СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2012 года по МПК C10M173/02 C10M125/10 C10M125/24 C10M159/02 C10N40/20 

Изобретение относится к области механической обработки металлов резанием, шлифованием и давлением конструкционных сталей, а также очистки цеховых, складских помещений и мытья рук цеховых рабочих, обслуживающего персонала.

К настоящему времени известно достаточно большое количество смазывающих, охлаждающих жидкостей для механической обработки металлов.

Наиболее близким решением из уровня техники по технической сути к заявленному является состав смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) для механической обработки, содержащий следующие компоненты, (мас.%): продукт термической обработки канифоли при 130-135°С моноэтаноламином 1-1,5; вода 98,5-99 (авторское свидетельство СССР №1384609, C10N 30/06, 1988 г.).

Водный раствор на основе термически обработанной канифоли при 130-135°С моноэтаноламином при данном соотношении, повышает стойкость инструмента и улучшает качество обработки металлов.

Однако недостатком данного состава СОЖ является применение экологически вредных веществ (моноэтаноламин - 2-ой класс опасности), переходящих в газовую фазу в процессе резания, что вызывает заболевание кожи рук и дыхательных путей рабочих, а также требует сложных способов утилизации, что резко увеличивает стоимость СОЖ.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является получение более эффективного и экологически чистого состава СОЖ при сохранении ее качественных характеристик в процессе механической обработки.

Поставленная задача решается за счет того, что смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, согласно изобретению, дополнительно содержит гидроокись натрия, гидроокись калия, фосфорноватистокислый кальций, канифоль сосновую и воду в следующем соотношении, мас.%:

- гидроокись натрия 4,14-4,16

- гидроокись калия 1,15-1,17

- фосфорноватистокислый кальций 0,16-0,18

- канифоль сосновая 0,87-0,89

- вода до 100

Рассмотренный экологически чистый состав растворов критических и эффективных масс фаз, каждый химический элемент состава стремится к 0, образуя при этом ионную атмосферу, плотность которой формируют короткоживущий ион гидроаксония, данного рода физический эффект необходим затем для того, чтобы со скоростью, близкой к скорости звука, растворять высокомолекулярную массу, которая затем могла бы образовывать устойчивые экологически чистые комплексы критического состава. Предоставленное в формуле изобретения соотношение компонентов (мас.%) необходимо для создания критического состояния, при котором взаимная растворимость компонентов становится неограниченной.

Был проведен ряд экспериментов для определения соотношения компонентов (мас.%), при котором наблюдается полная растворимость компонентов раствора, что свидетельствует о достижении раствором критического состояния. Результаты экспериментов приведены в табл.1.

Таблица 1 № п/п опыта Состав раствора, мас.% Результат 1 - гидроокись натрия - 4,10-4,11 Химическая реакция с выпадением осадка. Не достигнуто критическое состояние. - гидроокись калия - 1,10-1,12 - фосфорноватистокислый кальций - 0,12-0,13 - канифоль сосновая - 0,85-0,86 - вода - до 100. 2 - гидроокись натрия - 4,12-4,13 Химическая реакция с выпадением осадка. Не достигнуто критическое состояние. - гидроокись калия - 1,13-1,14 - фосфорноватистокислый кальций - 0,14-0,15 - канифоль сосновая - 0,86-0,865 - вода - до 100. 3 - гидроокись натрия - 4,14-4,16 Полная растворимость компонентов раствора. Критическое состояние р-ра. - гидроокись калия - 1,15-1,17 - фосфорноватистокислый кальций - 0,16-0,18 - канифоль сосновая - 0,87-0,89   - вода - до 100.   4 - гидроокись натрия - 4,17-4,18 Химическая реакция с выпадением осадка. Не достигнуто критическое состояние. - гидроокись калия - 1,18-1,19 - фосфорноватистокислый кальций - 0,19-0,20 - канифоль сосновая - 0,87-0,89 - вода - до 100. 5 - гидроокись натрия - 4,19-4,22 Химическая реакция с выпадением осадка. Не достигнуто критическое состояние. - гидроокись калия - 1,20-1,22 - фосфорноватистокислый кальций - 0,21-0,22 - канифоль сосновая - 0,9-0,91 - вода - до 100.

Эксперимент №3 из табл.1 наглядно демонстрирует, что заявленный состав химических реагентов находится в так называемой критической точке растворимости, где взаимная растворимость компонентов раствора становится неограниченной. Причем, как показали эксперименты, критическая точка максимальной растворимости компонентов находится в достаточно узком диапазоне.

Заявленная СОЖ может быть получена различными известными способами, например нижеуказанным. В качестве исходных веществ применяются:

- натрия гидроокись по ГОСТ 4328-77 (техническая);

- калия гидроокись по ГОСТ 24363-80 (техническая);

- кальций фосфорноватистокислый по ГОСТ 11678-75 (технический);

- вода питьевая холодная по ГОСТ 6709-72

- канифоль сосновая (техническая)

Изначально необходимо приготовить навески исходных веществ, г

- натрия гидроокись 41,5±0,1

- калия гидроокись 11,6±0,1

- кальция фосфорноватистокислого 2,7±0,1

- канифоль сосновая 8,8±0,1.

Указанные количества веществ приведены ориентировочно для синтеза 10 л состава.

Затем в стеклянную емкость вместимостью 2 л высыпать навеску гидроокиси натрия, влить мерным цилиндром 1 л воды и перемешать до полного растворения навески. В полученный раствор высыпать навеску гидроокиси калия, перемешать до полного растворения навески, вылить раствор в канистру вместимостью 10-20 л и разбавить раствор водой до 8 л.

Далее в стеклянную емкость вместимостью 2 л высыпать навеску фосфорноватистокислого кальция, влить мерным цилиндром 1 л воды, перемешать и вылить полученный раствор в канистру с раствором гидроокисей натрия и калия. Довести объем раствора водой до 10 л в данной таре.

Из канистры по п.2. взять 50 мл состава и поместить в него 0.5 г канифоли, которая должна мгновенно раствориться, а раствор окраситься в желтый цвет. Если такого быстрого растворения канифоли не произошло, то необходимо проверить вес реактивов по п.2 на соответствие ГОСТам, а переходы 1 и 2 повторить, контролируемый состав утилизировать.

Состав в количестве 50 мл, прошедший испытание на скорость растворения, вылить в канистру по п.2., а канистру закрыть.

В канистру по п.2. высыпать навеску канифоли по пункту 2 и перемешать.

Из канистры по п.5. налить 10-15 мл состава и замерить показатель преломления, который должен находиться в пределах 1.3345-1,3450, что соответствует критическому составу 35 г/л с.

На инструментальном заводе проводились испытания СОЖ с заявленным составом на различных технологических операциях, например таких, как обработка металлов резанием и шлифование. Проведенные испытания показали высокую эффективность СОЖ и отсутствие вредных испарений в процессе обработки.

Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, мас.(%) (заявленная) Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, мас.(%) (по прототипу) гидроокись натрия 4,14-4,16 продукт термической обработки канифоли при 130-135°С моноэтаноламином 1-1,5 гидроокись калия 1,15-1,17 вода 98,5-99 фосфорноватистокислый кальций 0,16-0,18   канифоль сосновая 0,87-0,89   вода до 100  

Результаты экспериментов по обработке металлов, приведенные в таблице 2, свидетельствуют, что предлагаемый способ дезактивации образцов в сравнении с прототипом обладает существенными преимуществами:

- позволяет эффективно обрабатывать металл, при этом улучшая экологичность процесса обработки;

- значения показателя шероховатости поверхности по данным табл.2 показывают, что эффективность обработки металлов СОЖ с заявленным составом выше.

В таблице 2 приведены результаты обработки

Таблица 2 № п/п Шероховатость, мкм Обработка металла с применением патентуемой СОЖ Обработка металла с применением СОЖ-прототипа 1 1,75 1,20 1,25 2 1,77 1,22 1,26 3 1,73 1,19 1,23 4 1,7 1,19 1,24 5 1,8 1,23 1,28

Таким образом, полученная смазочно-охлаждающая жидкость более эффективна и ее состав экологически чист при сохранении качественных характеристик в процессе механической обработки изделий

Использование: в области механической обработки металлов резанием, шлифованием и давлением конструкционных сталей, а также очистки цеховых, складских помещений и мытья рук цеховых рабочих, обслуживающего персонала. Сущность: жидкость содержит в мас.%: гидроокись натрия 4,14-4,16, гидроокись калия 1,15-1,17, фосфорноватистокислый кальций 0,16-0,18, канифоль сосновая 0,87-0,89, вода до 100. Технический результат - получение экологически чистого состава и улучшение показателей обработки металлов. 2 табл.

Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая гидроокись натрия, отличающаяся тем, что он дополнительно содержит гидроокись калия, фосфорноватистокислый кальций, канифоль сосновую и воду в следующем соотношении, мас.%:
гидроокись натрия 4,14-4,16 гидроокись калия 1,15-1,17 фосфорноватистокислый кальций 0,16-0,18 канифоль сосновая 0,87-0,89 вода до 100