Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для обработки титановых сплавов Российский патент 2024 года по МПК C10M173/00 

Большую роль в технике, в частности в машиностроении, выполняет титан и его сплавы. В первую очередь, это связано с его высокой механической прочностью и коррозионной стойкостью. Одним из важнейших преимуществ титана является то, что он имеет меньшую плотность по сравнению с другими металлами, но в тоже время может работать при высоких температурах, что позволяет уменьшить массу использованных деталей до 25% по сравнению с остальными черными и цветными металлами и сплавами.

В современном машиностроении титан и его сплавы широко применяется как замена конструкционных материалов и требуют тщательного подбора эффективных составов смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и технологии их приготовления и применения. Использование на различных операциях новых многокомпонентных СОЖ может решить проблему повышения стойкости режущего инструмента при обработке данного материала и его сплавов.

Настоящее изобретение относится к СОЖ и их концентратам, используемым для механической обработки труднообрабатываемых материалов (титана и титановых сплавов), и может быть использовано в машиностроительной и других отраслях промышленности.

Уровень техники

Известна СОЖ, содержащая (авторское свидетельство СССР №1597379, С10М 173/02, дата публикации 07.10.1990) триэтаноламин 2,0-5,0, бура 0,5-1,0, тринатрийфосфат 1,0-2,0, сульфированное касторовое масло 4,0-5,0, хвойный концентрат 1,0-2,0, хлорид натрия 7,0-10,0, сульфат цинка 0,01-0,1, глицерин 10,0-20,0 и воду остальное. Недостатком данной СОЖ является трудности утилизации отработанной жидкости, а также содержание в своем состава сульфата цинка, что может нанести серьезный вред здоровью человека.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению изобретения является концентрат СОЖ, использующийся для механической обработки металлов резанием (патент на изобретение РФ №2236439, МПК С10М 173/00, дата публикации 20.09.2004), содержащий продукт взаимодействия олеиновой и борной кислот с алканоламином в среде минерального масла 56,0-62,0, полиоксиэтилированный спирт 3,5-4,5, касторовое масло 0,2-0,4, гликоль 3,0-7,0, нитрит натрия 2,5-3,5, оксиэтилированный н-бутиловый спирт 8,0-11,0 и воду остальное. Недостатком известного концентрата СОЖ является большое содержание нитрита натрия и недостаточную биостойкость.

Задача, решаемая изобретением - повышение устойчивости к коррозии заявленной СОЖ и стойкости режущих инструментов, а также технологических возможностей использования СОЖ.

Сущность изобретения

Поставленная задача достигается тем, что концентрат СОЖ для механической обработки труднообрабатываемых материалов (титана и титановых сплавов), включает триэтаноламиновое мыло синтетических жирных кислот фракции С₇-С₉, олеиновую кислоту, нитрит натрия, глиголь и воду, отличающийся тем, что концентрат дополнительно содержит касторовое масло, мас. %:

триэтаноламиновое мыло синтетических жирных кислот фракции С₇-С₉ 15,0-18,0 олеиновая кислота 4,0-6,0 нитрит натрия 0,5 гликоль 3,0 касторовое масло 16,0-26,0 вода 46,5-61,5

Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в одновременном повышении устойчивости к коррозии и стойкости режущих инструментов путем улучшения эксплуатационных характеристик заявляемого концентрата.

Для реализации изобретения использованы следующие вещества.

В качестве синтетических жирных кислот используются синтетические жирные кислоты фракции С₇-С₉ по ГОСТ 23239-89, выделенные ректификацией или кубовой дистилляцией «сырых» жирных кислот, получаемых окислением твердого или смеси твердого и жидкого (не более 30% на смесь) парафинов.

В качестве глиголя был использован полиэтиленгликоль низкомолекулярный 400 (ПЭГ-400), который является гидрофильной основой и связующим веществом в составе СОЖ.

Масло касторовое выпускается согласно ГОСТ 6757-96 и является безопасным при работе и имеет хорошую температурную и коллоидную стабильность.

Нитрит натрия выпускается согласно ГОСТ 19906-74 и является ингибитором коррозии.

Олеиновая кислота техническая выпускается по ГОСТ 7580-91 или ТУ 9145-172-4731297-94 марки Б и является эмульгатором.

Предложенное соотношение компонентов позволяет получить готовый продукт высокими эксплуатационными свойствами и наименьшими затратами.

Приготовление заявленного концентрата СОЖ осуществляют следующим образом. В реактор, снабженный мешалкой и термометром, заливается касторовое масло и нагревается до 110°С. В дальнейшем при постоянном механическом перемешивании добавляется олеиновая кислота и триэтаноламиновое мыло синтетических жирных кислот. Выдерживается в течение 1-1,5 часа, в процессе которого добавляются последующие компоненты. После загрузки всех компонентов реакционная смесь продолжает перемешиваться не менее 2 часов при температуре окружающей среды. Время перемешивания зависит от объема образца и мощности перемешивающего устройства.

Заявляемые концентраты СОЖ представляют собой маслянистые жидкости светло-коричневого цвета, легко разбавляются как технической, так и водопроводной водой при температуры 20-30°С с образованием полупрозрачных растворов. Для обработки металлов, в частности титановых сплавов, использовали 7%-ный раствор концентрата в воде.

Данные рабочие растворы обладают достаточными антикоррозионными свойствами, а рН находится в пределах 8,5-9,5. При хранении в течение длительного времени не наблюдается процесс расслаивания.

Для сравнительных испытаний приготовили составы заявленного концентрата СОЖ, химические составы и физико-химические свойства которого представлены в таблицах 1 и 2.

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

Испытания известного и предлагаемых составов СОЖ выполнялись на таком виде обработки как сверление. Используемый материал - титановый сплав ВТ6. Оборудование - сверлильный станок СН-16, сверла - сталь Р6М5 различного диаметра. Подача СОЖ - свободным поливом.

Оценивалась стойкость режущего инструмента по принятому отношению количества отверстий, полученных одним и тем же диаметром для предлагаемых образцов, сравнительно с прототипом.

Результаты экспериментов представлены в таблице 3.

Анализ таблицы 3 показывает, что предлагаемые составы №2 и 3 СОЖ по сравнению с остальными и прототипом повышают износостойкость режущего инструмента в 1,3-1,8 раза для различных диаметров режущих инструментов.

К преимуществам предлагаемых составов СОЖ следует отнести использование касторового масла, которое обеспечивает снижение коэффициента трения и уменьшения адгезии, вследствие чего осуществляется повышение долговечности режущего инструмента. Следует отметить несложную технологию приготовления заявленного состава СОЖ, которая может быть осуществлена на действующем оборудовании и на доступном сырье, а также стабильность при хранении и отсутствие осадка.

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям и их концентратам. Предложен концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки труднообрабатываемых материалов, представляющих собой титан и титановый сплав, содержащий триэтаноламиновое мыло синтетических жирных кислот фракции С₇-С₉ (15,0-18,0 мас. %), олеиновую кислоту (4,0-6,0 мас. %), нитрит натрия (0,5 мас. %), гликоль (3,0 мас. %) и воду (46,5-61,5 мас. %), согласно изобретению концентрат дополнительно содержит касторовое масло (16,0-26,0 мас. %). Технический результат - одновременное повышение устойчивости к коррозии и стойкости режущих инструментов путем улучшения эксплуатационных характеристик заявляемого концентрата. 3 табл.

Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки труднообрабатываемых материалов, представляющих собой титан и титановый сплав, содержащий триэтаноламиновое мыло синтетических жирных кислот фракции С₇-С₉, олеиновую кислоту, нитрит натрия, гликоль и воду, отличающийся тем, что концентрат дополнительно содержит касторовое масло, мас. %:

триэтаноламиновое мыло синтетических жирных кислот фракции С₇-С₉ 15,0-18,0 олеиновая кислота 4,0-6,0 нитрит натрия 0,5 гликоль 3,0 касторовое масло 16,0-26,0 вода 46,5-61,5