СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ Российский патент 2010 года по МПК C10M173/02 C10M133/08 C10M125/24 C10M125/26 C10M159/18 C10N40/22 

Изобретение относится к средствам, обеспечивающим осуществление технологического процесса машиностроительного производства, в частности процессов металлообработки с использованием смазочно-охлаждающих жидкостей, и может найти применение при создании смазочно-охлаждающих жидкостей.

Широко известна смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ), основой которой является полиэтиленгликоль - линейный полимер окиси этилена и окиси пропилена, а также продукты их поликонденсации (Кочуров В.Е. «В качестве размышления к выбору и эксплуатации смазочно-охлаждающей жидкости». / Производство подшипников. М.: №1, 2000 г.). Эта СОЖ обладает достаточной смазывающей способностью, химической и физической стабильностью, устойчивостью к солям жесткости, низким пенообразованием.

Из уровня техники известен состав смазочно-охлаждающей жидкости на основе воды, содержащий триполифосфат натрия, сульфат меди и триэтаноламин (по авторскому свидетельству СССР №595363 от 10.03.1978 года). Однако влияние этой жидкости на механическую стойкость инструмента, а также на качество обработки поверхности деталей - недостаточное.

Целью заявляемого изобретения является создание смазочно-охлаждающей жидкости, обеспечивающей возможность повышения срока службы металлообрабатывающего инструмента, а также обеспечение возможности повышения качества обработки поверхности деталей.

Поставленная цель достигается за счет того, что известная смазочно-охлаждающая жидкость, используемая при механической обработке металлов, содержащая воду, триполифосфат натрия и триэтаноламин, отличающаяся тем, что дополнительно содержит силикат натрия и продукт сплавления монобората натрия и динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б) в мольном соотношении 2:1 при следующем соотношении компонентов, г/л воды:

Триполифосфат натрия 4,3-8,5 Продукт сплавления 4,6-8,8 Силикат натрия 2,4-8,8 Триэтаноламин 20,8-30,6

Приготовление этой смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в виде 5%-го водного раствора осуществляют следующим образом.

Вначале готовят водный концентрат следующих ингредиентов при их соотношении, г/л воды:

- Триэтаноламин - 1000 - Триполифосфат натрия - 200 - Продукт сплавления - 200 - Силикат натрия - 100

Смесь интенсивно перемешивают в течение 30-50 минут при комнатной температуре.

Используемый в этом растворе упомянутый продукт сплавления синтезируют сплавлением смеси монобората натрия и динатриевой соли этилендиа-минтетрауксусной кислоты (трилон Б) в мольном соотношении 2:1.

Химическим анализом найдено, мас.%:

NaBO₂ - 28.06 Трилон Б - 71.80

Элементный анализ, мас.%:

В - 4.60; С - 25.63; N - 5.92.

Продукт сплавления представляет собой кристаллический порошок белого цвета, хорошо растворимый в воде, плотность 1,680 г/см³, показатель преломления кристаллов 1,612 %, молекулярный объем 158,16 см³/моль, удельный объем - 0.460 см³/г.

Растворимость в этиловом спирте 0,048%, в бензоле и толуоле не растворяется. Температура плавления 108°С.

Из полученного 60 процентного концентрата готовят 5%-ный водный раствор необходимого количества СОЖ путем растворения рассчитанного количества концентрата в воде при комнатной температуре.

Испытания заявляемой в качестве изобретения СОЖ на устойчивость к микробному поражению проводили на соответствие ГОСТ 9085-78.

Основные физико-химические показатели СОЖ: стабильность эмульсии, ингибиторные свойства и pH определяли на соответствие ГОСТ 6243-75, ценообразование - методом, изложенным в ТУ 38-101-147-74, запах - органолептически, цвет визуально. Результаты испытаний положительные.

Исследование эффективности действия заявляемой СОЖ проводили путем сравнения ее с СОЖ по а.с. СССР №595363 (прототип) на операциях сверления, точения, фрезерования, шлифования, протягивания, резьбонарезания сталей Ст.20, Ст.45, 40Х, 30ХГС, 50ХН.

При этом был приготовлен состав СОЖ в соответствии с прототипом, г/л воды:

- Триполифосфат натрия - 12 - Сульфат меди - 8 - Триэтаноламин - 30

Сравнительные испытания СОЖ по прототипу и предлагаемой на операции сверления стали проводили на станке типа 2Н125 с использованием сверла диаметром 10,8 мм из быстрорежущей стали Р6М5. Оценку производили по крутящему моменту и по стойкости сверла.

Сравнительные испытания на операции точения проводили на токарно-винторезном станке 16К20 резцами из стали ВК6 при скоростях резания 0,16; 0,22 и 0,31 м/с при подаче 0,14 мм/об.

Оценку стойкости режущего инструмента проводили при обработке стали резцами из твердого сплава Т15 К6 и КТН-16 при режиме: скорость 100 м/мин, подача 0,15 мм/об, глубина 1 мм.

Стойкость резца, определялась по времени износа его задней поверхности на 0,5 мм при расходе жидкости 6 л/мин.

Сравнительные испытания заявляемой и известной жидкостей на операции шлифования при различных режимах работы проводили на плоскошлифовальном станке 3Г-71.

Результаты испытаний заявляемой и известной смазочно-охлаждающих жидкостей и их влияние на эксплуатационные показатели инструмента, а также на качество обработанных поверхностей, приведены в таблицах 1, 2, 3, 4, 5.

Таблицы 1, 3 и 5 показывают увеличение срока службы обрабатывающего инструмента, таблица 2 показывает уменьшение крутящего момента, а таблица 4 иллюстрирует уменьшение шероховатости обработанных поверхностей различных материалов при разных режимах с использованием заявляемой СОЖ по сравнению с известной.

Таблица 1 Долговечность инструмента при различных скоростях сверления, мин СОЖ Обрабатываемый металл СТ.20 Ст.45 40Х 30ХГС 50ХН Скорость сверления, м/с 0,16 0,22 0,31 0,16 0,22 0,31 0,16 0,22 0,31 0,16 0,22 031 0,16 0,22 0,31 Прототип 69 80 93 67 74 84 64 71 82 55 59 64 54,3 68 81 Заявляемая 76 87 99 72 86 98 69 82 96 71 86 100 68 85 100

Таблица 2 Крутящий момент при различных скоростях сверления, кг·м СОЖ Обрабатываемый металл СТ.20 Ст.45 40Х 30ХГС 50ХН Скорость сверления, м/с 0,16 0,22 0,31 0,16 0,22 0,31 0,16 0,22 0,31 0,16 0,22 031 0,16 0,22 0,31 Прототип 0,576 0,586 0,611 0,587 0,638 0,641 0,568 0,576 0,586 0,541 0,581 0,575 0,558 0,579 0,602 Заявляемая 0,522 0,558 0,563 0,570 0,604 0,612 0,531 0,566 0,572 0,529 0,564 0,569 0,528 0,563 0,570

Таблица 3 Долговечность инструмента при различных скоростях точения, мин   Обрабатываемый металл СОЖ СТ.20 Ст.45 40Х 30ХГС 50ХН Скорость точения, м/с 0,16 0,22 0,31 0,16 0,22 0,31 0,16 0,22 0,31 0,16 0,22 0,31 0,16 0,22 0,31 Долговечность в мин Прототип 25,1 27,4 30,1 26,1 32,9 37,0 27,1 32,7 37,4 26,7 28,7 35,2 26,1 29,0 37,6 Заявляемая 28,8 38,2 35,0 29,6 39,6 41,8 34,0 39,9 48,4 36,0 42,8 48,2 36,8 45,5 49,2

Таблица 4 Показатели шероховатости обработанных поверхностей при использовании известной и заявляемой СОЖ (мкм) Применяемая СОЖ Обрабатываемый металл             СТ.20 Ст.45 40Х 30ХГС 50ХН Прототип 2,67 2,32 2,11 2,21 2,16 Заявляемая 2,03 1,98 1,94 1,92 1,86

Таблица 5 Показатели износа резцов из твердого сплава Т15К6 и КТН-16, мин Применяемая СОЖ Обрабатываемый металл СТ.20 Ст.45 40Х 30ХГС 50ХН Резец из Т15К6 Прототип 26 25 23 22 21 Заявляемая 30 29 28 32 26 Резец КНТ-16 Прототип 78 75 71 45 42 Заявляемая 88 82 84 68 59

Использование: в процессах металлообработки. Сущность: смазочно-охлаждающая жидкость содержит в г/л воды: триполифосфат натрия 4,3-8,5, продукт сплавления монобората натрия и динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты в мольном соотношении 2:1 4,6-8,8, силикат натрия 2,4-8,8, триэтаноламин 20,8-30,6. Технический результат - повышение срока службы обрабатывающего инструмента, а также качества обрабатываемых поверхностей. 5 табл.

Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая воду, триполифосфат натрия и триэтаноламин, отличающаяся тем, что дополнительно содержит силикат натрия и продукт сплавления монобората натрия и динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты в мольном соотношении 2:1 при следующем соотношении компонентов, г/л воды:
триполифосфат натрия 4,3-8,5 продукт сплавления 4,6-8,8 силикат натрия 2,4-4,5 триэтаноламин 20,8-30,6