Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для магнитно-абразивной обработки металлов Российский патент 2023 года по МПК C10M173/00 C10M137/00 

Область техники

В современном машиностроении алюминий и его сплавы широко применяются как конструкционные материалы, обладающие низкой плотностью и высокой пластичностью из которых изготавливается большое количество деталей. Применяемые алюминиевые сплавы существенно отличаются по своим технологическим свойствам и обрабатываемости и требуют тщательного подбора эффективных составов и технологии приготовления и применения смазочно-охлаждающим жидкостей (СОЖ). Использование на различных операциях новых многокомпонентных СОЖ может решить данную проблему повышения качества обработанной поверхности и производительности при обработке данных сплавов.

Изобретение относится к СОЖ и их концентратам, применяемых для магнитно-абразивной обработки (МАО) алюминия и его сплавов, и может быть использовано в машиностроительной и других отраслях промышленности.

Уровень техники

Известен концентрат технологической СОЖ для МАО металлов, содержащий (Сакулевич, Ф.Ю. Основы магнитно-абразивной обработки / Ф.Ю. Сакулевич. - Мн.: Наука и техника, 1981. - 328 с), мас. %: триэтаноламин 1; олеиновая кислота 0,5 и глицерин 0,5. Недостатком известного концентрата является то, что не обеспечивается в достаточной степени уменьшение шероховатости обработанной поверхности, что указывает на невысокую моющую способность данной технологической СОЖ.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению изобретения является концентрат СОЖ, использующийся для механической обработки металлов резанием (патент на изобретение РФ 2119534, МПК С10М 173/00, дата публикации 27.09.1998), содержащий, мас. %: продукт взаимодействия в среде минерального масла и гликоля алканоламина с олеиновой кислотой или ее смесью с растительным маслом 45-66; полиоксиэтилированный алкилфенол с 4-6 оксиэтильными группами (неонол АФ 9-4 или АФ 9-6) 3-6; фенилкарбинол 3-6 или нефтяной сульфонат 6-12; борная кислота 5-9 и воду. Недостатком данного концентрата является использование в составе производных гликолей, наличие которых в процессе эксплуатации приводит к окислению СОЖ с образованием кислотных коррозионностойких агентов. Узкий диапазон показателя рН уменьшает степень допускаемых загрязнений и ограничивает возможность применения концентрата СОЖ.

Задача, решаемая изобретением - повышение производительности МАО, снижение шероховатости обрабатываемой поверхности и расширение технологических возможностей использования СОЖ.

Сущность изобретения

Поставленная задача достигается тем, что концентрат СОЖ для МАО алюминия и его сплавов включает мыла смоляных или жирных кислот и продукт обработки жирных кислот фракции С₇-С₉ алканоламином, нитрит натрия, гидроокись калия и воду, в качестве мыла смоляных или жирных кислот используют калиевые мыла смоляных или олеиновой кислоты, в качестве продукта обработки жирных кислот фракции С₇-С₉ алканоламином -продукт конденсации при 100-130°С жирных кислот фракции С₇-С₉ с триэтаноламином, отличающийся тем, что содержит триэтаноламинную соль алкилфенилэтоксифосфата (присадка «Фосфоксит-7»), мас. %:

мыла смоляных или жирных кислот и продукт обработки жирных кислот С₇-С₉ алканоламином 40,0-60,0 присадка «Фосфоксит-7» 6,0-12,0 нитрит натрия 2,0 гидроокись калия 2,0 вода остальное

Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в одновременном повышении производительности и снижении шероховатости обрабатываемых поверхностей при МАО путем улучшения эксплуатационных характеристик заявляемого концентрата.

Предложенное соотношение компонентов позволяет получить материал с высокими эксплуатационными свойствами и наименьшими затратами.

Продукты конденсации жировых кислот фракции С₇-С₉ с триэтаноламином получают при взаимодействии соответствующего алканоламина с технической фракцией жирных кислот, соответствующих ГОСТ 23239-97, при 100-130°С в течении 3-5 часов.

Заявляемые концентраты СОЖ представляют собой маслянистые жидкости темно-коричневого цвета, легко разбавляются как технической, так и водопроводной водой при температуре 10-20°С с образованием полупрозрачных растворов. Для МАО металлов использовали 3%-ный раствор концентрата в воде.

Приготовлены следующие составы концентратов предлагаемых составов концентратов СОЖ (табл. 1) посредством их смешивания.

Содержание триэтаноламинового мыла фракции С₇-С₉ менее 45% и присадки «Фосфоксит-7» менее 8% приводит к тому, что состав СОЖ имеет более низкую вязкость и, как следствие, меньший коэффициент использования ферро-абразивного порошка в рабочей зоне при МАО. При этом снижаются моющие возможности СОЖ, а также производительность МАО в целом.

Содержание триэтаноламинового мыла фракции С₇-С₉ более 55% и присадки «Фосфоксит-7» более 10% приводит к тому, что состав СОЖ имеет высокую вязкость, что приводит к образованию твердой пленки шлама на поверхности металла и, соответственно, нарушается стабильность и устойчивость процесса МАО. В результате МАО происходит формирование поверхности с высокой шероховатостью.

В таблице 2 представлены физико-химические свойства предлагаемых составов концентратов СОЖ.

Рабочие растворы в концентрации 2-5% обладают достаточными антикоррозионными свойствами, рН растворов и находятся в пределах 8-9.

Испытания известного и предлагаемых составов СОЖ выполнялись на экспериментальной установке для МАО модели ЭУ-1 при следующих параметрах: величина магнитной индукция в рабочем зазоре, 1,10 Тл, скорость вращения детали, 2,5 м/с, скорость осцилляции детали, 0,12 м/с, амплитуда осцилляции, 1,0 мм, величина рабочего зазора, 1,0 мм, время обработки, 45 с. В качестве ферроабразивного порошка применялся Ж15КТ ТУ 6-09-03-483-81, зернистость которого 200-315 мкм. Исходная шероховатость поверхностей образцов составляет 1,25-1,6 мкм. В качестве образцов использовали втулки из алюминиевых сплавов АМгб ГОСТ 4784-97 и Д16 ГОСТ 4784-97 диаметром 36,0 мм, длиной 32,0 мм, толщиной стенки 1,0 мм, которые крепились на ферромагнитной оправке.

В процессе испытания оценивали массовый съем металла (ΔG), и шероховатость поверхности (Ra).

Массовый съем металла определяется как отношение масс образцов до и после МАО. Масса исходных образцов - 95,0 г, взвешивание образцов выполнялось на лабораторных весах модели ВЛА-200-2М с точностью до ±0,001 г. Исследование шероховатости поверхности образцов выполнялось на профилографе-профилометре модели 250 завода «Калибр» посредством фиксации данных на профилограмме. Значение показателей для данных условий МАО определялось как среднее арифметическое результатов замеров на пяти образцах. Результаты испытаний известного и предлагаемых составов приведены в таблице 3.

Анализ таблицы 3 показывает, что предлагаемый состав №2 СОЖ по сравнению с №1, 3 и прототипом повышает производительность МАО в 1,11…1,32 раза, а также снижает шероховатость обрабатываемой поверхности в 1,26…1,86 раза.

К преимуществам предлагаемых составов СОЖ следует отнести высокие эксплуатационные характеристики СОЖ, экологически безопасный состав концентрата СОЖ. Также следует отметить технологию приготовления, которая может быть осуществлена на действующем оборудовании по производству СОЖ и на доступном сырье.

Настоящее изобретение относится к концентрату смазочно-охлаждающей жидкости для магнитно-абразивной обработки алюминия и его сплавов и может быть использовано в машиностроительной и других отраслях промышленности. Заявленный концентрат смазочно-охлаждающей жидкости содержит мыла смоляных или жирных кислот и продукт обработки жирных кислот фракции С₇-С₉ алканоламином, нитрит натрия, гидроокись калия и воду, в качестве мыла смоляных или жирных кислот используют калиевые мыла смоляных или олеиновой кислоты, в качестве продукта обработки жирных кислот фракции С₇-С₉ алканоламином - продукт конденсации при 100-130 °С жирных кислот фракции С₇-С₉ с триэтаноламином, а также концентрат содержит триэтаноламинную соль алкилфенилэтоксифосфата (присадка «Фосфоксит-7»), мас. %: мыла смоляных или жирных кислот и продукт обработки жирных кислот С₇-С₉ алканоламином - 40,0-60,0, присадка «Фосфоксит-7» - 6,0-12,0, нитрит натрия - 2,0, гидроокись калия - 2,0, вода - остальное. Технический результат – одновременное повышение производительности и снижение шероховатости обрабатываемых поверхностей при магнитно-абразивной обработке путем улучшения эксплуатационных свойств заявленного концентрата. 3 табл.

Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для магнитно-абразивной обработки алюминия и его сплавов, содержащий мыла смоляных или жирных кислот и продукт обработки жирных кислот фракции С₇-С₉ алканоламином, нитрит натрия, гидроокись калия и воду, в качестве мыла смоляных или жирных кислот используют калиевые мыла смоляных или олеиновой кислоты, в качестве продукта обработки жирных кислот фракции С₇-С₉ алканоламином - продукт конденсации при 100-130 °С жирных кислот фракции С₇-С₉ с триэтаноламином, отличающийся тем, что содержит триэтаноламинную соль алкилфенилэтоксифосфата (присадка «Фосфоксит-7»), мас. %:

мыла смоляных или жирных кислот и продукт обработки жирных кислот С₇-С₉ алканоламином 40,0-60,0 присадка «Фосфоксит-7» 6,0-12,0 нитрит натрия 2,0 гидроокись калия 2,0 вода остальное