СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2003 года по МПК C10M173/02 C10M173/02 C10M133/08 C10M125/20 C10M129/58 C10N40/22 

Изобретение относится к смазочным составам, в частности к смазочно-охлаждающим жидкостям для механической обработки металлов.

Известна смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) для механической обработки металлов (авторское свидетельство СССР 1227656, C 10 M 173/00, 1986 г.), состоящая из следующих компонентов, мас.%:
Натриевая соль сульфокислот продукта конденсации фенола с формальдегидом - 2,0-3,0
Натриевая соль аминомалоновой кислоты - 0,4-0,8
Триэтаноламин - 0,5-1,0
Нитрит натрия - 0,2-0,5
Вода - До 100
Недостатками этой СОЖ являются низкая износоустойчивость режущего инструмента и высокие затраты при приготовлении жидкости.

Так, например, при хонинговании чугуна СЧ-12 на станке модели 3821 четырехбрусковой хонголовкой с алмазными брусками АСР 100/80М73 100%-ный расход бруска составил 0,00042 г/мин. Что же касается получения этой СОЖ, то сначала надо провести длительную реакцию при высоких температурах (100^oС) для получения натриевой соли сульфокислот продукта конденсации фенола с формальдегидом. Кроме того, для получения СОЖ используют повышенную температуру (60-65^oС) при смешении компонентов. Все это требует определенных энергетических затрат.

Наиболее близкой СОЖ является (авторское свидетельство СССР 1675324, С 10 M 173/02, 1989 г.) жидкость, состоящая из следующих компонентов, мас.%:
Нитрит натрия - 0,2-0,5
Триэтаноламин - 0,5-1,0
Натриевая соль n-сульфамидобензойной кислоты - 2,0-3,0
-(оксиметил)-мочевина - 0,4-0,8
Вода - До 100
Недостатками этой СОЖ являются повышенная поражаемость микроорганизмами, низкие коррозионная стойкость и износоустойчивость режущего инструмента.

Так, например, при хонинговании чугуна СЧ-12 на станке модели 3321 четырехбрусковой хонголовкой с алмазными брусками АСР 100/80М73 100%-ный расход бруска составляет 0,0008 г/мин.

Предлагаемая смазочно-охлаждающая жидкость включает в себя триэтаноламин, нафтенат натрия, серебро азотнокислое и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Триэтаноламин - 0,3-3,0
Нафтенат натрия - 0,8-3,5
Серебро азотнокислое - 0,0001-0,0005
Вода - До 100
Такая СОЖ обладает высокими антикоррозионными свойствами, низким пенообразованием, отсутствием дыма в процессе эксплуатации, хорошей фильтруемостью, высокой устойчивостью к поражению микроорганизмами. Кроме того, при применении этой СОЖ для механической обработки металлов сокращается износ инструментов.

В составе СОЖ использован нафтенат натрия, являющийся отходом нефтеперерабатывающего производства. Его получают при очистке прямогонных продуктов нефти (керосин, дизельное топливо, соляровое масло и т.д.) от нафтеновых кислот раствором едкого натра. Полученный раствор натриевых солей нафтеновых кислот концентрируют упариванием с последующим высаливанием раствором поваренной соли. Образовавшиеся соли нафтеновых кислот известны также под названием мылонафта. Нафтенат натрия хорошо растворим в воде, и водные растворы его обладают высокими поверхностно-активными, моющими и бактерицидными свойствами.

Для антимикробной защиты СОЖ на практике применяют периодическую пастеризацию жидкости. Чтобы усилить бактерицидные свойства жидкости и избежать пастеризации, в СОЖ добавлено серебро азотнокислое. Добавление этого компонента, кроме того, снижает пенообразование СОЖ и увеличивает ее антикоррозионные свойства.

За счет высоких поверхностно-активных свойств СОЖ уменьшается коэффициент трения между инструментом и обрабатываемой деталью и соответственно снижается сила резания и температура в зоне резания. Кроме того, обеспечивается быстрое удаление частиц с металлических поверхностей.

СОЖ готовят либо обычным смешением компонентов в течение 10-15 мин, либо путем предварительно приготовленного концентрата СОЖ, представляющего собой смесь триэтаноламина и нафтената натрия в массовом соотношении:
Триэтаноламин - 30-60
Нафтенат натрия - 40-70
который затем добавляют к воде вместе с серебром азотнокислым. В таблице 1 приведены составы СОЖ, приготовленные по первому варианту, в примерах 2-11. В примере 1 приведен состав СОЖ, приготовленный по второму варианту: к 96 кг воды было добавлено 0,03 г серебра азотнокислого и 4 кг концентрата СОЖ состава, мас.%:
Триэтаноламин - 50
Нафтенат натрия - 50
и затем перемешано в течение 12 мин.

Полученные СОЖ представляют собой прозрачные, стабильные жидкости светло-желтого цвета, имеющие рН 7,0-7,5.

Для проведения сравнительных испытаний был приготовлен состав СОЖ по прототипу (пример 12).

Приготовленные СОЖ были испытаны в процессах хонингования чугуна и шлифования стали.

Хонингование проводили на станке модели 3821 четырехбрусковой хонголовкой с алмазными брусками характеристики АСР 100/80М73 100%. Обрабатывали втулки из чугуна СЧ12 с внутренним диаметром 22 мм и длиной 20 мм. Режим обработки: окружная скорость хона 38,7 м/мин; поперечная подача хона 0,002 мм/ход; скорость возвратно-поступательного движения хона 10 м/мин; машинное время хонингования 1 мин. Результаты испытания представлены в таблице 2.

Шлифование проводили на заточном станке модели 3А64Д абразивным кругом ПП150•12•32 характеристики 24А25СМ27КБ образцов из закаленной легированной стали ШХ-15 (РRС_э61-64) сечением 6•6 мм и длиной 25 мм. Режим обработки: скорость вращения шлифовального круга 30 м/с; нагрузка на шлифуемый образец 0,25 МПа, время шлифования 30 с. Шероховатость обработанной поверхности измеряли на профилометре-профилографе мод. 201.

Результаты испытания представлены в таблице 3.

Приготовленную жидкость подавали в зону обработки металлов из индивидуальной емкости методом полива с расходом 12-15 л/мин. После шлифования стали с применением приготовленных образцов СОЖ осуществляли сравнительные испытания на коррозионную стойкость во влажной камере. Образец стали, обработанный составом по примеру 6, имел следы коррозии через 3 месяца, остальные образцы не имели следов коррозии после 8 месяцев пребывания во влажной камере.

Как видно из данных таблиц 2 и 3 (примеры 1-5), применение предлагаемой СОЖ при шлифовании увеличивает производительность шлифовки на 8,8-10,3% и снижает износ режущего инструмента в 1,1 раза. При хонинговании увеличение производительности процесса наблюдается на 6,1-6,4%, а расход бруска снижается в два раза.

В таблице 4 представлены результаты испытаний составов СОЖ по ингибированию развития микроорганизмов и снижению пенообразования. Как видно из представленных данных, предложенная СОЖ обеспечивает не только высокие производственные показатели, но обладает низкой пенообразующей способностью и высокими фунгицидными свойствами.

Подобные результаты достижимы только в пределах заявленного состава СОЖ. Так, например, при уменьшении содержания триэтанол амина (пример 9) и нафтената натрия (пример 10) производительность процесса и стойкость режущего инструмента снижаются. Увеличение компонентов СОЖ выше заявленных пределов (примеры 7, 8, 11) не приводит к улучшению показателей СОЖ. В случае отсутствия серебра азотнокислого (пример 6) наблюдается появление пены, и через 20 суток хранения раствор был поражен плесенью, обнаруживаемой визуально. Образцы СОЖ, приготовленные по примерам 1-5, через 180 суток хранения не имели признаков поражения бактериями, обладали высокой фильтруемостью и легкой прокачиваемостью по системе.

Кроме того, следует отметить, что данная СОЖ не содержит горючих веществ и, следовательно, пожаробезопасна. Она обеспечивает экологическую чистоту окружающей среды и не поражается различными видами микроорганизмов.

Использование: в металлообработке. Сущность: жидкость содержит, мас.%: триэтаноламин 0,3-3,0, нафтенат натрия 0,8-3,5, серебро азотнокислое 0,0001-0,0005 и вода - до 100. Технический результат - снижение пенообразования, увеличение производительности шлифовки на 8,8-10,3%, снижение износа режущего инструмента. 4 табл.

Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая триэтаноламин и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит нафтенат натрия и серебро азотнокислое при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Триэтаноламин - 0,3-3,0
Нафтенат натрия - 0,8-3,5
Серебро азотнокислое - 0,0001-0,0005
Вода - До 100и