ТРИБОТЕХНИЧЕСКАЯ ДОБАВКА Российский патент 2010 года по МПК C10M141/08 C10M129/40 C10M135/02 C10M133/30 C10N30/06 

Изобретение относится к составам смазочных материалов, в частности к триботехническим добавкам к смазочным маслам, пластическим смазкам и смазочноохлаждающим жидкостям.

Известны маслорастворимые присадки на основе литиевых и алюминиевых солей жирных кислот, предназначенных для загущения масел, улучшения антифрикционных и противозадирных свойств материалов при трении. (См. патент Англии №1341738, кл. C5F, опубл. 1973 г.)

Вследствие адсорбции на поверхности трения данные присадки повышают антифрикционные характеристики. Однако в связи с малой растворимостью в минеральном масле возможно образование осадка в процессе работы, что делает эти присадки непригодными для использования в смазках, работающих в циклически замкнутых системах или при подаче смазок к узлу трения через малые зазоры. Кроме того, известные присадки имеют узкое применение, а именно только для смазки механизмов при ограниченной температуре и ограниченной скорости вращения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту и выбранным в качестве ближайшего аналога является триботехническая добавка на основе минерального сырья, включающая двуокись кремния, полиэдральные многослойные углеродные структуры фуллероидного типа, а в качестве минерального сырья добавка содержит мусковит, альбит и микроклин.

(См. патент RU №2277577 по кл. С10М 125/02, С10М 125/26, заявл. 2004.12.24, опубл. 2006.06.10 «Триботехническая добавка к смазочным маслам и пластическим смазкам»)

Однако известная триботехническая добавка не является универсальной. Она не может быть применена как триботехническая добавка к СОЖ - смазочно-охлаждаемым жидкостям как на основе воды, так и на основе масел, т.к. плохо растворима в воде и в жирных кислотах.

Задачей настоящего изобретения является создание универсальной триботехнической добавки к смазочным маслам, пластическим смазкам, СОЖ на водяной и масляной основе, позволяющей уменьшить износ в различных узлах трения механизмов, агрегатов, износ инструмента в зоне контакта инструмента с обрабатываемым изделием на операциях лезвийной и абразивной обработки.

Вариант использования предлагаемой триботехнической добавки к известным СОЖ на водяной и масляной основе предполагает создание смазочно-охлаждающей триботехнической жидкости - СОТЖ.

Техническим результатом, позволяющим решить поставленную задачу, является снижение трения в узлах трения механизмов, агрегатов, в местах контакта инструмента с материалом обрабатываемых изделий за счет использования металло- и неметаллоорганических соединений в виде наночастиц, смешанных с минеральным маслом, являющимся минеральным сырьем для триботехнической добавки.

Поставленная задача достигается тем, что в известной триботехнической добавке на основе минерального сырья, согласно изобретению она содержит металло- и неметаллоорганические соединения в виде порошка олеата хрома, олеата ксенона, осерненой олеиновой кислоты, азотированной линолиевой кислоты с размером частиц 0,00001-0,00002 мкм, смешанные с минеральным маслом, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Олеат хрома 2-5 Олеат ксенона 2-6 Осерненная олеиновая кислота 6-8 Азотированная линолиевая кислота 3-5 Минеральное масло Остальное

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации свидетельствуют о том, что предлагаемая триботехническая добавка неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критерию «новизна» и «изобретательский уровень».

Предлагаемая триботехническая добавка может быть подготовлена на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, т.к. для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, широко выпускаемое отечественной и зарубежной промышленностью.

Таким образом, заявляемая триботехническая добавка соответствует критерию «промышленная применимость».

Использование металло- и неметаллоорганических соединений в виде порошка олеата хрома, олеата ксенона, осерненной олеиновой кислоты, азотированной линолиевой кислоты с размером частиц 0,00001-0,00002 мкм, смешанные с минеральным маслом, при следующем соотношении компонентов, мас.%: олеат хрома 2-5, олеат ксенона 2-6, осерненная олеиновая кислота 6-8, азотированная линолиевая кислота 3-5, минеральное масло - остальное, резко снижает коэффициент трения и износ трущихся поверхностей. Смешивание выше указанных наночастиц в минеральном масле обеспечивает дополнительные преимущества заявляемой триботехнической добавке, т.к. позволяет получить триботехническую добавку в удобном для использования виде, обеспечивающем универсальность заявляемой добавке, которая может быть добавлена как к смазочным маслам, пластическим смазкам, так и к смазочно-охлаждающим жидкостям как на водяной, так и на масляной основе.

Полученные в результате использования заявляемой триботехнической добавки смазочно-охлаждающие триботехнические жидкости (СОТЖ) позволяют резко снизить износ в узлах трения механизмов и износ инструмента в зоне его контакта с обрабатываемым изделием.

Таким образом, совокупность существенных признаков предлагаемой триботехнической добавки позволяет достичь и заявляемого технического результата, а именно снижения трения в узлах трения механизмов, агрегатов, в местах контакта инструмента с материалом обрабатываемых изделий, достичь оптимизации работы узлов трения механизмов, оптимизации условий использования режущих инструментов и, следовательно, решить поставленную задачу, а именно уменьшить износ в различных узлах трения механизмов, агрегатов, уменьшить износ инструмента в зоне контакта инструмента с обрабатываемым изделием.

Триботехническую добавку готовят следующим образом.

Олеат хрома, олеат ксенона, осерненную олеиновую кислоту, азотированную линолиевую кислоту измельчают до наночастиц размером 0,00001-0,00002 мкм в мельнице. Затем полученный порошок добавляют в минеральное масло и перемешивают с помощью миксера.

Приготовленную триботехническую добавку можно применять в чистом виде. Однако это достаточно дорого. Желательно использовать заявляемую триботехническую добавку именно в качестве добавки.

Экспериментально установлено, что достаточно добавить заявляемую триботехническую добавку в используемую СОЖ в количестве 5-6% от общей массы СОЖ, как достигается заявленный технический результат в виде снижения трения в узлах трения механизмов, агрегатов, в местах контакта инструмента с материалом обрабатываемых изделий.

Пример 1.

Берут СОЖ «Росойл-503» ТУ 0258-018-06377289-2000. При заданных осевых нагрузках определяли нагрузку сваривания и показатель износа. Затем в известную СОЖ вводят заявляемую триботехническую добавку в количестве 5% по объему и далее проводят испытания на четырехшариковой машине трения ЧМТ-1 по ГОСТ 9490, в котором указывается п.3, 7 «для смазочных материалов, у которых сваривание не наблюдается и момент трения ниже предельного, за нагрузку сваривания принимают нагрузку, при которой образуется пятно износа средним диаметром 3 мм и более». В результате устанавливают:

При использовании СОЖ без заявляемой добавки при нагрузке ниже 315 кгс шарики диаметром 3,2 мм заварились, появился резкий запах, скрип в узле трения.

При использовании СОТЖ, т.е. при использовании СОЖ с заявляемой триботехнической добавкой при соотношении компонентов, мас.%:

Олеат хрома 3 Олеат ксенона 3 Осерненная олеиновая кислота 7 Азотированная линолиевая кислота 4 Минеральное масло 83

которую в количестве 5% по объему вводят в СОЖ. Осуществляют испытания, которые подтверждают, что нагрузка в 315 кгс, в 335 кгс при диаметре шариков 3,2 мм и нагрузка в 596 кгс при диаметре шарика 5,0 мм не дает признаков износа шариков (показатели износа отсутствуют).

Пример 2.

Все действия повторяют, как в первом примере, но увеличивают процент содержания заявляемой триботехнической добавки в составе СОЖ до 10%. При этом для случая нагрузки в 596 кгс диаметр шариков уменьшают до 2,06 мм. Износ не выявлен, как и в предыдущем примере.

Пример 3.

Используют заявляемую триботехническую добавку со следующим соотношением компонентов, мас.%:

Олеат хрома 4 Олеат ксенона 4 Осерненная олеиновая кислота 6 Азотированная линолиевая кислота 4 Минеральное масло (индустриальное) 82,

которую добавляют в СОЖ «Укринол-1М» Пермского завода СОЖ в количестве 6% по объему, полученную СОТЖ вводят в станок ХунДай-Киа SKT-250 и используют в зоне работы резцов со сменной пластиной с покрытием из нитрида титана (TiN) при обработке деталей из стали 45.

В результате установлено, что произошло увеличение стойкости резца в 3,5 раза в сравнении с вариантом использования СОЖ без предлагаемой триботехнической добавки.

Таким образом, испытания подтвердили, что заявляемая добавка дает положительные результаты - защищает от износа, препятствует прямому металлическому контакту и свариванию трущихся поверхностей, что позволяет решить поставленную задачу, а именно создание универсальной триботехнической добавки к смазочным маслам, пластическим смазкам, СОЖ как на водяной, так и на масляной основе, позволяющей уменьшить износ в различных узлах трения механизмов, агрегатов, износ инструмента в зоне контакта инструмента с обрабатываемым изделием.

Использование: в качестве добавки к смазочным маслам, пластичным смазкам и смазочно-охлаждающим жидкостям. Сущность: добавка содержит олеат хрома, олеат ксенона, осерненную олеиновую кислоту, азотированную линолиевую кислоту с размером частиц 0,00001-0,00002 мкм в виде порошка, смешанные с минеральным маслом. Технический результат - защита от износа и сваривания трущихся поверхностей.

Триботехническая добавка на основе минерального сырья, отличающаяся тем, что она содержит металло- и неметаллоорганические соединения в виде порошка олеата хрома, олеата ксенона, осерненной олеиновой кислоты, азотированной линолиевой кислоты с размером частиц 0,00001-0,00002 мкм, смешанные с минеральным маслом, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Олеат хрома 2-5 Олеат ксенона 2-6 Осерненная олеиновая кислота 6-8 Азотированная линолиевая кислота 3-5 Минеральное масло остальное