СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2002 года по МПК C10M173/00 C10M173/00 C10M159/08 C10M125/00 C10M133/08 C10N40/22 

Описание патента на изобретение RU2186094C2

Изобретение относится к области механической обработки металлов, а более конкретно к обработке металлов резанием.

Известны СОЖ, полученные путем омыления жирных кислот (ОПСК) для процессов холодной обработки металлов давлением /1/ и горячей обработке металлов /2/ [1-SU 635124; 2-SU 1281588].

Наиболее близкой по составу и достигаемому результату к предлагаемой является смазочно-охлаждающая жидкость /3/ для механической обработки металлов следующего состава, мас.%:
Триэтаноламин - 0,5-1,0
Соль меди, выбранная из группы, включающей хлорид, нитрат, сульфат нитрит натрия - 0,1-0,2
Триэтаноламиновое мыло или соли щелочных металлов жирных кислот С1720 - 0,4-1,0
Неионогенное поверхностно-активное вещество - 0,008-0,01
Вода - Остальное [3-SU - 1151571]
Недостатки этой смазочно-охлаждающей жидкости заключаются в ее недостаточно высокой смазочной способности и высокой коррозионной активности.

Цель предлагаемого изобретения - получение смазочного состава с повышенными антифрикционными и антикоррозионными свойствами, обеспечивающего требуемое качество обрабатываемой поверхности и стойкость инструмента при механической обработке материалов.

Поставленная цель достигается тем, что в СОЖ для механической обработки металлов, содержащую воду, водорастворимое мыло, соль меди, выбранная из группы, включающей хлорид, нитрат, сульфат, дополнительно содержит перманганат калия и в качестве водорастворимого мыла - продукт нейтрализации отходов производства себациновой кислоты (ОПСК) триэтаноламином при следующем соотношении, вес.%:
Продукт нейтрализации отходов производства себациновой кислоты (ОПСК) триэтаноламином - 1,5-3
Соль меди, выбранная из группы, включающей хлорид, нитрат, сульфат - 0,2-0,3
Перманганат калия - 0,03-0,04
Вода - До 100%
В качестве водорастворимого мыла целесообразно использовать продукт нейтрализации отходов производства себациновой кислоты (ОПСК) триэтаноламинон, который может быть получен следующим образом. В реактор, снабженный мешалкой и обогревом, загружают отходы производства себациновой кислоты (ОПСК) и триэтаноламин, взятый в количестве, необходимом до полной нейтрализации свободных жирных кислот, нагревают до 90oС и перемешивают в течение 30-40 мин. Соотношение триэтаноламина и ОПСК, при этом наиболее оптимально при 1: 4.

Физико-химические характеристики ОПСК приведены в таблице 1.

Использование перманганата калия приводит к снижению коррозионной активности до требуемого уровня. Совместное применение медьсодержащих соединений и перманганата калия при оптимальном сочетании приводит - к уменьшению трения и износа за счет образования комплексных соединений в процессе резания.

Предлагаемая смазочно-охлаждающая жидкость представляет собой прозрачную или полупрозрачную жидкость, имеющую высокую смазочную способность, хорошие антикоррозионные свойства, стабильность и стойкость к биоповреждениям.

Приготовление СОЖ производят по приведенной ниже технологии. Продукт нейтрализации отходов производства себациновой кислоты (ОПСК) триэтаноламином разбавляют горячей водой (70-85oС) до 10%-ной концентрации. Тщательно перемешивают в течение 30-40 мин, добавляя в смесь небольшими порциями соль меди, выбранную из группы, включающей хлорид, нитрат, сульфат. Затем, отключив обогрев, в смесь небольшими порциями вводят перманганат калия, тщательно перемешивая 20-30 мин. Полученный продукт затем разбавляется холодной водой до нужной концентрации.

Ниже представлен известный состав СОЖ, который был испытан для сравнения с исследуемым (в табл. 2 этот состав обозначен как СОЖ 1- известный.)
Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов следующего состава, мас.%:
Триэтаноламин - 0,7
Сульфат меди - 0,14
Нитрит натрия - 0,15
Триэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты - 0,6
ОП-7 - 0,009
Вода - Остальное
Предлагаемая СОЖ, результаты испытаний которой представлены в табл. 2 (СОЖ), имела следующий состав, мас.%:
Продукт нейтрализации отходов производства себациновой кислоты (ОПСК) триэтаноламином - 2
Сульфат меди - 0,25
Перманганат калия - 0,035
Вода - До 100
Лабораторные испытания предлагаемой и известной смазочно-охлаждающей жидкостей проводились в Шахтинском институте ЮРГТУ на машине трения "МТ-3-У" с точечным контактом трех сфер по плоскости.

Такая установка лишена недостатков, присущих, например, четырехшариковым машинам трения, в которых контактирующие пары трения не соответствуют реальным материалам, применяющимся в реальных технологических процессах механической обработки. При исследованиях могут быть использованы различные сочетания пар трения, созданы различные виды контактного взаимодействия за счет замены сфер другими геометрическими телами. Данная методика весьма эффективна при исследовании смазочных свойств смазочных материалов для механической обработки.

Критериями оценки смазочных свойств смазочных материалов на машине трения "МТ-3-У" являются несущая способность (критическая нагрузка), противоизносные и антифрикционные свойства. Испытательная головка интенсивно перемешивает смазку, что имитирует подачу свежей порции смазки в зону трения. Противоизносные свойства смазки определяют по величине износа шаров, антифрикционные - по величине коэффициента трения.

Машина трения "МТ-3-У" изготовлена на базе настольного сверлильного станка мод. УПИ-М-1.

На чертеже представлена схема машины трения "МТ-3-У".

Машина трения состоит из основания 1, колонны 2, на которой укреплена головка 3 с выходящем из нее валом 7, электродвигателем 4, ременной и зубчатой передачами 5 и 6. На нижнем конце вала 7 через шарик 8, служащий для самоустановки, крепится при помощи винта 9 головка 10. В пазы головки 10 посредством винтов 11 крепятся пальчиковые контртела 12 со сферической плоскостью касания с образцом. Образец 13 фиксируется в чаше 14 с помощью шпильки 15. Чаша устанавливается на упорном подшипнике 16, встроенном в основание 17. Основание 17 крепится болтами к основанию 1. В чашу вкручивается рычаг 18, который при работе машины упирается в тензометрическую балочку 19, на которой наклеены тензорезисторы. Нормальная нагрузка на образцы задается двуплечим рычагом 20 с помощью грузов 21. Момент трения регистрируется тензоаппаратурой, состоящей из усилителя 22 (УТ4-1) и осциллографа 23 (светолучевой НО3ОА).

Техническая характеристика машины:
Средний радиус образцов - 1...8 мм
Высота образцов - 10... 15 мм
Частота вращения образцов - 6...500 об/мин
Нормальная нагрузка на образцы -10...1200 Н
Мощность электродвигателя - 0,37 кВт
Точность измерения момента трения - ±3%
Образец для исследования смазочных материалов представляет собой цилиндрический металлический диск (d=70 мм, h=10...15 мм) с отверстием для фиксации. Рабочая поверхность образца обрабатывалась до шероховатости Ra=0,32-0,65 мкм (ГОСТ 2789-73), а нерабочая поверхность до шероховатости Ra=1,25 мкм. Образцы могут изготавливаться из различных материалов: конструкционных углеродистых и легированных сталей. После проведения испытаний рабочая поверхность образца восстанавливалась на металлорежущем станке.

Контртела представляют собой иглы или шары, взятые из игольчатых или шариковых подшипников (d=2,2...12,8 мм, HRC 60...65). В данном опыте использовались иглы (d=2,2 мм, h=10 мм).

Материал контртела - подшипниковая сталь ШХ15 (ГОСТ 801-78). Материал образца - сталь 40Х. Образцы и контртела перед испытаниями обезжиривались бензином Б-70, ацетоном и высушивались на воздухе.

Режимы испытаний смазочных материалов: время вращения шпинделя машины трения t=60 с, скорость вращения контртел v=0,16 м/с.

Осевая нагрузка увеличивалась ступенчато через 2.102 до 12.102Н.

Противоизносные свойства смазочных материалов оценивались по среднему диаметру пятен износа сфер игл, которые замеряли с помощью отсчетного микроскопа типа МПБ (лупы Бриннеля) в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Среднее значение диаметра пятен износа игл определялось по формуле:

где dmax и dmin - среднее значения максимальной и минимальной величин диаметров пятен износы трех игл.

Антифрикционные свойства смазочных материалов оценивались по величине коэффициента трения скольжения между тремя поверхностями игл и плоскостью. Значения коэффициента трения f определялось по формуле:

где Q - нагрузка на тензобалку, определяемая из записи осциллограмме, которая равна отклонению светового луча осциллографа; измерение величины отклонения умножалось на коэффициент тарировки;
Рос - осевая нагрузка, задаваемая из условий эксперимента;
k - коэффициент пропорциональности, учитывающий кинематическую схему нагружения машины трения "МТ-3-У", k=3,7.

Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Таким образом из таблицы 2 следует, что предлагаемая смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ 2) обладает большей эффективностью по сравнению с известной (СОЖ 1 - прототип), так как наблюдается повышение антифрикционных и противоизносных свойств.

Антикоррозионные свойства СОЖ при взаимодействии с металлами определяли весовым методом по скорости потери массы пластины из стали Ст.3, размером 50 х 50 мм и толщиной 3 мм, опущенной на 10 сут в исследуемые составы. Результаты испытаний представлены в таблице 3.

Таким образом, из таблицы 3 следует, что предлагаемая смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ 2) обладает большей эффективностью по сравнению с известной (СОЖ 1 - прототип), так как наблюдается уменьшение скорости коррозии и, соответственно, повышение антикоррозионных свойств.

Таким образом, предлагаемая смазочно-охлаждающая жидкость обладает высокой смазочной способностью, что обеспечивает высокие технологические свойства и дает возможность повысить производительность процесса механообработки и снизить расход режущего инструмента.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 635124 М. Кл. С 10 М 7/02, С 10 М 7/28, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР 1281588 М. Кл. С 10 М 177/00, 1987.

3. Авторское свидетельство СССР 1151571 М. Кл. С 10 М 173/00 // (125:18, 125:20, 125:22, 129:16, 129:26); С 10 N 40:42, 1985 (прототип).

Похожие патенты RU2186094C2

название год авторы номер документа
АНТИФРИКЦИОННАЯ САМОСМАЗЫВАЮЩАЯСЯ КОМПОЗИЦИЯ 1999
  • Пономарев В.И.
RU2193577C2
СОПЛОВОЙ НАСАДОК ДЛЯ ПОДАЧИ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ 2000
  • Чистяков А.В.
  • Асцатуров Ю.Г.
RU2192950C2
СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ 1995
  • Алтынбаев А.А.
  • Кокорин В.Н.
  • Филимонов Е.А.
RU2110562C1
Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов 1983
  • Комаров Сергей Николаевич
  • Пичугин Владимир Федорович
  • Иванов Геннадий Борисович
  • Тюрина Маргарита Александровна
  • Колесникова Нина Алексеевна
  • Мысина Надежда Николаевна
  • Козлов Владимир Борисович
  • Комарова Наталья Николаевна
  • Белов Петр Степанович
  • Григорьева Евгения Николаевна
SU1151571A1
СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ И АЛМАЗНЫМ ВЫГЛАЖИВАНИЕМ 2018
  • Степанова Татьяна Юрьевна
  • Полетаев Владимир Алексеевич
RU2676690C1
Смазка для холодной обработки металлов давлением 1983
  • Марков Виктор Иванович
  • Бычкова Нина Федоровна
  • Гудзь Лидия Александровна
  • Соловьев Владимир Михайлович
  • Щербак Раиса Яковлевна
  • Брескина Алла Ильинична
  • Колесников Вячеслав Никонорович
  • Мацюра Светлана Васильевна
  • Тарасенко Вера Афанасьевна
  • Куцевол Елена Петровна
  • Ткаченко Николай Владимирович
  • Гречаник Лилия Владимировна
SU1168590A1
Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов 1984
  • Комаров Сергей Николаевич
  • Тюрина Маргарита Александровна
  • Колесникова Нина Алексеевна
  • Мысина Надежда Николаевна
  • Комарова Наталья Николаевна
  • Волкова Марина Световна
  • Лучко Юрий Михайлович
  • Лазарев Владимир Алексеевич
  • Полковниченко Иван Тихонович
  • Козлов Владимир Борисович
SU1171517A1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИКОРРОЗИОННОГО, АНТИАДГЕЗИОННОГО, АНТИПРИГАРНОГО ПОКРЫТИЯ СПОСОБОМ АВТОФОРЕЗА 2001
  • Беспалова Ж.И.
  • Мамаев С.А.
  • Мирошниченко Л.Г.
  • Кудрявцев Ю.Д.
RU2202576C2
КОНЦЕНТРАТ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ МАСЛОЖИРОВОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ МАГНИТНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ 2021
  • Романюк Николай Николаевич
  • Акулович Леонид Михайлович
  • Сергеев Леонид Ефимович
  • Сергеев Кирилл Леонидович
  • Войнаш Сергей Александрович
  • Щербаков Александр Павлович
  • Соколова Виктория Александровна
  • Ремшев Евгений Юрьевич
  • Максимович Кирилл Юрьевич
RU2769313C1
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ НИКЕЛЬ-БОР-ФТОРОПЛАСТ 2002
  • Балакай В.И.
RU2213812C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 186 094 C2

Реферат патента 2002 года СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к области механической обработки металлов, а более конкретно к обработке металлов резанием. Жидкость содержит, вес.%: продукт нейтрализации отходов производства себациновой кислоты (ОПСК) триэтаноламином 1,5-3, соль меди, выбранная из группы, включающей хлорид, нитрат, сульфат, 0,2-0,3, перманганат калия 0,03-0,04, вода до 100. Технический результат - повышение смазочной способности, что обеспечивает высокие технологические свойства, повышает производительность процесса механообработки и снижает расход режущего инструмента. 3 табл., 1 ил.

Формула изобретения RU 2 186 094 C2

Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая воду, водорастворимое мыло, соль меди, выбранную из группы, включающей хлорид, нитрат, сульфат, отличающаяся тем, что жидкость дополнительно содержит перманганат калия и в качестве водорастворимого мыла - продукт нейтрализации отходов себациновой кислоты (ОПСК) триэтаноламином при следующем соотношении, мас. %:
Продукт нейтрализации отходов производства себациновой кислоты (ОПСК) триэтаноламином - 1,5-3
Соль меди, выбранная из группы, включающий хлорид, нитрат, сульфат - 0,2-0,3
Перманганат калия - 0,03-0,04
Вода - До 100

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2186094C2

Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов 1983
  • Комаров Сергей Николаевич
  • Пичугин Владимир Федорович
  • Иванов Геннадий Борисович
  • Тюрина Маргарита Александровна
  • Колесникова Нина Алексеевна
  • Мысина Надежда Николаевна
  • Козлов Владимир Борисович
  • Комарова Наталья Николаевна
  • Белов Петр Степанович
  • Григорьева Евгения Николаевна
SU1151571A1
Способ получения смазочно-охлаждающей жидкости для горячей обработки металлов 1985
  • Постолов Юрий Михайлович
  • Вакулова Ольга Михайловна
  • Тюльменков Александр Владимирович
  • Потехин Вячеслав Матвеевич
  • Бердичевский Евсей Григорьевич
SU1281588A1
СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ 0
SU348596A1
КОНЦЕНТРАТ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ 1990
  • Деркач В.Л.
  • Процишин В.Т.
  • Бессмертная Т.Ф.
  • Мозолев Н.И.
  • Дубровский Ю.С.
  • Лебедев Е.В.
  • Дидун Е.И.
  • Павлов А.Н.
  • Новожилов Ю.Н.
RU1814307C
Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов 1987
  • Кривошеин Алексей Константинович
  • Митрофанова Нина Федоровна
  • Копылов Михаил Федорович
  • Малов Александр Григорьевич
  • Копылов Николай Иосифович
  • Кладовщикова Харита Васильевна
SU1576548A1

RU 2 186 094 C2

Авторы

Чистяков А.В.

Асцатуров Ю.Г.

Даты

2002-07-27Публикация

2000-06-27Подача