КОНЦЕНТРАТ ВОДОЭМУЛЬСИОННОЙ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 1999 года по МПК C10M173/00 C10M173/00 C10M133/08 C10M129/16 C10M159/02 C10M129/74 C10N40/22 

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям для механической обработки металлов и может быть использовано на металлообрабатывающих предприятиях различных отраслей народного хозяйства.

Известна смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая, мас.%:
Эмульсол на основе нефтяного масла - 3,0 - 10,0
Триэтаноламин - 0,3 - 5,0
Трихлоруксусная кислота - 0,2 - 0,5
Вода - Остальное
(SU 1227657).

Данная смазочно-охлаждающая жидкость хотя и обладает определенным запасом стабильности, удовлетворительными технологическими свойствами, но имеет низкое моющее действие, отсутствует запас антикоррозионных свойств.

Наиболее близким аналогом предлагаемому изобретению является концентрат водоэмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий, мас.%:
Неиногенный эмульгатор - 5 - 8
Продукт термической обработки рапсового масла триэтаноламином в присутствии гидроокиси калия при их массовом соотношении соответственно 2,3-7 : 0,66-2,0 : 0,5 - 13-25
Нефтяное масло - Остальное
(RU 2059694).

Данный концентрат водоэмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости наряду с высокой стабильностью эмульсии, хорошими моющими, противозадирными и удовлетворительными антикоррозионными свойствами имеет следующие недостатки:
- расслаивание эмульсии при длительном хранении, и, следовательно, необходимость периодического перемешивания и разогрева продукта;
- высокая температура застывания, что вызывает необходимость обогрева транспортных емкостей для слива концентрата в холодный период года;
- недостаточный запас антикоррозионных свойств;
- недостаточный запас противозадирных свойств для специальных сплавов;
- высокий показатель pH эмульсии, что ограничивает его применение при обработке алюминиевых сплавов.

Задачей изобретения является повышение стабильности эмульсии, повышение ее антикоррозионных и противозадирных свойств, снижение температуры застывания и увеличение срока службы.

Поставленная задача решается тем, что концентрат водоэмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий нефтяное масло, эмульгатор и продукт термической обработки растительного масла этаноламином, в качестве этаноламина содержит диэтаноламин при массовом соотношении растительное масло : диэтаноламин соответственно 0,9 : 0,8 - 1,1 при следующем соотношении компонентов в концентрате, мас.%:
Эмульгатор - 5 - 8
Продукт термической обработки растительного масла диэтаноламином при их массовом соотношении соответственно 0,9:0,8-1,1 - 15-23
Нефтяное масло - Остальное
Концентрат может дополнительно содержать сложный эфир пентаэритрита и синтетических жирных кислот фракции C₅-C₉ в количестве 1-3 мас.%.

В качестве нефтяных масел используют масла индустриальные общего назначения ГОСТ 20799 - 75 марки И - 20А, И - 40А; смесь экстрактов селективной очистки или экстракты нефтяные по ТУ 38.101714-84 с изм. 1-3.

В качестве эмульгатора применяются:
- оксиэтилированный алкилфенол на основе тримеров пропилена, выпускаемый промышленностью под названием Неонол АФ 9-6 по ТУ 3850727 - 87;
- оксиэтилированные первичные спирты фракции C₁₂-C₁₄, выпускаемые промышленностью под названием Синтанол ЭС -3 по ТУ 38.5901268 - 90;
- карбоксиметилаты оксиэтилированных алкилфенолов, выпускаемые промышленностью под названием Синтерол АМФ - 12 по ТУ 38.602-22-44-93.

Сложный эфир пентаэритрита и синтетических жирных кислот фракции C₅-C₉ выпускается промышленностью под названием Эфир - 2 по ТУ 38.101272 - 72 с изм. 1-4.

Продукт термической обработки получают взаимодействием растительного масла (рапсовое, подсолнечное, кукурузное и др.) с диэтаноламином при температуре 120-140^oC.

Получаемый продукт представляет собой смесь сложных эфиров глицерина, дизамещенные амиды жирных кислот, входивших в состав исходных растительных масел, и не прореагировавшего диэтаноламина. При определении состава были использованы методы ИК спектроскопии, ПМР и тонкослойной хроматографии.

Для получения продукта термической обработки использовали рапсовое масло по ГОСТ 8988 - 77 и технический диэтаноламин.

Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) получают простым смешением компонентов.

Применяют СОЖ в виде 3 - 5% водных эмульсий.

В табл. 1 приведены примеры предлагаемого состава концентрата смазочно-охлаждающей жидкости, а также примеры на запредельные значения количества каждого ингредиента.

В табл. 2 приведены физико-химические показатели образцов концентрата СОЖ.

Для получения образцов заявляемого концентрата СОЖ были взяты соответственно продукты термической обработки рапсового и подсолнечного масла, приведенные в табл. 3.

Из приведенных в табл. 2 результатов следует, что при введении в концентрат вновь вводимых продуктов ниже указанных пределов (пример 1) ухудшается стабильность готовой эмульсии, что приводит к загрязнению деталей и повышенному расходу эмульсии. Понижение показателя pH эмульсии создает благоприятные условия для бактериального поражения эмульсии, что снижает ее качество. При увеличении содержания компонентов в концентрате (примеры 6 и 7) при его хранении происходит расслоение эмульсии на составные части.

Для доказательства эффективности заявляемого концентрата СОЖ проводились сравнительные испытания его 3%-ных эмульсий с 3%-ной эмульсией известного концентрата СОЖ, содержащей, мас.%:
Неонол АФ-9-6 - 6,0
Продукт термической обработки рапсового масла триэтаноламином в присутствии гидроокиси калия при их массовом соотношении 5:1:0,5 - 19,5
Нефтяное масло ГОСТ 20799-75 - 74,5
Антикоррозионные свойства определялись по ГОСТ 6243-75 п. 2.2.

Моющую способность определяли весовым методом по степени отмываемости загрязнений с поверхности металлических пластинок. Образцы отмывались в лабораторной ванне окунанием. Раствор возбуждался мешалкой, имеющей число оборотов 110 об/мин. Время мойки составляло 10 мин. Температура мойки - 23^oC. В качестве загрязнителя применялся состав, содержащий, мас.%:
Масло индустриальное ГОСТ 20799-75 И-40А - 98
Графит ГОСТ 8295-73 - 1
Пыль из чугуна СЧ-18 - 1
Загрязнитель наносился на поверхность пластины окунанием. Количество нанесенного загрязнителя составляло 0,15-0,2 г.

После мойки пластины высушивали при комнатной температуре и взвешивали. Моющая способность определялась по формуле

где P₀ - вес чистой пластинки;
P₁ - вес загрязненной пластинки;
P₂ - вес пластинки после мойки и сушки.

За результат принимали среднеарифметическое от четырех измерений. Испытания по влиянию СОЖ на износ режущего инструмента при операции точения определяли при обработке стали 45 на токарном станке 1У63 проходными резцами из быстрорежущей стали Р65М размером 16 • 25 мм с геометрией заточки: задний угол α = 8^°, передний угол β = 10^°, угол в плане
Режим резания: подача S = 621 мм/об, глубина резания τ = 1 мм, скорость резания V = 40 м/мин.

Способ подачи рабочей эмульсии - полив с расходом g = 4,5 л/мин. За критерий оценки было принято время работы резца до износа по задней грани h₃ = 0,6 мм.

Температура застывания образцов СОЖ определялась по методике ГОСТ 20287-91.

Срок службы эмульсии определялся длительностью службы в автоматических линиях моторного производства. Проводилась коррекция концентрации эмульсии до 3% добавлением концентрата СОЖ. Окончание срока службы СОЖ определяли по появлению резкого специфического запаха, обусловленного бактериальным поражением. Бактерициды не добавлялись.

Результаты испытаний приведены в табл. 4.

Из приведенных результатов видно следующее:
- предлагаемый концентрат СОЖ по антикоррозионным свойствам в 1,5 - 4,0 раза превышает известный;
- моющая способность лучше известного в 1,2- 1,4 раза;
- стойкость инструмента - резца повышается в 1,2- 1,4 раза;
- температура застывания снижается на 17-21^oC;
- срок службы заявляемого концентрата СОЖ больше известного в 1,4-2,1 раза.

Достижение этих результатов обусловлено применением в составе концентрата СОЖ продукта термической обработки растительного масла диэтаноламином в заявленных соотношениях с другими компонентами.

Полученные свойства СОЖ позволяют в 1,5-2 раза сократить расход СОЖ, повысить долговечность инструмента, улучшить качество обрабатываемой поверхности, надежно защитить изделие, инструмент и оборудование от коррозии, облегчить проведение технологических операций в холодный период года, улучшить культуру производства.

Использование: на металлообрабатывающих предприятиях различных отраслей народного хозяйства. Концентрат содержит мас.%: эмульгатор 5-8, продукт термической обработки растительного масла диэтаноламином при их массовом соотношении 0,9: 0,8-1,1 15-23, нефтяное масло - остальное. Концентрат может дополнительно содержать сложный эфир пентаэритрита и синтетических жирных кислот фракции C₅-C₉ в количестве 1-3 мас.%. Концентрат по антикоррозионным свойствам в 1,5-4 раза превосходит известный, стойкость инструмента повышается в 1,2-1,4 раза, улучшается качество обрабатываемой поверхности и в 1,5-2 раза сокращается расход смазочно-охлаждающей жидкости на основе концентрата. 1 з.п.ф-лы, 4 табл.

1. Концентрат водоэмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий нефтяное масло, эмульгатор и продукт термической обработки растительного масла этаноламином, отличающийся тем, что в качестве этаноламина он содержит диэтаноламин при массовом соотношении растительное масло : диэтаноламин соответственно 0,9 : 0,8 - 1,1 при следующем соотношении компонентов в концентрате, мас.%:
Эмульгатор - 5 - 8
Продукт термической обработки растительного масла диэтаноламином при их массовом соотношении соответственно 0,9 : 0,8 - 1,1 - 15 - 23
Нефтяное масло - Остальное
2. Концентрат по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит сложный эфир пентаэритрита и синтетических жирных кислот фракции C₅ - C₉ в количестве 1 - 3 мас.%.