Смазочно-охлаждающая жидкость для абразивной обработки материалов на основе стекла Советский патент 1985 года по МПК C10M173/00 C10N40/24 C10M173/00 C10M125/18 C10M125/24 C10M125/26 C10M129/16 C10M129/40 C10M135/10 C10M145/40 

Изобретение относится к алмазноабразивной обработке материалов на основе стекла, а именно к смазочноохлаждающим жидкостям (СОЖ), исполь зуемым при обработке стекла и ситал лов (стекло-кристаллических материа лов) абразивным и алмазным инструментом, Известнь5 смазочно-охлаждающие жидкости, применяемые при механичес кой обработке материалов на основе стекла, представляюпще собой водные растворы, Б которые могут быть добавлены специальные присадки типа триэтаиоламинаэ смачивателя 011-7; on-IOj никеля сернокислого, буры, нитрита натрия, кальцинированной СОДЫ5 тринатрийфосфата и др. - в различных концентрациях 1J. Известны также водные растворы эмульсолов, создаваемых на основе .минеральных масел, эмульгаторов и ингибиторов коррозии. Примером могут служить эмульсол НГЛ-205, содер жащий в своем составе, мас.%: сульфонат натрия 10-12- нитрит ьгатрия 0,5j гринатрнйфосфат 0,5: кальцинирозаннуго соду 5; масло АС-6 и вода остальное (,2 j, и эмульсол .ЭМУС,имеющий следзгющдй состав,, мас.%: нейтрализозанные тринатрийфосфатом нефтяные сульфокислоты &0-70| глицерин и/или керосин 0--10; кальцинированная сода 3-55 вода остальное 3. Наличие в смазочио-охлаждающих жидкостях неполярнык добавок (нефтяные и натуральные масла, керосин и т.д.) противоположных по своей физико-хиьшческой структуре обрабатываемому материалу. - веществу полярному, с ;ия:ает диспергирующее воздействие среды и приводит к рос ту размеров дефектов в приповерх. ностном слое, вызванных обработкой что отрицательно сказывается на ка честве и прочностных характеристик изделий. Кроме того, наличие масля ных компонентов в составе сказочно охлаждающих жидкостей требует в большинстве случаев промывки и обе жиривания деталей перед последующи финишньо и операциями обработки или перед подачей готового изделия что приводит к увеличению затрат вспомогательного времени и вероятности появления дополнительных царапин и заколов на поверхности изделия . Применяемые смазочно-охлаждающие идкости многокомпонентны и пригоовление их непосредственно на предриятии, на котором осуществляется бработка стекломатериалов, требует омимо наличия веществ, входящих в остав жидкостей, дополнительных атрат на их приготовление, хранеие и контроль качества. Все это держивает применение эффективных мазочно-охлаждающих жидкостей при бработке названных материалов и величивает стоимость обработки. Цель изобретения - создание смаочно-охлаждающей жидкости, повышаюей качество абразивной обработки атериалов на основе стекла за счет овьпиенной диспергирующей способноси жидкости при сокращении материльных затрат на ее приготовление. Эта цель достигается применением синтетического моющего средства Сюрприз, содержащего, мас.%; Оксиэтилированные жирные спирты , 6-8 Алкилмоносульфаты 10-12 Мзша синтетических жирных кислот5-5,4 Триполифосфат натрия 25-26 Метасиликат натрия 1,2-1,4 Карбоксиметилцеллюлоза1-1,2 Соль поваренная 3,0-6,0 ВодаОстальное в качестве СОЖ для абразивной обработки материалов на основе стекла. Моющее средство Сюрприз используется как стиральньм порошок для тканей (ОСТ 6-15-543-74). Моющее средство в приведенном составе используется в качестве СОЖ как готовый продукт, без изменения технологии его производства. Использование моющего средства в качестве СОЖ для механической обработки стекломатериалов стало возможным, благодаря обнаруженному влиянию поверхностно-активных веществ, входящих в состав средства, в частности, оксиэтилированных жирных спиртов, алкилмоносульфатов и метасиликата натрия, содержащего группу SiOg и являющегося по структуре родственным обрабатьшаемому материалу, на возрастание диспергирующей способности СОЖ. В свою очередь это приводит к повышению производительности и качества обработки. Синтетическое моющее средство Сюрприз, как технологическая среда для абразивной обработки стекломатериалов, испытывалась в лабораторных и производственных условиях. Перед непосредственным употреблением при обработке готовится 0,51,5%-ный водный раствор мокнцего средства Сюрприз, для получения которого средство, взятое в нужном весовом соотношении, заливается во.дои комнатной температуры и перемешивается до полного растворения всех компонентов. В табл. 1 приведены составы СОЖ при изменении концентрации компонен тов. Для сравнения результатов испытаний предлагаемой СОЖ были взяты раст воры эмульсолов НГЛ-205 (СОЖ 10) и (СОЖ № 11) соответственно 5 и 4%-ной концентрации. Испытания СОЖ проводились на операциях шлифования технического стекла свободным абразивом и алмазного шлифования технического стекла и .ситаллов. При механической обработке стекла и материалов на его основе, веществ хрупких по своей природе, первостепенное значение приобретают дисперги рукхцие свойства смазочно-охлаждающих жидкостей. В результате исследований определялась диспергирующая способность испытуемых сред по отношению к алимо-силикатному техническому стеклу. Для этой цели был использова метод взаимного шлифования С4 . Дис пергирующая способность смазочноохлаждающих жидкостей определялась величиной коэффициента диспергирующей спосбности Кд, равного отношению объема материала, сошлифованного в единицу времени в испытуемой СОЖ, к объему материала, сошпифованному за то же время при обработке всухую -величина объема материала сошлифованного за 1 мин, в испытуемой среде; -величина объема материал сошлифованного за 1 мин всухую. Экспериментально определялось вли яние смазочно-охлаждаю1цих жидкостей на производительность шлифования и качество обработанной поверхности при шлифовании технического алюмосиликатного стекла свободным абразивом и при плоском шлифовании технических стекла и ситаллов алмазным инструментом. В качестве свободного абразива использовался порошок электрокорунда нормального зернистостью № 10. При алмазном шлифовании инструментом служил алмазный чашечный круг АЧК-А на связке Ml зернистости 125/100 концентрации 100%, Давление в зоне шлифования поддерживалось постоянным и составляло 0,4 МПа. Скорость шлифования V 20 м/с. Смазочно-охлаждамщая жидкость пода- . валась в зону шлифования поливом в объеме 8-10 л/мин. Качество обработанной поверхности характеризовалось величиной 6j|(шероховатостью поверхности,в мкм),измеряемой на профилографе-профилометре модели 201, а также изменением величины среднего дефекта, вызванного обработкой, на различных глубинах залегания относительно обработанной поверхности. Для этого использовался метод капиллярной люминесцентной дефектоскопии в сочетании с послойным травлением обработанных образцов. Размеры дефектов в плоскости травления определялись с помощью люминесцентного микроскопа ЛОМАМ-И-3. Названный метод позволяет обнаружить дефекты величиной до 1 мкм. Результаты испытаний СОЖ представлены в табл. 2-4. В таблице 2 приведены значения параметров, характеризующих процесс шлифования технического стекла свободным абразивом в испытуемых средах. Как видно из таблицы 2, диспергирующая способность пре;гу1агаемой смазочно-охлаждакяцей жидкости (СОЖ 1-9) на 25% выше, чем у водного раствора НГЛ-205 (СОЖ № 10) и на 16% Bbmie, чем у ЭМУС (СОЖ № 11). В соответствии с этим получено повышение производительности процесса шлиования свободным абразивом в рекомендуемой среде по сравнению с спользованием 5%-ного водного растора НГЛ-205 на 16% и водного растора ЭМУС - на 7%. Шероховатость бработанной поверхности при испольовании всех рассматриваемых смазочо-охлаждающих жидкостей остается пределах одного класса. Но при

этом картина изменения среднего размера дефекта, вызванного обработкой, по мере увеличения глубины залегания от уровня обработанной поверхности существенно разнится. Так на глубине травления 215 мкм средний размер единичного дефекта при обработке в средах СОЖ № 1-9 в 1,5 раза меньше, чем при обработка в среде СОЖ № 10, Соответственно во столько же раз разнятся трудоемкости последующих доводочных операций при условии устранения на них дефектов, вызванных предшествующей обработкой,

В табл. 3 приведены результаты шлифования технического алюмо-силикатного стекла алмазным инструментом, в табл, 4 - шлифования технического ситалла алмазным инструментом. ,

При шлифовании технических стекла и ситалла алмазным инструментом производительность процесса обработки в случае применения водных растворов средства Сюрприз (СОЖ № 1-9) и эмульсолов НГЛ-205 (СОЖ К 10) и ЗМУС (СОЖ № 11) практически одинакова Шероховатость поверхности при использовании смазочно-охлаждающих жидкостей;, не содержащих масляные добавки (СОЖ № 1-9), несколько ниже, чем при использовании СОЖ № 10 и СОЖ № 11. Дефектность обработанной поверхности по критерию среднего размера единичного дефекта в случа прйменекня СОЖ № 1-9 по сравнению с использованием СОЖ № 10 и СОЖ К i1 практически на всех уровнях травления ниже, как при обработке стекла, так и при обработке ситалла. Так пр алмазном шлифовании технического стекла в рекомендуемой среде (табл. средний размер дефекта на глубине 140 км меньше дефекта, полученного при обработке в среде СОЖ № 11 в 5 раз и в среде СОЖ № 10 в 4 раза, а

на глубине 220 мкм - соответственно в 2 и в 1,5 раза.

При алмазном шлифовании ситалла (табл. 4) на глубине 140 мкм, средний размер единичного дефекта при обработке в средах СОЖ К 1-9 по сравнению с размером дефекта, полученным в результате обработки ситалла с применением масляных СОЖ (СОЖ № 10 и СОЖ № 11) меньше в 10 раз. На глубине 220 мкм это соотношейие составляет 2-3,5 раза.

При шлифовании технических ситаллов наличие в смазочно-охлаждакмцих жидкостях неполярных добавок (СОЖ № 10, СОЖ № 11) приводит к резкому увеличению размеров единичных дефектов, обусловленных обработкой, по сравнению с чисто полярными СОЖ практически на всех уровнях травления..

Таким образом, применение в качестве смазочно-охлаждающей жидкости водного раствора синтетического моющего средства Сюрприз на операциях алмазно-абразивной обработки технических стекла и ситаллов взамен существующих жидкостей позволяет .добиться следующих технических показателей; повьшения качества абразивной обработки стекломатериалов за счет уменьшения размеров дефектов в объеме поверхностного слоя в 1,5-3 раза по сравнению с применяемыми средами при повьшении производительности прО цесса шлифования стекла свободным абразивом на 16% и сохранении уровня производительности алмазного шлифования стекла и ситаллов. Уменьшение дефектности обработанной поверхности способствует пропорциональному снижению трудоемкости последующих доводочных операций, улучшению эксплуатационных характеристик изделий в частности, прочностных.

Таблиц

Применение синтетического моющего средства Сюрприз, содержащего, мае.%: Оксиэтилированные жирные спирты6-8 Алкштмоносульфаты tO-12 bfeuia синтетических жирных кислот5-5,4 Триполифосфат натрия 25-26 Метасиликэт натрия 1,2-1.4 . Карбоксиметилцеллюпоза t-1,2 Соль поваренная 3-6 Вода Остальное (Л в качестве смазочно-охлаждающей жидкости для абразивной обработки материалов на основе стекла. ф ;о 4 . Од

Оксиэтилированные жирные

№aia синтетических жирных

кислот5,4

10

997446 Продолжение таблицы Т

Результаты шлифования технического стекла алмазным инструментом в испытуемых средах. Результаты шлифования технического ситалла инструментом в испытуемых средах.

Т аблица 3 Таблица 4 алмазным

13

997446

14 Продолжение табл. 4