ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СМАЗКА ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ МЕТАЛЛА Российский патент 2010 года по МПК C10M169/04 C10M101/00 C10M135/04 C10M135/34 C10N40/24 

Изобретение относится к смазочным композициям для технологических целей, в частности к технологическим смазкам для операций холодной объемной штамповки металлов.

Известна смазочная композиция для холодной обработки металлов давлением, содержащая в качестве основы хлорированные углеводороды или хлорированные эфиры с антикоррозионными присадками [Квятковская Г.А. и др. Влияние вязкости нефтяной основы на технологические свойства масляных СОЖ. «Повышение качества смазочных материалов и эффективности их применения». - М., 1977, с.105-108]. Недостатком данной композиции является то, что при глубокой вытяжке деталей с деформацией 12-20% за один проход она дает риски на деталях.

Известна смазочная композиция для холодной обработки металлов давлением [Патент РФ №2024602, Бюл. №35 (1994)] содержащая, мас.%: полиметакрилат 5-8; антикоррозионную добавку 0,5-6; хлорированный парафин 35-45; осерненные тетрамеры пропилена 5-7; минеральное масло - остальное. Недостатком данной композиции является плохая совместимость полиметакрилата с минеральными маслами, что вызывает нарушение ее однородности. Кроме того, полиметакрилат при повышенных температурах (выше 250°С) подвергается деполимеризации, что приводит к образованию метакрилата, обладающего наркотическим, общетоксичным и резко раздражающим действием.

Известна смазочная композиция для холодной обработки металла давлением [Авт. с. СССР 702071, Бюл. №45 (1979)], имеющая следующий состав, мас.%: жирные кислоты фракции C₅-C₁₉ 2-5; триэтаноламин 4-12; окись цинка 0.1-5; гидроокись бария 0.1-1.5 и хлорированный парафин до 100%.

Существенным недостатком композиции является то, что окись цинка, содержащаяся в смазке, спрессовывается между пуансоном и частью детали и при дальнейшей обработке моющими средствами не обеспечивается полностью ее удаление с обрабатываемой поверхности.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является смазочная композиция для холодной обработки металла давлением [Патент РФ №2118983, Бюл. №26 (1997)], имеющая следующий состав, мас.%: серусодержащая присадка - осерненные α-олефины фракции C₁₈-C₂₈ 40-50; синтетическое масло Б-3В 5-30; масло индустриальное - остальное.

Усиление охраны окружающей среды и техники безопасности на производстве обусловило новые требования к индустриальным маслам и технологическим жидкостям, применяемым при обработке металла.

Недостатками известной композиции являются.

1. Применение довольно токсичного и дорогостоящего синтетического масла Б-3В - эфиры пентаэритрита и синтетических жирных кислот фракции С₅-С₉ (предельно допустимая концентрация - 0,5 мг/м³).

2. Большой расход противоизносной и противозадирной серусодержащей присадки, достигающий 40-50%.

Сущность предлагаемого изобретения.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что технологическая смазка для холодной объемной штамповки содержит 0,003-0,007 мас.% смеси 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов общей формулы (1), что позволяет значительно снизить расход противоизносной и противозадирной присадки сульфидированных α-олефинов фракции C₁₆-C₁₈ при сохранении высоких реологических свойств смазки в предлагаемом способе.

Смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов общей формулы (1) получают каталитическим циклоприсоединением избытка бензилме-тилсульфида к фуллерену[60] [А.Р.Туктаров, А.Р.Ахметов, M.Pudas, А.Г.Ибрагимов, У.М.Джемилев. ЖОрХ, 43 (12), 2007, 1870-1871].

Замена довольно токсичного синтетического масла Б-3В на экологически чистое рапсовое масло обеспечила высокую чистоту обрабатываемой поверхности металлических изделий и низкую токсичность технологической смазки.

Существенное отличие предлагаемого способа.

Известные серусодержащие присадки обеспечивают повышенные противоизносные и противозадирные свойства при добавлении к маслам в количестве 40-50% (см. табл.2, 4, композиция №8). Предлагаемые присадки, в отличии от известных, обеспечивают повышенные противоизносные и противозадирные свойства при добавлении к маслам в количестве 10-15% (см. табл.2, 4).

В технологической смазке довольно токсичное синтетическое масло Б-3В заменено на экологически чистое рапсовое масло, обеспечивающее высокую чистоту обрабатываемой поверхности металлических изделий.

С целью значительного снижения расхода противоизносной и противозадирной серусодержащей присадки технологическая смазка содержит в качестве наноприсадки смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]-тетрагидротиофенов (1) в количестве 0,003-0,007%.

Применение смеси 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов (1) в количестве, большем 0,007 мас.%, не приводит к существенному улучшению реологических свойств технологической смазки. Применение смеси 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов (1) в количестве менее 0,003 мас.% снижает реологические свойства технологической смазки.

Испытание смазочных композиций, где рапсовое масло взято в соотношениях, выходящих за пределы предлагаемых, показали, что уменьшение его количества ухудшает качество обрабатываемой поверхности, появляются задиры и налипание.

Предлагаемый состав технологической смазки получают следующим образом.

В реактор с механической мешалкой и обогревом загружают минеральное и рапсовое масла, температуру в реакторе повышают до 60-70°С и при непрерывном перемешивании вводят сульфидированные α-олефины фракции C₁₆-C₁₈ и смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов (1). После охлаждения получено прозрачное масло красно-коричневого цвета.

В табл.2 представлены составы изготовленных технологических смазок. Степень эффективности каждого состава оценивают на испытательном стенде - четырехшариковой машине трения. Результаты испытаний приведены в табл.4. Физико-химические свойства изготовленных технологических смазок приведены в табл.3. Испытания технологических смазок проводили в сравнении с известной смазкой (композиция 8, табл.2,4), содержащей, мас.%:

Серусодержащая присадка, осерненные   α-олефины фракции С₁₈-С₂₈ 50 Синтетическое масло Б-3В 25 Масло индустриальное Остальное

Таким образом, испытуемая технологическая смазка обеспечивает хорошее качество штамповочных деталей благодаря высоким противоизносным и противозадирным свойствам. Смазка обладает хорошими адгезионными и санитарно-гигиеническими свойствами, стабильна при хранении и применении.

Таблица 1 Физико-химические показатели сульфидированной присадки №№ п/п Наименование показателей Показатель Метод определения 1 2 3 4 1 Внешний вид и цвет Жидкость красно-коричневого цвета Визуально 2 Вязкость при 50°С, сСт, в пределах 25-50 ГОСТ 33-82

3 Плотность при 20°С, г/см³, не менее 0,930 ГОСТ 3900-85 4 Температура вспышки в открытом тигле, °С, не менее 190 ГОСТ 4333-87 5 Кислотное число, мг КОН/г, не более 6,0 ГОСТ 5985-79 6 Содержание серы, %, не менее 30,0 ГОСТ 1431-85 7 Содержание механических примесей, % не более 0,05 ГОСТ 6370-83 8 Зольность, %, не более 0,01 ГОСТ 1461-85 9 Содержание воды, % Следы ГОСТ 2477-85 10 Коррозионное воздействие на металл Выдерживает ГОСТ 9.080-77

Таблица 2 Состав технологических смазок № композиции Компонентный состав технологической смазки, мас.% Сульфидированные α-олефины фракции C₁₆-C₁₈ Смесь 2-фенил-3,4-фуллеро [60]тетрагидротиофенов (1) Рапсовое масло И-20А 1 2 3 4 5 1 10 0,005 20,0 Остальное 2 15 0,005 20,0 Остальное 3 10 0,005 30,0 Остальное 4 10 0,007 30,0 Остальное 5 10 0,003 30,0 Остальное 6 15 0,005 10,0 Остальное 7 5 0,003 20,0 Остальное 8 (прототип) 50 осерненные α-олефины фракции С₁₈-С₂₈ - 25 Б-3В Остальное

Таблица 3 Физико-химические показатели полученных технологических смазок №№ п/п Показатели № композиции 1 2 3 4 5 6 7 8 (прототип) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 Вязкость при 50°С 25,6 29,4 26,8 26,8 26,8 26,8 24,7 25,4 2 Кислотное число, мг КОН/г 0,75 0,75 1,12 1,12 1,12 1,12 0,75 0,005 3 Содержание серы, % 3,33 5,00 3,33 3,33 3,33 5,00 1,67 9,1

4 Температура вспышки в открытом тигле, °С 195 196 195 195 195 196 194 195 5 Плотность при 20°С, г/см³ 0,899 0,905 0,903 0,904 0,903 0,902 0,893 0,94 6 Коррозионное воздействие на металл Выдерживает 7 Содержание механических примесей, % 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 8 Зольность, % 0,005 0,007 0,005 0,005 0,005 0,007 0,002 0,01

Таблица 4 Результаты испытаний технологических смазок №№ п/п Критическая нагрузка, кгс Нагрузка сваривания, кгс Индекс задира Диаметр пятна износа, мм 1 2 3 4 5 1 141 950 129,1 0,65 2 150 1000 131 0,64 3 141 950 129,4 0,64 4 150 1000 131,2 0,65 5 138 940 123,9 0,81 6 141 950 129,1 0,71 7 135 900 120,4 0,84 8 (прототип) 150 1000 131,2 0,64

Изобретение относится к технологическим смазкам для холодной объемной штамповки металла. Сущность: смазка содержит в мас.%: сульфидированные α-олефины фракции C₁₆-C₁₈ 5-15, рапсовое масло 10-30, смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов формулы (1) 0,003-0,007, индустриальное масло - остальное. Технический результат - улучшение экологических свойств, повышение противоизносных и противозадирных свойств при снижение концентрации серусодержащей присадки. 4 табл.

Технологическая смазка для холодной объемной штамповки металлов на основе сульфидированных α-олефинов, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетра-гидротиофенов общей формулы (1), сульфидированные α-олефины фракции C₁₆-C₁₈, рапсовое и минеральное масла при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Сульфидированные α-олефины фракции C₁₆-C₁₈ 5-15 Смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов (1) 0,003-0,007 Рапсовое масло 10-30 Индустриальное масло остальное.