СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 1997 года по МПК C10M173/02 C10M173/02 C10M125/20 C10M129/24 C10M129/06 C10M125/26 C10M133/06 C10M133/08 C10M135/10 C10M149/18 C10N40/20 

Изобретение относится к области металлообработки, а именно к смазочно-охлаждающим жидкостям /СОЖ/, используемым при механической обработке металлов.

Известен широкий ассортимент смазочно-охлаждающих жидкостей, используемых при механической обработке металлов [1] /см. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием. Справочник. Под ред. С.Г.Энтелиса, Э.М.Берлинера. М. Машиностроение, 1986, с.352/.

Недостатками известных смазочно-охлаждающих жидкостей являются относительно невысокая стойкость инструмента, низкая чистота обрабатываемой поверхности, недостаточная стабильность как концентрата, так и рабочей жидкости, а в целом ряде случаев неудовлетворительная биологическая стойкость и низкие антикоррозионные свойства.

Из известных СОЖ наиболее близкой по достигаемому эффекту является смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов [2] (авт.св. N1384608, БИ N12, 1988/, включающая, мас.

полиэтиленовая эмульсия 2,5 40
триэтаноламин 0,1 0,8
диалкиламинопропионитрил 0,001 0,03
глицерин 0,05 3,0
полиэтиленгликолевые эфиры моноэтаноламинов синтетических жирных кислот фракции C₁₀-C₁₆ 0,01 0,5
полиоксипропилен 0,1 1,0
нитрит натрия 0,1 1,0
вода до 100.

Основными недостатками известной СОЖ являются:
низкая стойкость обрабатывающего инструмента;
ограниченная область применения, ее рекомендуют использовать при обработке только черных металлов резанием;
низкая чистота обработанной поверхности.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение стойкости инструмента и качества обработанной поверхности, а также использование СОЖ при различных операциях механической обработки цветных и черных металлов /сверление, точение, фрезерование, шлифование и т.д./.

Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, включающая воду, глицерин, триэтаноламин, нитрит натрия и полимерную добавку, согласно изобретению, в качестве полимерной добавки содержит 8%-ный водный раствор полиакриламида и дополнительно содержит натрий тетраборнокислый; алкилмоносульфонат натрия фракции C₁₄-C₁₇; N, N'-ди/β-нитрилэтил/-этилендиамина-1,2; малеиновый ангидрид и метиловый оранжевый при следующем соотношении компонентов, мас.

полиакриламид-гель технический, 8%-ный 0,45 0,65
натрий тетраборнокислый /бура/ 0,06 0,1
алкилмоносульфоната натрия фракции C₁₄-C₁₇ /E-30/ 0,002 - 0,008
глицерин 0,08 0,1
триэтаноламин 0,09 0,1
N, N'-ди/b-нитрилэтил/этилендиамина 1,2 /ЦЭДА/ 1,0 1,2
нитрит натрия 0,06 0,07
малеиновый ангидрид 0,075 0,08
метиловый оранжевый 0,00015
вода до 100,0.

В данной композиции полиакриламид выполняет роль высокомолекулярной присадки, молекулярная масса которой приблизительно 1 • 10⁶. Наличие в структуре полиакриламида атомов азота способствует его адсорбции на металлической поверхности, что приводит к образованию прочных защитных пленок. Попадая в зону обработки /резания или пластического деформирования/, полиакриламид претерпевает процесс механо- и термодеструкции с образованием активных продуктов /макрорадикалов, атомов и т. д./. Последние, хемосорбируясь на металлической поверхности, создают прочные пленки, разделяющие трущиеся поверхности, и существенно снижают уровень поверхностной энергии обрабатываемого металла, что в конечном итоге приводит к увеличению стойкости обрабатывающего инструмента и повышению класса чистоты обработанной поверхности.

Глицерин уменьшает воздействие технологической среды на кожу человека, способствует процессу растворения полиакриламида в воде, а также выполняет роль смазочного компонента.

N, N'-ди/b-нитрилэтил/этилендиамина-1,2 или ЦЭДА выполняет роль смазочного компонента. Наличие в структуре ЦЭДА химически активных аминных и нитрильных групп способствует его адсорбции на металлической поверхности, что приводит к образованию прочных защитных пленок.

Алкилмоносульфонат натрия фракций C₁₄-C₁₇ или E-30 выполняет роль поверхностно-активного вещества, улучшающего смачивающие и моющие свойства СОЖ, а также способствующего процессам диспергирования.

Натрий тетраборнокислый, нитрит натрия, триэтаноламин и малеиновый ангидрид выполняют функции ингибиторов коррозии и регуляторов pH среды. Метиловый оранжевый выполняет функции индикатора pH среды, изменяя свою окраску с оранжевого на красную в кислой среде. Он также придает СОЖ эстетически приятную окраску. Вода является дисперсионной средой.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленный состав СОЖ отличается от известного введением новых компонентов, а именно: полиакриламида, натрия тетраборнокислого, алкилмоносульфоната натрия фракции C₁₄-C₁₇, N, N'-ди/b-нитрилэтил/этилендиамина-1,2, малеинового ангидрида и метилового оранжевого. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных составов СОЖ, используемых для механической обработки металлов, показал, что признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, представляют собой новую совокупность признаков, так как при анализе не выявлено совместного использования полиакриламида, ЦЭДА, глицерина, натрия тетраборнокислого, малеинового ангидрида в качестве основных компонентов в известных составах СОЖ. Применение указанных компонентов в совокупности с другими обеспечивает СОЖ свойствами, проявляемыми в заявляемом техническом решении, а именно: стабильностью при хранении как концентрата, так и рабочей среды, антикоррозионными свойствами, созданием прочных адсорбционных и хемосорбционных пленок, разделяющих трущиеся поверхности, что приводит к снижению уровня поверхностной энергии обрабатываемого металла, а в конечном итоге к повышению стойкости обрабатывающего инструмента и улучшению качества обработанной поверхности, возможности использования СОЖ на различных операциях механической обработки.

Таким образом, данный состав СОЖ приобретает новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень".

Пример. Предлагаемую СОЖ получают путем разбавления водой жесткостью не выше 4,6 мг • экв/л концентрата, который готовят следующим образом: в реактор, снабженный подогревающим устройством и мешалкой, загружают рассчитанное количество воды. Воду нагревают до температуры 75 ±5^o и после достижения данной температуры проводят последовательное растворение в ней полиакриламида /ТУ 6-01-1049-81 с изм. 1 3/, натрия тетраборнокислого /ГОСТ 4199-76 с изм. 1, 2/, алкилмоносульфонат натрия фракции C₁₄-C₁₇ /ТГМ-32217, импортный/, глицерина /ГОСТ 6823-77 с изм. 1, 2/, триэтаноламина /ТУ 6-02-916-79 с изм. 1, 2/, N, N'-ди/b-нитрилэтил/этилендиамина-1,2 /ТУ 88 УССР 264-05-90/, нитрита натрия /ГОСТ 19906-74 с изм. 1, 2/, малеинового ангидрида /ГОСТ 11153-75 с изм. 1, 2/, метилового оранжевого /ТУ 6-09-5171-84/. После завершения растворения компонентов смесь перемешивают в течение 1 часа.

Разбавлением полученного концентрата готовили составы СОЖ, приведенные в табл. 1, где также дан состав известной СОЖ.

Испытания проводились при фрезеровании корпусных изделий из алюминиевого сплава Д16Т концевой фрезой диаметром 12 мм из быстрорежущей стали на обрабатывающем центре ARCTUR-400 фирмы OLYVETTI /Италия/. Режимы обработки: число оборотов шпинделя 1400 об/мин, скорость подачи 100 мм/мин. О стойкости инструмента судили по износу по задней поверхности до 0,4 мм и количеству обработанных корпусов. Результаты испытаний приведены в табл. N2.

Оценка качества обрабатываемой поверхности проводилась по шероховатости обрабатываемой поверхности. Результаты испытаний приведены в табл. 3.

Испытания проводились при фрезеровании и точении изделий из стали Х18Н10Т и титанового сплава ВТ-1-0.

Проводилось фрезерование деталей типа корпус из стали Х18Н10Т и титанового сплава ВТ-1-0 на станках модели ОФ55, КТ75 концевой фрезой диаметром 12 мм на режимах: число оборотов шпинделя 355 об/мин; скорость подачи 40 мм/мин.

Результаты испытаний приведены в табл. 4.

Проводилась токарная обработка деталей типа вал из стали Х18Н10Т и титанового сплава ВТ-1-0 на станках модели 1И611П; 16К20 на режимах: число оборотов шпинделя 200 об/мин, скорость подачи 0,06 мм/мин. О стойкости инструмента судили по износу по задней поверхности до 0,4 мм. Результаты испытаний приведены в табл. 5.

Из данных проведенных испытаний следует, что по технологической эффективности, коррозионной устойчивости, стабильности состава во времени предлагаемая СОЖ превосходит известную.

Использование: в химическом производстве, в частности, в составах смазочно-охлаждающих жидкостей. Сущность изобретения: жидкость содержит (мас. процент): 8-ми процентный водный раствор полиакриламида 0,45 - 0,65; натрий тетраборнокислый 0,06 - 0,1; алкилмоносульфонат натрия фракции C₁₄-C₁₇ 0,002 - 0,003; глицерин 0,08 - 0,1; триэтаноламин 0,9 - 0,1; N, N'-(бета-нитрилэтил)этилендиамин-1,2 1,0 - 1,2; нитрит натрия 0,06 - 0,08; малеиновый ангидрид 0,075 - 0,08; метиловый оранжевый 0,00015 и остальное - воду. 5 табл.

Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая воду, глицерин, триэтаноламин, нитрит натрия и полимерную добавку, отличающаяся тем, что в качестве полимерной добавки жидкость содержит 8%-ный водный раствор полиакриламида и дополнительно содержит натрий тетраборнокислый, алкилмоносульфонат натрия фракции С_1 4 - С_1 7, N, N',-ди (β- нитрилэтил) этилендиамин 1,2, малеиновый ангидрид и метиловый оранжевый при следующем соотношении компонентов, мас.

8%-ный водный раствор полиакриламида 0,45 0,65
Натрий тетраборнокислый 0,06 0,1
Алкилмоносульфонат натрия фракции С_1 4 С_1 7 - 0,002 0,003
Глицерин 0,08 0,1
Триэтаноламин 0,09 0,1
N, N'-Ди (b-нитрилэтил)этилендиамина-1,2 1,0 1,2
Нитрит натрия 0,06 0,07
Малеиновый ангидрид 0,075 0,08
Метиловый оранжевый 0,00015
Вода Остальноей