КОНЦЕНТРАТ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 2003 года по МПК C10M173/00 C10M173/00 C10M159/04 C10M135/10 C10M133/08 C10M129/58 C10M129/40 C10M129/16 C10M125/10 C10N40/20 

Изобретение относится к составам для приготовления эмульсий смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), которые могут быть использованы в области машиностроения, станкостроения, преимущественно на операциях лезвийной и абразивной обработки различных видов чугунов, сталей, цветных металлов и их сплавов резанием и т.д.

Известен концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для литья цветных сплавов под давлением (RU 2029651 С1, В 22 С 3/00, 1995), содержащий компоненты при следующем соотношении, мас.%: минеральное масло 33,0-35,0; олеиновая кислота 10,0-14,0, триэтаноламин 6,5-8,0; тиомочевина 2,0-2,5; бактерицид (катапин) 2,0-2,5; полиоксиэтилированные алкилфэнолы 9,0-10,0; полисилоксановая жидкость 1,0-1,4; мыла щелочных металлов синтетических жирных кислот 2,0-2,5; вода - до 100.

Известный концентрат СОЖ используется преимущественно при производстве отливок из магниевых и алюминиевых сплавов, имеет узкую область использования и недостаточно эффективен при обработке металлов резанием.

Наиболее близким по составу к заявляемому является концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов (RU 2119534 С1, С 10 М 173/00, публ. 27.09.98, бюл. 27), содержащий, мас.%:
Продукт взаимодействия в среде минерального масла и гликоля алканоламина с олеиновой кислотой или ее смесью с растительным маслом - 45,0-66,0
Полиоксиэтилированный алкилфенол с 4-6 оксиэтильными группами (неонол АФ 9-4-6) - 3,0-6,0
Фенилкарбинол или - 3,0-6,0
Нефтяной сульфонат - 6,0-12,0
Борная кислота - 5,0-9,0
Вода - До 100
Известный состав позволяет получить высокое качество поверхности при шлифовании подшипников (шероховатость составляет 0,21-0,24 мкм), однако имеет высокий расход СОЖ по отношению к обрабатываемым материалам, достаточно высокую себестоимость за счет использования высокой концентрации дорогого бакцида - борной кислоты.

Задачей изобретения является создание состава смазочно-охлаждающей жидкости с улучшенными характеристиками, а именно повышение стабильности эмульсии при использовании и стабильности СОЖ при низких температурах (минус 20^oС).

Второй задачей изобретения является уменьшение расхода концентрата за счет создания оптимального соотношения компонентов СОЖ.

Задача изобретения достигается тем, что концентрат смазочно-охлаждающей жидкости содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:
Нефтяной сульфонат - 12,0-16,0
Мылонафт - 9,0-14,0
Триэтаноламин - 2,0-6,0
Вода - 2,0-6,0
Олеиновая кислота - 2,0-6,0
Полиоксиэтилированные алкилфенолы - 1,0-5,0
Гидроксид калия - 0,05-1,5
Бактерицидная добавка - Не более 5,0
Минеральное масло - До 100
при этом в качестве бактерицидной добавки используют соединение из ряда: комплексон, бензотриазол, катапин, фенилкарбинол, карбамол.

В качестве минерального масла используют хотя бы одно из ряда: индустриальное, трансформаторное, компрессорное.

Для приготовления заявленного концентрата СОЖ могут быть использованы любые известные и выпускаемые отечественной промышленностью реагенты, такие как полиоксиэтилированные алкилфенолы с 6-12 оксиэтильными группами; мылонафт (нафтенат натрия или калия); олеиновая кислота; триэтаноламин; нефтяной сульфонат - сульфонат натрия или сульфонат кальция; гидроксид калия в виде 15-25%-ного водного раствора.

Концентрат СОЖ получают в реакторе обычным перемешиванием компонентов при температуре, не превышающей 80^oС. Затем охлаждают и сливают готовый состав.

Составы концентрата СОЖ представлены в таблице. А также в таблицу сведены результаты испытаний физико-химических свойств предлагаемой и известной СОЖ - стабильность 1%-ой и 3%-ой эмульсии, приготовленной на основе концентрата на жесткой воде, биостойкость 1%-ой эмульсии, стабильность концентрата при низких температурах (минус 20^oС). Испытания проводились согласно ГОСТ 6243-75 (Эмульсолы и пасты. Методы испытаний) и ГОСТ 9.085-78 (Жидкости смазочно-охлаждающие. Методы испытаний и биостойкость).

Примеры составов 1-3, 6-8, 11-13, 16-18, 21-23, 26-28, 31-33 соответствуют заявляемому соотношению компонентов. Данные составы характеризуются высокими показателями стабильности 1%-ой и 3%-ой эмульсии и стабильности концентрата при низких температурах (минус 20^oС). Примеры составов 4, 5, 9, 10, 14, 15, 19, 20, 24, 25, 29, 30, 34, 35 не соответствуют заявляемому соотношению компонентов. Они обладают плохой стабильностью 1%-ой эмульсии и нестабильностью концентрата при минус 20^oС. В таблице приведен пример прототипа, эмульсия которого стабильна только в 3%-ой концентрации и концентрат не стабилен при минус 20^oС. Биостойкость 1%-ой эмульсии заявляемого состава равноценна биостойкости 3%-ой эмульсии состава СОЖ по прототипу. Таким образом, можно сделать вывод, что создание оптимального соотношения компонентов способствует уменьшению расхода концентрата при использовании.

Полученный концентрат в состоянии поставки представляет собой однородную жидкость коричневого цвета со специфическим, не раздражающим дыхательные пути запахом, с кинематической вязкостью при 50^oС в пределах 30-85 мм²/с и стабильным при температуре минус 20^oС.

В промышленности используется СОЖ в виде 1-10%-й водной эмульсии на операциях лезвийной и абразивной обработки черных и цветных металлов и сплавов. На некоторых операциях металлообработки (глубокое сверление, нарезание резьбы) можно использовать 50-100% концентрат вместо известных масляных СОЖ.

Перечисленные свойства концентрата СОЖ позволяют использовать его на операциях лезвийной и абразивной обработки черных и цветных металлов и сплавов в области машино- и станкостроения, в частности при обработке серого чугуна СЧ-18 резанием.

Были проведены производственные испытания 1%-ой эмульсии, как наиболее экономически целесообразной, на операции сверления детали 31029-1702024 - вилка переключения, материал сталь 30, Нв=113..207 и на операции полирования детали 53-3556060 - шток из стали 40, Нв=197..241.

В настоящее время СОЖ прошла проверку в Техническом отделе металлопокрытий и антикоррозионной защиты Технологического управления ОАО "ГАЗ" с целью возможного применения для пропитки фосфатных покрытий. Испытания показали, что СОЖ обладает высокой защитной способностью при обработке деталей из стали 08кп и 65Г, прошедших фосфатирование в растворе концентрата КФЭ-1. Это свидетельствует о расширении возможных областей использования заявленной СОЖ.

Таким образом, заявленный концентрат СОЖ позволяет получать состав эмульсола, представляющего собой сбалансированную композицию из минерального масла, эмульгатора-ингибитора, соэмульгатров с противоизносными и противозадирными свойствами компонентов. Использование СОЖ позволяет повысить стойкость инструмента вследствие уменьшения износа лезвийного инструмента и засаливания абразивного; на 20-60% форсировать режимы резания; на 10-50% повысить производительность труда, уменьшить энергозатраты при механообработке, снизить фрикционный нагрев и температуру в зоне резания, а также силу трения.

Дополнительные преимущества при использовании заявляемого состава концентрата СОЖ:
1. Повышение качества обработки поверхности;
2. Концентрат является экологически безопасным продуктом, не изменяет свои эксплуатационные характеристики до минус 20^oС;
3. Целесообразное использование возможностей современного автоматизированного оборудования;
4. Использование доступного отечественного сырья при производстве концентрата СОЖ.

Использование: изобретение относится к составам для приготовления эмульсий смазочно-охлаждающих жидкостей, преимущественно на операциях лезвийной и абразивной обработки различных видов чугунов, сталей, цветных металлов и их сплавов резанием. Сущность: композиция содержит, мас.%: нефтяной сульфонат 12,0-16,0, мылонафт 9,0-14,0, триэтаноламин 2,0-6,0, воду 2,0-6,0, олеиновую кислоту 2,0-6,0, полиоксиэтилированные алкилфенолы 1,0-5,0, гидрооксид калия 0,05-1,5, бактерицидную добавку не более 5,0, минеральное масло до 100. Технический результат - повышение стабильности при использовании при низких температурах, уменьшение удельного расхода смазки. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости, включающий триэтаноламин, олеиновую кислоту, бактерицидную добавку, полиоксиэтилированные алкилфенолы, минеральное масло, нефтяной сульфонат и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гидрооксид калия и мылонафт при следующем содержании компонентов, мас.%:
Нефтяной сульфонат - 12,0-16,0
Мылонафт - 9,0-14,0
Триэтаноламин - 2,0-6,0
Вода - 2,0-6,0
Олеиновая кислота - 2,0-6,0
Полиоксиэтилированные алкилфенолы - 1,0-5,0
Гидрооксид калия - 0,05-1,5
Бактерицидная добавка - Не более 5,0
Минеральное масло - До 100
2. Концентрат по п.1, отличающийся тем, что в качестве бактерицидной добавки используют соединение из ряда: комплексон, бензотриазол, катапин, фенилкарбинол, карбамол. 3. Концентрат по п.1, отличающийся тем, что в качестве минерального масла используют масла из ряда: индустриальное, трансформаторное, компрессорное.