КОНЦЕНТРАТ ВОДОЭМУЛЬСИОННОЙ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2004 года по МПК C10M173/00 C10M173/00 C10M129/16 C10M129/60 C10M131/14 C10N30/06 C10N40/20 

Изобретение относится к разработке нового оригинального состава эмульсола, предназначенного к использованию в качестве смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, и может быть использовано на металлообрабатывающих предприятиях различных отраслей народного хозяйства.

Известно большое количество смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), представляющих собой водные растворы эмульсолов:

[1] - Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием. Справочник./Под ред. Энтелиса С.Г. - М.: Машиностроение, 1986, с. 74.

Известна смазочно-охлаждающая жидкость массового использования на основе эмульсола ЭТ-2, состоящего из минерального масла и эмульгирующих присадок натриевых солей нафтеновых кислот, применяемая при механической обработке металлов резанием [2]. Однако эта СОЖ является недостаточно эффективной как по техническим, так и по сопутствующим свойствам, а именно в процессе эксплуатации наблюдается низкая стойкость режущего инструмента и коррозия.

[2] - Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлавдающие технологические средства для обработки металлов. М.: Машиностроение, 1984, с.78.

Известна смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов [3] SU 1576548, содержащая, мас.%:

Минеральное масло 2,5-4,0

Продукт обработки гидроксидом натрия отходов, полученных при щелочной очистке дистиллятных масел 0,4-0,7

Остаточный продукт производства белых масел сульфированием минеральных масел 0,04-0,1

Вода До 100

Данная смазочно-охлаждающая жидкость обеспечивает высокую стойкость режущего инструмента при обработке стальных деталей, но обладает недостаточно высоким запасом антикоррозионных свойств, низкими стабильностью и моющим действием, что сказывается на качестве обрабатываемой поверхности.

Известен концентрат водоэмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов (прототип), содержащий [4] RU 2059694, мас.%:

Неионогенный 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 До 100

Однако смазочно-охлаждающая жидкость, приготовленная на основе указанного концентрата, обладает низкой термической стабильностью, в процессе ее эксплуатации наблюдается низкая стойкость режущего инструмента и микробопоражение.

Технической задачей изобретения является создание концентрата смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов с повышенным сроком службы, устойчивой к различным факторам внешней среды, что будет способствовать сохранению ее основных свойств (физико-химических, технологических, антикоррозионных, микробиологических) на протяжении длительного времени.

Поставленная задача достигается тем, что состав концентрата смазочно-охлаждающей жидкости на основе нефтяного масла и неионогенного эмульгатора дополнительно содержит продукт термической обработки таллового масла диэтаноламином (эмультал) и хлорированные парафины, причем соотношение компонентов должно быть следующим, мас.%:

Неионогенный эмульгатор 4-6

Продукт термической обработки таллового масла диэтаноламином 20-25

Хлорированные парафины 8-12,5

Нефтяное масло До 100

В качестве нефтяного масла используют экстракт селективной очистки нефтяных масел, выпускаемый под названием “Экстракт нефтяной” по ТУ 38.101714-84 марки А, получаемый от фенольной очистки дистиллятных и остаточных масляных фракций, вязкость кинематическая при 100°С 3-10 сСт, или экстракт селективной очистки масел марки АМТ-30Р по ТУ 38.101.12.

В качестве неионогенных эмульгаторов применяется оксиэтилированные алкилфенолы, выпускаемые промышленностью под названием ОП-7, ОП-10 по ГОСТ 8433-81, неонолы АФ 9-10, АФ 9-12 по ТУ 38.103625-87 или синтерол.

Хлорированные парафины марки ХП-470 выпускаются отечественной промышленностью по ТУ 6-01-568-71.

Продукт термической обработки получают взаимодействием таллового масла (марки ЛТМ ТУ 13-0281078-119-89) с диэтаноламином (ТУ 6-02-915-84) нагреванием при перемешивании и температуре 125-130°С в течение 5-7 ч до установления кислотного числа реакционной смеси не более 30 мг КОН/г. Продукт взаимодействия имеет следующие физико-химические данные: внешний вид - жидкость темно-коричневого цвета без механических примесей, однородная по составу; кислотное число - не более 30 мг КОН/г; плотность при 20°С - в пределах 0,90-1,00 г/см³; температура застывания - не выше минус 5°С; растворимость в воде полная; растворимость в минеральном масле полная; кинематическая вязкость при 50°С - в пределах 50-100 сСт.

Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости получают простым смешением компонентов при температуре 30-40°С при следующей последовательности проведения операций. В емкость, снабженную мешалкой, холодильником-конденсатором, термопарой и рубашкой для обогрева, загружают из мерника расчетное количество эмультала. Включают перемешивание и обогрев. Затем при температуре 30-40°С с интервалом 10-15 мин последовательно загружают хлорпарафины, экстракт селективной очистки масел и неионогенный эмульгатор согласно рецептуре. После загрузки последнего компонента смесь перемешивается 30 мин и анализируется по показателям, приведенным в ТУ 0258-014-22657427-2001.

Применяют СОЖ в виде 3-5%-ных водных эмульсий.

В табл.1 приведены примеры предлагаемого концентрата смазочно-охлаждающей жидкости (1-5), а также примеры, содержащие запредельные концентрации вновь вводимых компонентов (6 и 7).

В табл.2 приведены физико-химические свойства образцов концентрата смазочно-охлаждающей жидкости.

Для доказательства эффективности заявляемого концентрата СОЖ проводились сравнительные испытания его 3%-ных эмульсий с 3%-ной эмульсией известного концентрата СОЖ по прототипу (Пат. РФ № 2059694).

Качество СОЖ оценивали по следующим показателям: стабильность, антикоррозионные свойства, устойчивость к микробопоражению, влияние на износ режущего инструмента.

Результаты испытаний на стабильность эмульсий, приготовленных на дистилированной воде, при 60°С приведены в табл. 3, а результаты испытаний на стабильность эмульсий, приготовленных на воде с жесткостью 4,6 мг-экв/л (в течение 3 ч при 60°С), - в табл.4.

Результаты испытаний эмульсий на стабильность во времени при эксплуатации в течение от 1 до 7 суток и в течение 1 месяца и на корродирующее действие на металлы (по ГОСТ 6243-75, п.2) приведены в табл.5, здесь приведены и результаты определения антимикробных свойств образцов СОЖ по методике ВНИИПКнефтехим с помощью 2,3,5-тетразолия хлористого по 5-балльной системе.

Испытания по влиянию СОЖ на износ режущего инструмента при операции точения определяли при обработке стали 45 на токарном станке IK62 проходными резцами из быстрорежущей стали Р65М размером 16×25 мм с геометрией заточки: задний угол α=8°, передний угол β=10°, угол в плане ϕ=45°. Режим резания: подачи S=621 мм/об, глубина резания t=1 мм, скорость резания V=40 м/мин. Способ подачи рабочей эмульсии - полив расходом q=4,5 л/мин. За критерий оценки было принято время работы резца до износа по задней грани h₃=0,6 мм. Результаты испытаний приведены в табл.6.

Таким образом, предлагаемый новый состав концентрата смазочно-охлаждающей жидкости имеет следующие преимущества перед прототипом по функциональным, эксплуатационным и санитарным свойствам:

1) отсутствие корродирующего действия на станок и обрабатываемый материал;

2) значительно более высокая стабильность при хранении и эксплуатации эмульсии в течение длительного времени;

3) обладает выраженными антисептическими свойствами, улучшает антизадирные свойства;

4) обеспечивает смазку и охлаждающую способность в зоне контакта инструмента с обрабатываемой деталью, что увеличивает стойкость резца в 2,4-2,5 раза.

Использование: для механической обработки металлов. Сущность: композиция содержит в мас.%: неионогенный эмульгатор - 4-6; продукт термической обработки таллового масла диэтаноламином - 20-25; хлорированные парафины - 8-12,5; нефтяное масло - до 100. Технический результат - повышение стабильности и длительности хранения концентрата, отсутствие корродирующего действия, обладает антисептическими и противозадирными свойствами. 6 табл.

Концентрат водоэмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий нефтяное масло и неионогенный эмульгатор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит продукт термической обработки таллового масла диэтаноламином и хлорированные парафины при следующем соотношении компонентов в концентрате, мас.%:

Неионогенный эмульгатор 4-6

Продукт термической обработки таллового масла диэтаноламином 20-25

Хлорированные парафины 8-12,5

Нефтяное масло До 100