. Кроме этого нефтяная основа указанной СОЖ представляет собой очищенное серной кислотой дистиллятное масло, что, как известно, не обеспечивает снижение степени ее токсичности.

В промышленности при обработке алюминия, его сплавов и др. цветных металлов применяется масляное СОТС неактивного типа Shell Speed C8 (фирма Shell International).

Указанное СОТС обладает достаточными смазочными и охлаждающими свойствами, хорошей прокачиваемостью через фильтрующие устройства, не имеет запаха, однако недостатком ее является высокое содержание ароматических углеводородов, что как известно, отрицательно влияет на токсикологические свойства СОТС.

Авторы заявляемого изобретения решают задачу создания смазочно-охлаждающего технологического средства для механической обработки металлов, в частности цветных металлов, например алюминия и его сплавов, обладающих высокими смазочными и другими технологическими свойствами при значительном улучшении гигиенических условий эксплуатации.

Поставленная задача достигается предлагаемой композицией на основе нефтяного масла с добавлением антиоксиданта алкилфенольного типа и полиметилсилоксановой жидкости, которая дополнительно содержит синтетический полибутадиеновый каучук, хлорированный парафин и растительный или животный жир при следующем соотношении компонентов, мас. Антиоксидант алкилфенольного типа 0,1-0,5 Полиметилсилоксановая жидкость 0,003-
0,01 Синтетический полибутадиеновый каучук 0,1-2,0 Хлорированный парафин 2,0-4,0 Растительный или животный жир 3,0-5,0 Нефтяное масло до 100
В качестве антиоксиданта могут быть использованы пространственно-затрудненные алкилфенолы: 4-метил-2,6-дитретбутилфенол (например, Ионол по ОСТ 3801420-87 или Агидол-1 по ТУ 385901237-90); 2,2¹-метилен-бис/4-метил-6-третбутилфенол (например, Агидол-2 по ТУ 38 101617-80).

Характеристика остальных компонентов предлагаемого СОТС приведена ниже:
полиметилсилоксановая жидкость ПМС-200 А по ОСТ 6-02-20-79;
синтетический полибутадиеновый каучук, ТУ 38.103331-84;
хлорированный парафин ХП-470, ТУ 6-01-16-90, с содержанием хлора не менее 45 мас. и кислотностью не более 0,005% в пересчете на HCl;
масло хлопковое, ГОСТ 1128-75, прозрачное с кислотным числом не более 0,5 мг КОН/г;
масло рапсовое, ГОСТ 8988-77, прозрачное с кислотным числом не более 6,0 мг КОН/г;
жир животный технический (специальный), ГОСТ 1045-73, с массовой долей влаги не более 0,5% кислотным числом не более 15 мг КОН/г.

Предлагаемое СОТС приготовляют растворением присадок в нефтяном масле. Конкретные составы приготовленных и испытанных образцов предлагаемого СОТС приведены в табл.1. Конкретный состав испытанной СОЖ по прототипу приведен ниже, мас.

Дибутиловый эфир
трихлорметилфосфорной
кислоты (присадка хлорэф-40) 2,5
Бариевая соль продуктов
конденсации алкилфенола с формальдегидом (БФК-1) 4,5
Дибутилпаракрезол
(4-метил-2,6 дитретбутилфенол) 0,5
Полиметилсилоксановая жидкость (ПМС-200А) 0,01 Нефтяное масло до 100
Приготовленные образцы предлагаемого СОТС были всесторонне испытаны в лабораторных и производственных условиях. В табл.2 приведены данные физико-химической характеристики предлагаемого и известных СОТС, включая показатель туманообразующей способности. Индекс туманообразования определяли по известной методике как отношение концентрации масляного тумана испытуемого образца к концентрации масляного тумана диоктилфталата [3] Как показывают приведенные данные, при значительно меньшей вязкости, являющейся косвенным показателем прокачиваемости через фильтрующие устройства станков, индекс туманообразования у предлагаемого СОТС ниже, чем у СОЖ по авт. св. N 312866 и Shell Speed C8, что свидетельствует о преимуществах предлагаемого СОТС по технологическим и гигиеническим свойствам.

Смазочные свойства образцов СОТС оценивались на четырехшариковой машине трения по ГОСТ 9490-75. Результаты испытаний приведены в табл.3.

Результаты испытаний смазочных свойств предлагаемого и известных СОТС убеждают в том, что по уровню противозадирных (Р_с), противоизносных (Р_к) и антифрикционных (f) свойств предлагаемое СОТС не уступает известным, а по некоторым показателям и превосходит их.

Приведены сравнительные лабораторные испытания предлагаемого и известных СОТС на операциях точения, сверления, развертывания и резьбонарезания алюминиевого сплава АМЦ и на операции резьбонарезания алюминиевого сплава Д-16.

Операцию точения алюминиевого сплава АМЦ проводили на токарном станке модели 1К62. Режимы резания: подача S 0,21 мм/об
глубина резания t 1 мм
скорость резания V 25 и 50 м/мин
Способ подачи СОТС полив.

Эффективность испытуемого СОТС определяли по ее влиянию на шероховатость обработанной поверхности. Уровень качества обработанной поверхности измеряли профилометром, модели Сартроник ЗР фирмы "Тейлор Гобсон" (Великобритания) и оценивали величиной среднего арифметического отклонения профиля поверхности R_a.

Результаты испытаний приведены в табл.4.

Испытания на операциях сверления, развертывания, резьбонарезания алюминиевого сплава АМу проводили на стенде для осевого инструмента на базе сверлильного станка 2Н125.

Режимы резания: сверление число оборотов сверла n 2000 об/мин; подача S 0,2 мм/об; развертывание n 750 об/мин; S 0,4 мм/об; резьбонарезание n 355 об/мин; S 1,75 мм/об.

Обработка производилась в погружной ванне с испытуемым образцом СОТС. Критерием оценки являлось качество обработанной поверхности, определяемое экспертным методом по пятибальной системе.

Результаты оценки приведены в табл.5.

Испытания на операции резьбонарезания алюминиевого сплава Д-16 проводились на специальном резьбонарезном стенде ФАЛЕКС-8 (США).

Режим резания: n 300 об/мин.

Критериями оценки эффективности СОТС являлись величина крутящего момента М_кр (Нм) и стабильность процесса резьбонарезания, характеризуемая величиной среднеквадратичного отклонения М_кр (S).

Результаты испытаний представлены в табл.6.

Результаты проведенных лабораторных испытаний (таблицы 4,5,6) показали, что предлагаемое СОТС при лезвийной обработке алюминиевых сплавов по влиянию на технологические показатели превосходит отечественную СОТС ОСМ-3 и находится на одном уровне с СОТС Shell Speed C8.

При испытаниях отмечено преимущество предлагаемого СОТС по гигиеническим свойствам отсутствие запаха специфического при работе с маловязкими СОТС.

На базе Воронежского НИИ бытовой видеотехники проведены предварительные и приемочные производственные испытания предлагаемого СОТС в сравнении с ранее применяемым импортным СОТС Shell Speed C8.

Условия испытания: Оборудование агрегатный станок для обработки шасси, обрабатывающие центры мод.MNC 6С и VNC 2С. Обрабатываемый материал алюминиевые сплавы: АЛ-11 по ГОСТ 2685-75, АК 9М2 по ГОСТ 1583-73 Основные технологические операции сверление, зенкерование, растачивание, фрезерование, резьбонарезание.

В результате проведенных испытаний установлено, что предлагаемое СОТС полностью обеспечивает технологический процесс и по показателям процесса резания, сопутствующим и эксплуатационным свойствам аналогично импортной СОТС Shell Speed C8.

Исследованиями по гигиенической оценке условий труда в процессе применения предлагаемого СОТС на Воронежском НИИ бытовой видеотехники установлено, что содержание масляного аэрозоля (тумана) в воздухе рабочей зоны производственных помещений составляло в среднем 0,93 ± 0,6 мг/м³ при предельно допустимой концентрации не более 5 мг/м³. Данные масс-спектроскопического анализа проб воздуха рабочей зоны показали, что все группы углеводородов обнаружены в количествах 0,26-2,68 мг/м³ что значительно ниже предельно допустимой концентрации (300 мг/м³).

Сущность: технологическое средство содержит мас. антиоксидант алкилфенольного типа 0,1 0,5; полиметилсилоксановую жидкость 0,003 0,1; синтетический полибутадиеновый каучук 0,1 2,0; хлорированный парафин 2 4; растительное масло или животный жир 3 - 5; нефтяное масло остальное. 6 табл.

СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ, содержащее нефтяное масло, антиоксидант алкилфенольного типа и полиметилсилоксановую жидкость, отличающееся тем, что средство дополнительно содержит синтетический полибутадиеновый каучук, хлорированный парафин и растительное масло или животный жир при следующем соотношении компонентов, мас.

Антиоксидант алкилфенольного типа 0,1 0,5
Полиметилсилоксановая жидкость 0,003 0,1
Синтетический полибутадиеновый каучук 0,1 2,0
Хлорированный парафин 2,0 4,0
Растительное масло или животный жир 3,0 5,0
Нефтяное масло Остальное