СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 2006 года по МПК C10M173/00 C10N40/22 

Изобретение относится к составам смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), применяемых для механической обработки металлов, например для шлифования металлических деталей подшипников.

Известна СОЖ для шлифования металлических деталей, например металлических шариков, содержащая дизельное топливо, преимущественно летнее дизельное топливо [1].

Наиболее близкой СОЖ для шлифования металлических деталей, например, металлических шариков, является СОЖ, содержащая дизельное топливо с добавкой арахина (синтетических жирных кислот фракции С17-С20) [2].

Принципиальный недостаток такой СОЖ - ее высокая пожароопасность, так как дизельное топливо представляет собой горючую жидкость с температурой вспышки 61°С, это приводит к загоранию станков. Другим большим недостатком данной СОЖ является ее высокая летучесть, это повышает загазованность атмосферы цеха. Образующийся нефтяной смог в результате испарений продуктов разложения дизельного топлива создает вредные для здоровья условия труда. Взрывоопасная концентрация паров дизельного топлива с воздухом составляет 2-3 процента по объему (ГОСТ 4749-49).

Задачей предлагаемого изобретения является повышение стойкости СОЖ, безопасности труда, улучшение санитарно-гигиенической безвредности условий труда, исключение пожароопасности и туманообразования, расширение арсенала средств без снижения производительности.

Поставленная задача решается тем, что СОЖ для шлифования металлических деталей содержит дизельное топливо, СОЖ « Гремлос» и воду, мас.%: дизельное топливо 30-60; СОЖ «Гремлос» 10-30; вода - остальное.

Новым в предлагаемом изобретении является то, что СОЖ для шлифовки металлических деталей содержит дополнительно СОЖ « Гремлос» и воду в определенном процентном содержании.

Данная совокупность отличительных признаков не найдена в проанализированной патентной и научно-технической литературе, она явным образом не следует для специалиста из уровня техники и привела к достижению нового технического результата. Данное техническое решение прошло технические испытания на ОАО «Ролтом» г. Томск.

Таким образом, данное техническое решение соответствует критериям изобретения «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленно применимо»

СОЖ для шлифования металлических деталей состоит из дизельного топлива, СОЖ «Гремлос» и воды при следующем соотношении компонентов мас.%: дизельное топливо 30-60; СОЖ «Гремлос» 10-30; вода - остальное.

Предлагаемую СОЖ готовят следующим образом.

В воду вливают расчетное количество СОЖ «Гремлос» [3], которая представляет собой сбалансированную смесь из жирных кислот, поверхностно-активных веществ, ингибиторов коррозии и бактерицидной присадки, легко растворимый в воде без ее подогрева (ТУ 2423-001-43160694-2000). СОЖ « Гремлос» выпускается серийно Научно-производственной фирмой ООО «Гремлос»? г. Владимир. Гигиеническое заключение на продукцию, товар №33.ИП.5.242. П 844.3.00. 22.03.2000г. МЗ РФ Центр государственного санитарно-эпидемиологического надзора во Владимирской области). Смесь перемешивают механическим путем, затем небольшой струйкой вливают в водный раствор дизельное топливо до образования беловато-молочного цвета однородной жидкости, типа эмульсии. Компоненты берут в следующем соотношении мас.%: дизельное топливо 30-60, СОЖ «Гремлос» 10-30, вода - остальное.

При правильном приготовлении не допускается расслаивание СОЖ, так как при расслаивании в водной части происходит микробиологическое поражение, особенно при простое станка. Это может привести к инфицированию СОЖ. При правильном приготовлении СОЖ разложения и размножения микроорганизмов (бактерий) не происходит, так как данная СОЖ бактериями не поражается. Это происходит также потому, что дизельное топливо является хорошим бактерицидом и не является питательной средой для бактерий.

Для подтверждения положительного эффекта при использовании предлагаемой СОЖ были проведены исследования 1000 литров СОЖ, приготовленной по предлагаемой методике.

Нами был использован шарикошлифовальный станок модели МРБ-800 (производство Румыния), емкость бака 600 литров, и станок модели МШ-33 Г, емкость бака 400 литров. Перед заправкой предлагаемой СОЖ была произведена тщательная механическая очистка и промывка 15% содовым раствором от технологических загрязнений (отходов металлообработки) емкости, лотков, станина и др. элементов системы подачи СОЖ [4]. Приготовленная предлагаемая СОЖ была залита в рабочие баки.

Была смонтирована следующая наладка из нижеперечисленного инструмента.

Для станка МРБ-800:

1. Шлифовальный круг ПП 800Х100Х290мм плотностью 2,83 г/см³, линейный размер 75 мм.

2. Чугунный диск производства 3 ГПЗ твердостью НБ 430, размером 800×500×78 мм.

Для станка МШ-33 Г:

1. Шлифовальный круг ПП 800Х100Х290мм плотностью 2,80 г/см³, линейный размер 68 мм.

2. Чугунный диск производства 3 ГПЗ твердостью НБ 240 размером 800×100×265 мм. Остальные элементы наладки установлены согласно рекомендациям к станку.

Режимы обработки для станка МРБ-800:

- частота вращения шлифовального круга 65 оборотов в минуту;

- частота вращения элеватора 0,02-4,4 оборотов в минуту;

- масса загружаемой партии 200-220 кг;

- давление в начале обработки в течение 1 часа 3 кг/см²;

- давление рабочее 20 кг/см²;

- давление в конце обработки в течение 0,5 часа 5 кг/см²;

- снимаемый припуск 180 мкм;

- диаметр обработки шарика в дюймах 29/32";

- диаметр обработки шарика в мм 18,256.

Режимы обработки для станка МШ-33 Г:

- частота вращения шлифовального круга 88 оборотов в минуту;

- частота вращения элеватора 1-2 оборотов в минуту;

- масса загружаемой партии 280 кг;

- давление в начале обработки в течение 1 часа 2 кг/см ²;

- давление рабочее 17 кг/см²;

- давление в конце обработки в течение 0,5 часа 3 кг/см²;

- снимаемый припуск 185 мкм;

- диаметр обработки шарика в дюймах 1 1/8";

- диаметр обработки шарика в мм 28,575.

В процессе работы контролировали изменения СОЖ. За период испытаний отработано на станке МРБ-800 8 партий металлических шариков типа 23/32", на станке МШ-33 Г, 5 партий металлических шариков типа 1 1/8". В течение 0,5 часа шел процесс приработки СОЖ. В процессе приработки станка происходит разогрев СОЖ до 40-45 °С, и при этом СОЖ проявляет хорошее моющее свойство. В результате работы было установлено, что благоприятный режим шлифования осуществляется при температуре выше 40°С.

Продолжительность обработки шариков типа 29/32" составил 7 часов, типа 1 1/8" - 8 часов, что равно производительности обработки на дизельном топливе с добавкой 1% арахина. (Таблица 1 - «Сравнительная таблица снимаемого припуска и продолжительности обработки шариков типа 1 1/8" предлагаемой СОЖ и дизельным топливом». Таблица 2 -«Сравнительная таблица снимаемого припуска и продолжительности обработки шариков типа 29/32" предлагаемой СОЖ и дизельным топливом + 1% арахина »).

Металлические шарики сданы со станка чистыми, линейная величина износа шлифовального круга на одну партию составляла 3 мм. Величина износа диска соответствует 0,7 мм, средний часовой съем 25-30 мкм/час (средний часовой съем металла является фактором оценки производительности процесса шлифования шариков). Ожоги не обнаружены. Геометрические параметры металлических шариков тип 23/32" даны в таблице 3 и режима обработки в таблице 4 в сравнении с дизельным топливом и 1% арахина.

Показатели качества СОЖ определялись в химической лаборатории и имели следующие параметры:

Первый день работы:

Внешний вид - эмульсия белого слегка желтоватого цвета

Запах специфический, не раздражающий

Водородный показатель рН 9,2

Температура вспышки в открытом тигле не определяется

Испытания на коррозию выдерживает

Испытания на бактерии 0 баллов

Третий день работы:

Внешний вид - цвет СОЖ приобрел сероватый оттенок

Запах - без изменений

Водородный показатель рН 9,0

Испытания на коррозию выдерживает

Испытания на бактерии 0 баллов

Изменения в цвете СОЖ произошло за счет накопления шлифовального шлама в СОЖ. Это дало сероватый оттенок.

Показатели качества СОЖ даны в таблице 5.

Отрицательного влияния СОЖ на слизистые оболочки и кожные покровы не отмечено.

Снижение летучести предлагаемой СОЖ происходит вследствие того, что дизельное топливо распределено в воде в виде малых капель.

Образованная таким образом СОЖ стабильна и однородна за счет присутствия 10-30 процентов СОЖ "Гремлос", в состав которой входят присадки в виде высокомолекулярных жирных кислот и поверхностно-активных веществ, позволяющие увеличить стойкость эмульсии. Уменьшение пожароопасности обусловлено наличием воды в СОЖ.

Процентное содержание компонентов СОЖ было подобрано экспериментальным путем. При меньшем содержании компонентов снижается съем металла с металлических деталей и происходит засаливание шлифовального круга, что влияет на величину съема. При большем процентном содержании происходит расслоение СОЖ, что приводит к повышению пожароопасности и загазованности цеха.

Был установлен гарантийный срок защиты металлических деталей от коррозии, который составил 30 суток. Предлагаемая СОЖ защищает поверхность металлических деталей от коррозии за счет обволакивания поверхности шариков эмульсией, в которой равномерно распределено дизельное топливо. Вода в свою очередь делает предлагаемую СОЖ пожаробезопасной.

Предлагаемая СОЖ может быть использована также для шлифовки колец любых типов.

Шлифование колец типа 204/02 на желобошлифовальном автомате модели БЕЛ-214 показало преимущества предлагаемой СОЖ.

- Шероховатость обрабатываемой поверхности (желоба) соответствует технологической документации;

- Производительность составляет 5 колец в минуту или 200-300 в час или 2000 штук в смену;

- Предлагаемая СОЖ обеспечивает безожоговое шлифование на технологических режимах резания. При холодном травлении ожогов не обнаружено;

- Не снижает стойкость абразивного инструмента;

- Обладает хорошими моющими свойствами, не происходит засаливания шлифовального круга;

- Качество шлифовки не уступает качеству шлифовки на масле.

Таким образом, испытания показали следующие достоинства предлагаемой СОЖ:

- обеспечение необходимой производительности процесса « шлифования без ожогов»;

- обеспечение требуемого качества геометрическим параметрам и шероховатости поверхности;

- высокие противокоррозионные свойства, обеспечивающие защиту от коррозии металлических деталей и оборудования;

- отсутствие вредного воздействия на персонал;

- улучшение условий труда, исключение из атмосферы цеха « нефтяного смога»;

- исключение пожароопасности производства;

- возможность экономии дизтоплива и топливно-энергетического сырья (при цене дизтоплива 10 рублей за кг экономится 2000 рублей с тонны);

- при высоком качестве шлифовки металлических деталей и неизменном времени их обработки улучшились условия труда, санитарно-гигиенические условия безвредности

- практически исключена пожароопасность и туманообразование.

Данный положительный эффект достигнут благодаря новым существенным признакам, а именно введение в СОЖ новых компонентов при определенном их соотношении.

Литература

1. Технология и оборудование шарикового производства. Олендер Леонтий Антонович. Высшая школа Государственного комитета Совета Министров БССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Редакция литературы учебных заведений системы профессионально-технического образования. Минск. 1974. стр. 172, гл. 5.

2. Технология и оборудование шарикового производства. Олендер Леонтий Антонович. Высшая школа Государственного комитета Совета Министров БССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Редакция литературы учебных заведений системы профессионально-технического образования. Минск. 1974. стр. 172, гл.5.

3. Жидкость смазочно-охлаждающая "Гремлос" Технические условия ТУ 2423-001-43160694-2000. г. Владимир. 2000.

4. С.Г. Энтелис и др. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием. Справочник. М.: Машиностроение. 1986.стр.271 п.3.

Таблица 1 Кол-во партий, обработанных предлагаемой СОЖ12345Среднее значение на предлаг. СОЖСреднее
значение на диз.топливе + 1% арахинаСнимаемый припуск (мкм)165190165210180182185Продолжительность обработки в часах7879888

Таблица 2Кол-во партий, обработанных предлагаемой СОЖ12345678Среднее значение на предлаг. СОЖ.Среднее значение на диз.топливе + 1% арахинаСнимаемый припуск, мкм180190170180185180190190183180Продолжительность обработки в часах7867778877

Таблица 3Геометрические параметры ШариковС применением диз.топлива и 1% арахинаС применением предлагаемой СОЖ1. Часовой съем в мкм/час25-3025-302. Наличие ожоговне обнаруженоне обнаружено3. Засаливание шариковне обнаруженоне обнаружено4. Срок защиты от коррозии (суток)1430

Таблица 4Режимы обработкиС применением диз.топлива и 1% арахинаС применением предлагаемой СОЖ1. Частота вращения шлифовального круга (об/мин)65652. Частота вращения элеватора (об/мин).0,02÷4,40,02÷4,43. Давление в начале обработки в течение 1 часа кг/см². 33Давление рабочее2020Давление в конце обработки в течение 0,5г.554. Линейная величина износа шлиф.круга в мм33-4

Таблица 5Показатели качества предлагаемой СОЖ1-ый день3-й день1. Внешний видБелаяслегка сероватая2. Запахне раздражающийне раздражающий (без измен.)3. рН9,29,04. Испытание на коррозиювыдерж.выдерж.5. Испытание на бактерии00

Использование: в области механической обработки металлов, в частности для шлифования металлических деталей подшипников. Сущность: жидкость содержит в мас. %: дизельное топливо 30-60, СОЖ "Гремлос" 10-30, вода - остальное. Технический результат - повышение стойкости, безопасности и санитарно-гигиенической безвредности условий труда, исключение пожароопасности и туманообразования, расширение арсенала средств без снижения производительности. 5 табл.

Смазочно-охлаждающая жидкость для шлифования металлических деталей, содержащая дизельное топливо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит СОЖ "Гремлос" и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Дизельное топливо30-60СОЖ "Гремлос"10-30ВодаОстальное