СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2007 года по МПК C10M173/00 C10M125/10 C10M129/08 C10N40/22 

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано в машиностроении и для смазки и охлаждения режущего инструмента при обработке металлов резанием.

Существующие смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) без присадок состоят из эмульсола и воды. (Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием:

Справочник / Под ред. С.Г.Энтелиса, Э.М.Берлинера. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1995. - с.251; 2. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Справочник. / Под ред. Школьникова В.М. - М.: Химия, 1989. с.356) позволяют снизить интенсивность износа и повысить работоспособность режущих инструментов за счет образования смазочных пленок на поверхности режущего инструмента и обрабатываемого материала, однако эффективность их недостаточно высока.

В качестве прототипа принята смазочно-охлаждающая жидкость [а.с. 1664820 А1. Россия, МПК 7 С 10 М 173/00/] мас.%: эмульсол на основе минерального масла и кубового остатка синтетических жирных кислот 3,0-6,0, кальцинированная сода 0,43-1, бутиловый спирт 0,18-0,36, сульфанол 0,03-0,06, вода - остальное. Новая жидкость обеспечивает стабильность в течение 5-6 месяцев, повышая в три раза устойчивость к бактериям.

Указанная СОЖ не сохраняет стабильность, биостойкость в течение 6-7-ми месяцев, однако, в производственных условиях рентабельно готовить смазочно-охлаждяющую жидкость на более длительный срок, с ипользованием менее дорогих исходных компонентов. Анализ физико-химических характеристик предлагаемых СОЖ показывает, что количество эмульсола ЭГТ менее 2% приводит к появлению коррозии при испытаниях на стали. Увеличение эмульсола более 5% нецелесообразно, так как связано с излишним расходом эмульсола и не приводит к заметному улучшению качества СОЖ.

Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение биостойкости, стабильности эмульсии, производительности обработки и стойкости режущего инструмента.

Поставленная задача решается применением смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащей эмульсол ЭГТ, воду и присадку. Смазочно-охлаждающая жидкость отличается от известной тем, что в качестве присадки используется композиция: глицерин и гидроксид аммония.

Соотношение компонентов в смазочно-охлаждающей жидкости, мас.%: эмульсол ЭГТ 2,0-3,0; глицерин 0,03-0,05; гидроксид аммония 0,060-0,080; кальцинированная сода 0,30-0,70; вода остальное.

Предлагаемая СОЖ представляет собой эмульсию, не имеет твердой, нерастворимой дисперсной фазы и вследствие этого в процессе работы не образует отложений на станках. Жидкость устойчива к микробиологическому поражению и не вызывает заболеваний кожных покровов.

В качестве обрабатываемого материала использованы стали 40Х13 и 45.

Применяли резцы с твердым сплавом Т14К8, T14K8TIN, Р6М5. Режимы резания в диапазоне скорости резания 100-120 м/мин для всех заготовок; подача 0,2-0,3 мм/об, глубина резания 2-3 мм.

Экспериментальные исследования осуществляли на токарно-винторезном станке 16К20. Износ инструмента контролировали по задней поверхности h₃, мм.

Для проведения сравнительных испытаний были приготовлены опытные составы СОЖ, которые представлены в таблице 1.

Пример получения СОЖ.

Тщательно перемешать эмульсол ЭГТ до однородности. Для приготовления эмульсии использована техническая вода. Приготовление эмульсии заключается в смешивании 2,5 кг эмульсола ЭГТ - концентрата при интенсивном перемешивании с небольшим объемом воды. После чего в нее заливают подогретую до 80°С воду в количестве 100 л и включают перемешивание, затем в воду при энергичном перемешивании вносят 37,5 г глицерина и 0,5 кг кальцинированной соды и приливают небольшими порциями 10 мл раствора гидроксида аммония. Полученный раствор проверяют на рН, который не должен превышать 9-10.

Применение предлагаемой СОЖ обеспечивает шероховатость поверхности и стойкость инструмента на достаточно высоком уровне.

Осуществлены испытания по оценке стабильности и биостойкости жидкости. Для этих целей проводили посев проб СОЖ на твердую питательную среду (мясо - пептонный агар) с последующей инкубацией при температуре 37°С в течение 48 часов. Для плесневых грибов и 56-72 часа для дрожжей.

Результаты испытаний представлены в таблице 2-3. Были одновременно исследованы образцы отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей, соответствующие по составу прототипу, и результат также приведен в табл.2-3.

Таблица 1.Концентрация компонентов смазочно-охлаждающих жидкостей№ п/пКомпонентыЭмульсол ЭГТГлицеринГидрооксид аммонияКальцинированная содаВода12,00,030,0600,397,6122,50,040,0650,596,0533,00,050,0700,796,1742,50,040,0650,896,01Прототип ЭмульсолБутиловый спиртКальцинированная содаСульфанолВода52,00,120,330,0297,5363,00,180,430,0396,36Таблица 2.Влияние состава СОЖ на износ режущего инструментаСталь№ п/пМатериал инструментаРезультаты при исследовании предлагаемой СОЖРезультаты при исследовании известной СОЖИзнос, h₃ ммШероховатость R_a, мкмИзнос, h₃ ммШероховатость R_a, мкм40Х131Р6М50,392,5  20,281,25  5  0,533,26  0,673,2451Т14К80,281,25  20,21,25  5  0,472,56  0,462,5451T14K8TIN0,220,63  20,150,63  5  0,531,256  0,462,5

Таким образом, предлагаемый состав СОЖ позволяет повысить стойкость режущего инструмента в 2,6 - 3,1 раза, увеличить производительность обработки резанием до 2,5 раз, биостойкость и стабильность в два раза по сравнению с прототипом.

Использование: в машиностроении, приборостроении при обработке металлов резанием. Сущность: жидкость содержит, мас.%: эмульсол ЭГТ 2,0-3,0, глицерин 0,03-0,05, гидроксид аммония 0,060-0,08, кальцинированная сода 0,30-0,70, вода остальное. Технический результат - повышение стойкости режущего инструмента в 2,6-3,1 раза, увеличение производительности обработки резанием до 2,5 раз, повышение биостойкости и стабильности в два раза. 3 табл.

Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая эмульсол, воду, присадку и кальцинированную соду, отличающаяся тем, что содержит эмульсол ЭГТ на основе нефтяного масла, в качестве присадки глицерин и гидроксид аммония при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Эмульсол ЭГТ2,0-3,0Глицерин0,03-0,05Гидроксид аммония0,060-0,08Кальцинированная сода0,30-0,70ВодаОстальное