КОНЦЕНТРАТ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2007 года по МПК C10M173/02 C10M135/10 C10M129/56 C10M133/08 C10N40/20 

Изобретение относится к смазочным материалам, в частности смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), и может быть использовано при механической обработке металлов резанием и давлением.

Как известно, для этих целей в настоящее время применяют водные эмульсии из эмульсолов или растворы неорганических электролитов и поверхностно-активных веществ [1-3]. Примерами таких продуктов могут служить эмульсолы Э, ЭГТ, НГЛ-205, Укринол-1, ЭМУС и др., состоящие из нафтеновых, смоляных (канифольных), жирных сульфокислот (например, от очистки нефтяных дистиллятов) в виде солей с едким натрием (калием), минерального масла и стабилизатора - спирта и воды. В частности, эмульсолы Э (Э-1, Э-2, Э-3) содержат нафтеновые кислоты масляного асидола - 7-12%, едкий натрий - 0.7-1.3%, этиловый спирт или этиленгликоль - 1.5-2.0%, воду - 4-6%, минеральное масло - до 100% [2]. Аналогично ЭМУС: минеральное масло с добавками нефтяных сульфонатов и противоизносных присадок [3]. Далее на месте применения такие концентраты разбавляют водой (обычно в соотношении от 1:50 до 1:10) с образованием эмульсий молочного цвета, используемых для смазки и охлаждения режущего (штампового) инструмента и обрабатываемых изделий.

Указанные эмульсии, хотя и обладают необходимыми смазочными и охлаждающими свойствами, имеют существенный недостаток - грубую дисперсность частиц и, как следствие, недостаточную устойчивость, особенно в жесткой воде, что негативно сказывается на производительности и качестве обработки металлов (эмульсиям и растворам на основе щелочных (K, Na-) солей кислот присуще также нежелательное здесь повышенное пенообразование).

Целью настоящего предложения является устранение вышеназванных недостатков известных СОЖ и придание им более высокой целевой эффективности - повышения стойкости металлообрабатывающего инструмента и класса чистоты поверхности изделий.

Поставленная цель достигается тем, что концентрат СОЖ согласно изобретению включает талловое масло или кислоты таллового масла, алканоламин, воду, спирт или гликоль или их эфиры, алкилсульфонат или алкилбензолсульфонат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Талловое масло или кислоты таллового масла22-50Алканоламин, в частности ди- или триэтаноламин8-30Вода10-52Спирт или гликоль или их эфиры5-10Алкилсульфонат или алкилбензолсульфонат3-6

Заявленный качественный и количественный состав СОЖ позволяет получить мелкодисперсные коллоидные растворы, устойчивые к жесткой воде.

Примеры реализации предложения

С этой целью были приготовлены следующие концентраты СОЖ, мас.%:

Концентрат 1 (К-1) - Дистиллированное талловое масло (смесь жирных, смоляных кислот, неомыляемых веществ)22.0Диэтаноламин14.6Вода51.1Диэтиленгликоль7.3Алкан (C₁₁-C₁₃) сульфонат (Волгонат, 70%-ный)3.6Трилон Б1.4  100%Концентрат 2 (К-2) - Легкое талловое масло25.3Бутилцеллозольв (монобутиловый эфир этиленгликоля)9.5Диэтаноламин10.1Вода50.6Алкил (C₁₂-C₁₄)бензол сульфонат (Сульфанол)3.2Трилон Б1.3  100%Концентрат 3 (К-3) - Дистиллированные талловые кислоты46.5Триэтаноламин30.0Этнл(бутил)целлозольв5.8Алкансульфонат (Волгонат 60%-ный)5.8Вода11.9  100%

Кроме вышеназванных компонентов указанные концентраты при необходимости могут содержать также малые добавки из числа комплексонов, ингибиторов коррозии, бактерицидов, душистых веществ и т.д. При этом в качестве таллового масла пригодны легкие, дистиллированные масла, а также дистиллированные талловые кислоты с кислотным числом 70-190 мгКОН/г.

Концентраты СОЖ готовили смешением компонентов в указанных в примерах количествах и последовательности при температуре 70-80°С (на стадии омыления, 40-50 мин) до получения однородной смеси. При разбавлении водой в 10-50 раз (хотя в отдельных случаях, например, при холодной прокатке металлов или некоторых условиях обработки резанием концентраты могут использоваться как таковые) они образуют коллоидные растворы светло-желтого цвета.

Сравнительный дисперсионный анализ (средний размер частиц в мкм) разбавленных растворов на основе концентратов 1-3, а также эмульсий Э-2 и Укринола-1, выполненный с помощью микроскопии (микроскоп МБС-10 с камерой Горяева-Тома), показал (чертеж), что более 70% частиц первых 1-10 мкм, тогда как вторые (60% частиц) - 20-50 мкм.

Соответственна и их устойчивость в жесткой воде (испытания проводили по ГОСТ 6243, п.3 на воде искусственной жесткости 20°dH по немецкой шкале, содержащей 600 мг/л MgSO₄ и 124 мг/л CaCl₂). См. табл.1, из которой видны очевидные преимущества предлагаемых растворов СОЖ.

Таблица 1
Устойчивость предлагаемых и известных СОЖ в жесткой водеСОЖ (3%-ный водный раствор), вода 20°dHОбъем отделений масла - "сливок", см³, при τ, мин.0301440 (сутки)На основе Концентрата 1003 («сливки»)Концентрата 2002 («сливки»)Концентрата 302 («сливки»)4 («сливки»)Эмульсола Э-23 («сливки»)5 (масло)6 (масло)Эмульсола Укринол-102 («сливки»)3 (масло)

Технологические (станочные) испытания эффективности СОЖ проведены при точении и сверлении алюминиевых сплавов АМЦ и АЛ-9 (скорость резания 360 м/мин, подача 0.1 мм/об; скорость вращения сверла 1000 об/мин, глубина сверления 35 мм) - табл.2: показатели стойкости инструмента и чистоты обработки с предлагаемыми растворами СОЖ в 1.5-2 раза выше, чем у известных продуктов - свидетельство того, что более мелкие частицы веществ раствора лучше проникают в зону контакта инструмент - обрабатываемое изделие.

Таблица 2
Технологические свойства (эффективность) предлагаемых и известных СОЖ при обработке металловСОЖ (3%-ный водный раствор)Точение сплава АМЦСверление сплава АЛ-9Класс чистоты поверхностиСтойкость сверл (кол-во отв. до контрольного износа инструмента, шт)На основе концентрата 1540Концентрата 2534Эмульсола Э-2422Эмульсола Укр.-1427

Таким образом, по совокупности приведенных результатов эффективность предложенных составов СОЖ выше известных, что было достигнуто новым, определенным сочетанием и составом компонентов.

Источники информации

1. Н.Н.Курчик и др., Смазочные материалы для обработки металлов резанием, изд. "Химия", М., 1972, с.130-155.

2. Товарные нефтепродукты: Свойства и применение. Справочник, изд. "Химия", М., 1972. С.346-354.

3. Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества (справочник), под ред. А.А.Абрамзона и Е.Д.Щукина, Л., »Химия», 1984.

Использование: при механической обработке металлов резанием и давлением. Сущность: концентрат включает в мас.%: талловое масло или кислоты талового масла 22-50, алканоламин 8-30, воду 10-52, спирт или гликоль или их эфиры 5-10, алкилсульфонат или алкилбензолсульфонат 3-6. Технический результат - повышение устойчивости в жесткой воде, а также повышение класса чистоты обрабатываемого изделия и металлообрабатывающего инструмента. 2 табл., 1 ил.

Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, включающий талловое масло или кислоты таллового масла, алканоламин, воду, спирт или гликоль или их эфиры, алкилсульфонат или алкилбензолсульфонат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Талловое масло или кислоты таллового масла22-50Алканоламин8-30Вода10-52Спирт или гликоль или их эфиры5-10Алкилсульфонат или алкилбензолсульфонат3-6