Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов Советский патент 1992 года по МПК C10M137/04 C10N30/06 C10N40/20 

Изобретение относится к механической обработке металлов, в частности к смазоч- но-охлаждающим жидкостям (СОЖ), применяемым при обработке металлов резанием.

Известно, что на целом ряде металлообрабатывающих станков для смазки агрегатов и деталей станка и одновременно в качестве СОЖ для режущего инструмента применяется индустриальное масло И-20А (ГОСТ 20799-75) в чистом виде.

В настоящее время разработан большой ассортимент отечественных и зарубежных СОЖ, содержащих в своем составе прогивоизносные, противозадирные и защитные присадки, антифрикционные наполнители и др., значительно улучшающие при их введении в минеральные масла те пли иные свойства масляных СОЖ

Широкое применение в качестве проти- возадирных и противоизносных присадок к масляным СОЖ нашли осерненные нефтяные масла, растительные и животные жиры, органические сульфиды и полисульфиды, хлорированные парафины, тетрамеры пропилена и эфиры жирных кислот, хлорсуль- фидированные а-олефины, полибутены и животные жиры.

Наиболее распространенными проти- воизносными и противозадирными присадками, улучшающими смазывающие свойства масляных СОЖ, являются органические соединения, содержащие хлор, серу или фосфор, или два, или три активных элемента одновременно. Наличие в СОЖ ука- занных присадок характеризуется содержанием активных элементов.

XI

XI hO

СО

Наиболее близкой по составу к предлагаемой смазочно-охлаждающей жидкости, содержащей активный элемент фосфор, является СОЖ на основе минерального масла с добавлением фосфорсодержащей приезд- ки трикрезилфосфата (ТКФ), имеющего химическую формулу: (СНзСбЬЦО)зРО и содержащего 10,2 мас.% активного фосфо- рз.

Как смазочно-охлаждэющие жидкости, представляющие чистые минеральные масла, так и масляная СОЖ с добавкой трикрезилфосфата, не обеспечивают эффективное использование металлообрабатывающего оборудования по стойкости режущего инструмента и чистоте обрабатываемых поверхностей.

Целью изобретения является повышение стойкости инструмента и качества обра- ботангной поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что смазочно-охлаждаюи эя жидкость для механической обработки металлов, содержащая минеральное масло и фосфорсодержащую присадку, в качестве фосфорсодержащей присадки содержит ди(н-бутил)алкиларил- полиэтиленгликолевые эфиры фосфорной кислоты общей формулы:

C9HigCel-UO(C2H40)l2P(0)(OC4H9)2

при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ди(н-бутил}алкиларил-

полиэтиленгликолевые зфиры фосфорной кислоты2.,,10

минеральное масло90...98

Поверхностно-активное вещество (ПАВ) ди(н-бутил)алкиларилполиэтиленгли- колевые эфиры фосфорной кислоты {условное название Синтэфат, ТУ 38. 50796-88) имеет следующие физико-химические характеристики:

Внешний вид Вязкая жидкость

от желтого до темно- коричневого цвета ЗапахСпецифический

минерального масла

Плотность при 20°С, кг/м.

не более1100

Температура вспышки о открытом тигле. °С. не более190

Кислотное число, мг КОН/г.

не более 80

Массовая доля фосфора, %, не менее3

Водородный показатель (рН) 5% водного раствора5...7

Растворимость В маслах, органических растворителях,в воде образует устойчивые эмульсии

Содержание воды, мас.%,

не более0,4

На чертеже показана зависимость стойкости инструмента (глубина сверления) от концентрации фосфорсодержащей присадки ПАВ Синтафат в массовых процентах.

Для приготовления предлагаемой СОЖ необходимо расчетное количество поверхностно-активного вещества влить в минеральное масло и тщательно перемешать. При заправке станков необходимое количество ПАВ вливается в масляный бак, перемешивание присадки с маслом происходит при работе станка.

Для проведения сравнительных испытаний было приготовлено 10 составов предлагаемой СОЖ согласно табл. 1.

Указанные составы предлагаемой СОЖ (1-10) были испытаны в сравнении с известными СОЖ: аналогом - минеральным маслом И-20А (состав 11) и прототипом - маслом И-20А с добавлением 1 мас.%.трикрезилфосфата (состав 12).

Испытания проводились при сверлении на вертикально-сверлильном станке модели 2Н135. Режущий инструмент - сверло цилиндрическое спиральное диаметром 8,5 мм, материал - Р6М5 (ГОСТ 866-77). Обрабатываемый материал - высокопрочная сталь ЗОХГСНА-вд, термообработанная на НРСэ 49 (OB 170 кгс/мм2). Скорость резания V 2,4 м/мин (п 90 об/мин) подача 5- 0,1 мм/об.

Отверстия сверлились глухие на глубину трех диаметров сверла ( 25 мм). За критерий оценки эффективности СОЖ была принята стойкость сверла до полного затупления: появление скрипа и прекращение процесса резания.

Результаты сравнительных испытаний предлагаемой и известных СОЖ сведены в табл. 2.

Как наглядно видно из зависимости стойкости инструмента (глубины сверления) от концентрации присадки (ПАВ) в минеральном масле И-20А (табл. 2 и чертеж), вли- яние присадки в предлагаемой СОЖ проявляется при концентрации 1 мас.%, затем плавно увеличивается и после 4 мас.% резко возрастает, достигая максимума при концентрации 7 мас.% с последующим плавным снижением. Оптимальное содержание ПАВ Синтафат в СОЖ составляет 2- 10 мас.%, повышение концентрации более 10 мас.% нецелесообразно. При концентрации ПАВ в предлагаемой СОЖ 7 мас.% стойкость режущего инструмента повышается в б раз по сравнению с прототипом

Для оценки положительного эффекта применения предлагаемой СОЖ были проведены опытно-промышленные испытания СОЖ при изготовлении зубчатых колес на зубофрезерном и зубострогальном станках.

При изготовлении зубчатых колес из стали ЗОХГСА фрезами из быстрорежущей стали Р18 на зубофрезерном станке, за- правленном штатной рабочей жидкостью маслом И-20А, изготавливалось без переточки фрезы в среднем 5-10 деталей, после введения в СОЖ станка 37о ПАВ Синтафат было изготовлено 9-10 деталей при едина- ковых режимах обработки. Чистота обраба- тываемой поверхности при этом повысилась на один класс, с RZ 20 до Ра 2,5, что, при переводе на высоту неровностей PZ в мкм, составляет уменьшение высс- ты неровностей на 10 мкм.

Сравнительные испытания предлагаемой смазочно-охлаждающей жидкости проводились на зубострогальном станке при изготовлении зубчатых колес из стали 38Х2МЮА резцом из быстрорежущей стали Р6М5 до полной его выработки за счет переточек, при этом определялось количество шестерен, изготовленных в расчете на один резец при различной концентрации ПАВ Синтафат в минеральном масле И-20А.

Результаты испытаний представлены в табл 3.

Из данных табл. 3 следует, что при изготовлении одинакового количества деталей с

применением предлагаемой СОЖ уменьшается расход инструмента от 2 до 8 раз в зависимости от концентрации присадки СОЖ.

Использование изобретения позволит только путем введения фосфорсодержащей присадки поверхностно-активного вещества Синтафат в смэзочно-охлаждающую жидкость металлорежущих станков без других дополнительных затрат повысить эффективность металлообрабатывающего оборудования, уменьшить, износ и повысить стойкость режущего инструмента, повысить производительность процесса и улучшить качество обрабатываемых деталей. Формула изобретения Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая минеральное масло и фосфорсодержащую присадку, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента и качества обработанной поверхности, жидкость в качестве фосфорсодержащей присадки содержит ди(н-бутил)алки- ларилполиэтиленгликолевые эфиры фосфорной кислоты формулы

СдН 19СбН40(С2Н40)12Р(0)(ОС4Н9)2

при следующем соотношении компонентов.

мае %:

ди(н-б/тил)алкилэрил- полиэтиленгликолевые зфиры фосфорной кислоты указанной ф01 :улы2-10

минеральное масло90-98.

Таблица 1

Сущность изобретения: жидкость содержит ди(-н-бутил)алкиларилполиотиленг- ликолевые зфиры фосфорной кислоты общей формулы СдЖэСбН О (С2Н4Э)12Р(0) (ОС4Нэ)2 2-10% и минеральное масло 90- 98%. 1 ил., Зтабл.

а б л и ц а 2

400О 2 4 О 8 Ю 12 14 16 IS 2Q

Концентрация /pucad/ru Нас. %

Продолжение табл.2.

Таблица 3