Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов

 

Сущность изобретения: жидкость содержит, %: сульфатное мыло 1 - 5, триэтаноламин 0,1 - 0,5; этиленгликоль 0,2 - 1; полиметилсилоксановую жидкость 0,1 - 0,5 и вода остальное. 2 табл.

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), применяемым при обработке металлов резанием, шлифованием, а также другим операциям и может быть использовано на металлообрабатывающих предприятиях.

Применение СOЖ при механической обработке металлов позволяет уменьшить температуру в зоне контакта инструмента с изделием и тем самым уменьшить величину дефектного слоя на обрабатываемой поверхности и снизить износ инструмента по сравнению с обработкой всухую (без СОЖ).

Известны смазочно-охлаждающие жидкости, которые в настоящее время используются на машиностроительных заводах и представляют собой водные эмульсии эмульсолов, например, ЭТ-2 и ЭГТ, содержащие, мас.

Эмульсол 0,25 Нитрит натрия 0,25 Тринатрийфосфат 0,5 Вода Остальное [1] или 3-10%-ные эмульсии эмульсола НГЛ-205, содержащие, мас.

Сульфонат натрия 0,3-1,1 Нитрит натрия 0,015-0,05 Тринатрийфосфат 0,015-0,05 Сода кальцинированная 0,15-0,5 Масло АС-6 2,0-7,0 Вода Остальное [2] Однако перечисленные эмульсионные смазочно-охлаждающие жидкости не отвечают требованиям по стойкости инструмента, качеству отработанной поверхности, антикоррозионной защиты оборудования и деталей, санитарно-гигиенических условий труда и кроме того являются биологически не стойкими к микробному разложению.

Наиболее близкой по составу к изобретению является СОЖ [3] для механической обработки металлов следующего состава, мас.

Привитой сополимеризат
полиметилметакрилата
(ПММА) с лигносульфо-
натом 1,0-5,0
Персульфат аммония 0,1-0,5
Сульфатное мыло 0,2-1,0
Едкий натр 0,02-0,05
Вода Остальное
Однако используемый в составе этой СОЖ сополимеризат ПММА с лигносульфонатом не имеет серийного выпуска, неустойчив при высоких температурах в зоне резания и разлагается, имеет небольшую устойчивость к микробиологическому разложению и высокую стоимость. Используемый едкий натр придает растворам СОЖ повышенную щелочность, что способствует образованию щелочного аэрозоля при работе оборудования, ухудшая условия труда. Приведенная СОЖ, кроме того, не выдерживает испытаний на коррозионную агрессивность по ГОСТ 6243-75.

Целью изобретения является повышение качества обработанной поверхности, стойкости инструмента и повышение срока службы самой СОЖ.

Для достижения поставленной цели предлагается синтетическая водорастворимая смазочно-охлаждающая жидкость, для приготовления которой в качестве основного компонента используют сульфатное мыло, которое дополняют добавками (антикоррозионные, антизадирные, пеногасящие и др.). В отличие от прототипа жидкость содержит этиленгликоль, триэтаноламин и полиметилсилоксановую жидкость при следующем соотношении компонентов, мас.

Сульфатное мыло 1,0-5,0
Триэтаноламин 0,1-0,5
Этиленгликоль 0,2-1,0
Полиметилсилоксановая
жидкость 0,1-0,5
Вода Остальное
Сульфатное мыло, входящее в состав композиции, представляет собой мазеобразную темно-коричневую жидкость с плотностью 0,6-1,0 г/см³ и удовлетворительно растворимую в воде. По химическому составу сульфатное мыло сложная смесь органических соединений, содержащая в себе 50-55% Na-солей высших жирных и смоляных кислот, а также небольшое количество окисленных и неомыляемых органических веществ.

Сульфатное мыло в воде растворяется с образованием катионов натрия и анионов различных жирных кислот, последние из которых, адсорбируясь на контактирующих поверхностях, образуют адсорбционные смазочные слои, уменьшая трение между ними. Кроме того, сульфатное мыло понижает поверхностное натяжение воды, благодаря чему увеличивается проникающая смачивающая способность жидкость. Такие растворы имеют слабощелочную реакцию среды, что способствует ингибированию коррозионных процессов.

Триэтаноламин в данной композиции обеспечивает высокое и стабильное значение реакции среды на уровне рН 9,2-9,8, что как выяснилось, значительно увеличивает стойкость СОЖ к микробиологическому разрушению. Одновременно он также пассивирует коррозионные процессы, увеличиваeт противоизносные и противозадирные свойства СОЖ. Содержание его ниже 0,1% не обеспечивает постоянство среды и защиту от коррозии, а выше 0,5% уже не улучшает их.

Исследования показали, что этиленгликоль, входящий в состав жидкости, является не только хорошей противозадирной присадкой, но и способствует улучшению охлаждающих свойств жидкости.

Полиметилсилоксановая жидкость обеспечивает низкую устойчивость пены, что улучшает эксплуатационные свойства жидкости.

Предлагаемaя СОЖ в отличие от прототипа обеспечивает более приемлемые санитарно-гигиенические условия труда, т.к. не содержит в себе едкой щелочи, персульфата аммония, являющегося окислителем и, как выяснилось, при исследованиях обладает длительным сроком службы от 3-6 мес.

Предлагаемую СОЖ получают простым смешиванием входящих в ее состав компонентов в воде при комнатной температуре, при непрерывном перемешивании в течении 2-3 ч. Получаемая при этом СОЖ имеет следующие характеристики:
Внешний вид Однородная,
полупрозрач-
ная, светло-
коричневая
жидкость;
Запах слабый, специ-
фический;
рН 9,2-9,8
Плотность
при 20^оС, г/см³ 1,01
Коррозионная
агрессивность
(по ГОСТ 6243-75) Выдерживает
Устойчивость пено-
образования, см³ Не более 10-15
Примеры составов предлагаемой СОЖ (1-5) и данные их испытаний при шлифовании образцов из закаленной стали ШХ-15 под нагрузкой 0,3 МПа абразивным кругом ПП150 х 15 х 32 (характеристики 24А25СМ2К) приведены в табл. 1 и 2. Скорость вращения круга 40 м/с, время шлифования 30 с.

Для сравнения результатов испытывают известную СОЖ (составы 6-10), результаты испытаний которых приведены в табл. 2.

Подача СОЖ при испытаниях осуществлялась в зону резания.

Из результатов испытаний видно, что предлагаемая СОЖ обеспечивает более качественную обработанную поверхность и стойкость инструмента, чем известная.

Формула изобретения

СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ, содержащая воду и сульфатное мыло, отличающаяся тем, что жидкость дополнительно содержит триэтаноламин, этиленгликоль и полиметилсилоксановую жидкость при сдедующем соотношении компонентов, мас.%:
Сульфатное мыло - 1 - 5
Триэтаноламин - 0,1 - 0,5
Этиленгликоль - 0,2 - 1,0
Полиметилсилоксановая жидкость - 0,1 - 0,5
Вода - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1