КОНЦЕНТРАТ ВОДНОЙ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 1998 года по МПК C10M173/02 C10M173/02 C10M129/08 C10M129/40 C10M133/06 C10N40/24 

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ) и может быть применено в виде концентрата для приготовления рабочих растворов, используемых для механической обработки металлов.

В машиностроении при обработке металлов резанием в качестве СОЖ широко используют водные растворы эмульсолов [1]. Недостаток таких жидкостей состоит в том, что они имеют малый срок службы из-за быстрого микробного поражения, что приводит к ухудшению их технологических и эксплуатационных свойств. Поэтому в современном машиностроении повышаются требования к смазочно-охлаждающим жидкостям. Перспективные СОЖ должны быть долговечными в работе, безопасными для станочников, не оказывать вредного воздействия на окружающих, стабильными.

Один из путей решения данной задачи - создание синтетических СОЖ, обладающих рядом преимуществ по сравнению с традиционно применяемыми эмульсолами. Основой синтетических СОЖ является вода. С целью придания необходимых свойств к воде добавляют соответствующие присадки. При их применении отмечается уменьшение загрязненности сточных вод нефтепродуктами, повышается устойчивость к биопоражению, упрощается утилизации отработанной СОЖ. Кроме того, синтетические СОЖ универсальны по сравнению с эмульсолами, обладают длительным сроком службы, повышают стойкость инструмента по сравнению с эмульсолами.

Водные растворы синтетических СОЖ имеют вязкость, близкую к вязкости воды. Это делают их практически незаменимыми при абразивной обработке чугунов, где применение эмульсионных жидкостей менее эффективно: эмульсии вызывают нестабильность растворов, повышенный износ инструмента, коррозию частей станков и деталей, быструю микробопоражаемость.

В настоящее время разработан ряд синтетических смазочно-охлаждающих жидкостей для механической обработки. Одной из них является СОЖ [2] на основе воды с добавлением, мас.%:
Натрийтетраборноэтиленгликолевый комплекс - 0,4-0,6
Триэтаноламин - 0,2-0,4
Однако данная жидкость имеет невысокие смазочные свойства и в большей степени обеспечивает охлаждающий эффект, не обеспечивая при этом удовлетворительные показатели стойкости режущего инструмента и качества обработанной поверхности. Кроме того, жидкость имеет низкие моющие свойства.

Наиболее близким является концентрат СОЖ [3], содержащий гликоли, а именно - диэтиленгликоль, продукт взаимодействия жирных кислот фракции C₆-C₂₀ и триэтаноламина - триэтаноламиновое мыло, а также нитрит натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Нитрит натрия - 0,4-0,6
Диэтиленгликоль - 20-30
Триэтаноламиновое мыло жирных кислот фракции C₆-C₂₀ - 25-30
Вода - Остальное
Применение полученной из такого концентрата СОЖ для обработки металлов резанием не обеспечивает в достаточной степени повышение стойкости инструмента, уменьшение шероховатости обработанной поверхности, что указывает на невысокую смазочную способность данной жидкости. Кроме того, технология получения этой СОЖ предусматривает предварительное получение триэтаноламинового мыла взаимодействием жирных кислот фракции C₆-C₂₀ и триэтаноламина, что требует дополнительных затрат.

Изобретение направлено на создание смазочно-охлаждающей жидкости с улучшенными эксплуатационными свойствами, применение которой позволило бы повысить стойкость режущего инструмента и улучшить качество обработанной поверхности.

Предлагаемый концентрат СОЖ для механической обработки металлов, содержащий гликоли, включает в себя высшие жирные кислоты, триэтаноламин, соль циклогексиламина и синтетических жирных кислот фракции C₁₂-C₁₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Гликоли - 10-50
Высшие жирные кислоты - 10-55
Триэтаноламин - 15-60
Соль циклогексиламина и синтетических жирных кислот фракции C₁₀-C₁₃ - 15-60
Кроме того, для удобства дальнейшего использования концентрата в виде приготовленных из него рабочих водных растворов, удобства перевозок в концентрат может быть добавлено вода в количестве 4-40% и пеногаситель в количестве 0,05-0,15%.

Для приготовления концентрата были использованы гликоли, а именно: этиленгликоль (ГОСТ 19710-93), диэтиленгликоль (ГОСТ 10136-77), триэтиленгликоль (ТУ 6-01-864-78), полигликоли очищенные, представляющие собой раствор гликолей в воде с массовой долей 75-90% (ТУ 6-15-1761-94). В качестве жирных кислот использованы: миристиновая кислота (ТУ 6-09-3841), олеиновая кислота (ГОСТ 7580-81), стеариновая кислота (ГОСТ 9119-60), триэтаноламин (ТУ 6-02-916-84), соль циклогексиламина и синтетических жирных кислот фракции C₁₀-C₁₃ (ТУ 6-02-1132-88), пеногаситель кремнийорганический ПГКО-1001 (ТУ 600-65763441-64-92) или ПЭС-5.

Концентрат СОЖ готовит путем механического смещения всех компонентов при перемешивании до получения однородной массы при нагревании до 60-70^oC. Составы предлагаемого и известного концентратов приведены в табл. 1-16. Для работы используют 2-5%-ные водные растворы концентрата. Причем, если используют концентрат, не содержащий воду и пеногаситель, в водный рабочий раствор добавляют пеногаситель, который не влияет на свойства СОЖ, что создает более удобные условия для работы.

Составы концентратов 1-209 были использованы при точении стали 45 на токарном станке 16K20 инструментом из быстрорежущей стали P6AМ5 при скорости резания 24 м/мин, подачи 0,2 мм/об., глубине резания 1,5 мм. Оценивалась стойкость режущего инструмента и шероховатость обработанной поверхности. Стойкость режущего инструмента определялась при износе по ее задней поверхности h₃=0,4 мм. Шероховатость обработанной поверхности определялась на профилометре 296.

Результаты испытаний по оценке 2%-ных растворов концентратов, приведенные в табл. 1-16, приведены в табл. 32.

Как видно из табл. 32, предлагаемый состав и соотношение компонентов позволяет повысить стойкость режущего инструмента и улучшить качество обработанной поверхности по сравнению с прототипом, что указывает на высокие смазывающие свойства данного состава СОЖ. Соотношение компонентов концентрата с добавлением воды и пеногасителя выбирают из условия удобства хранения и перевозок концентрата СОЖ. Так, использование концентратов с меньшим содержанием воды приводит к тому, что концентрат неудобно разливать в емкость, а с большим - к тому, что концентрат будет занимать больший объем, что потребует дополнительной тары для его перевозок. Для удобства использования и приготовления СОЖ добавляют пеногаситель, количество которого выбирают из того, что при добавлении использования концентрата с меньшим содержанием пеногасителя приводит к образованию пены, а большее количество пеногасителя не влияет на процесс пенообразования (табл. 17-31). Добавление воды в концентрат не влияет на свойства СОЖ, полученной из предлагаемого концентрата (табл. 33).

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:
1. Клушин М.И. Технологические свойства новых СОЖ для обработки резанием. М.: Машиностроение, 1979, с. 13-15, 172.

2. Авторское свидетельство СССР N 1777349, кл. C 10 M 173/02, 1991.

3. Авторское свидетельство СССР N 1162866, кл. C 10 M 173/00.

Сущность изобретения: предлагаемый концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов содержит, мас.%: гликоли 10 - 50, высшие жирные кислоты 10 - 55, триэтаноламин 15 - 60, соль циклогексиламина и синтетических жирных кислот фракции С_1 0-С_1 3 15 - 60. Испытания водного раствора предлагаемого концентрата смазочно-охлаждающей жидкости показали, что применение его повышает стойкость режущего инструмента, улучшает качество обработанной поверхности. Для удобства хранения, перевозок и упрощения технологии приготовления водного раствора концентрата смазочно-охлаждающей жидкости в концентрат может быть добавлена вода в количестве 4 - 40 мас.% и пеногаситель в количестве 0,05 - 0,15 мас.%. 1 з.п.ф-лы, 33 табл.

1. Концентрат водной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий гликоли, отличающийся тем, что концентрат дополнительно содержит высшие жирные кислоты, триэтаноламин и соль циклогексиламина и синтетических жирных кислот фракции С_1 0 - С_1 3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Гликоли - 10 - 50
Высшие жирные кислоты - 10 - 55
Триэтаноламин - 15 - 60
Соль циклогексиламина и синтетических жирных кислот фракции С_1 0 - С_1 3 - 15 - 60
2. Концентрат по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 4 - 40 мас.% воды и 0,05 - 0,15 мас.% пеногасителя.