Смазка для механической обработки металлов

 

Сущность изобретения: Смазка содержит: карбамид 12-16%, ацетамид 11-15%, гидроксид калия 2-3% и стеариновую кислоту остальное. 2 табл.

Изобретение относится к смазкам для механической обработки металлов и может быть использовано для улучшения процессов шлифования труднообрабатываемых материалов, например цементированных сталей.

Известен состав по а.с. N 595368, МКИ С 10 М 7/06, содержащий олеиновую кислоту 70% стеарин 17% серу 13% [1] Однако этому составу ввиду ограниченной растворимости серы в жирных кислотах присуща грубодисперсность как при нормальных условиях (твердая суспензия), так и в расплаве (жидкая эмульсия), поэтому в зоне шлифования реализация предполагаемого эффекта затруднена, ввиду сильной рассредоточенности элементов.

Наиболее близким к предлагаемому является состав по а.с. N 1413122, С 10 М 163/00, 1988, содержащий битум 26-32% серу 10-14% карбамид 6-8% стеариновую кислоту 26-32% машинное масло остальное [2] Названный состав несмотря на высокую фазовую устойчивость серы в виде молекулярных растворов обладает рядом недостатков. Отмечается закономерное падение технологических качеств состава в зависимости от усложнения установленных ранее условий обработки, их интенсивности и, особенно, металлофизических свойств обрабатываемых металлов.

Целью изобретения является снижение мощности шлифования и температуры в зоне резания.

Цель достигается тем, что в смазочно-охлаждающий состав, содержащий карбамид и стеариновую кислоту, дополнительно вносят ацетамид и гидроксид калия при следующем соотношении компонентов, мас.

Карбамид 12-16 Ацетамид 11-15 Гидроксид калия 2-3 Стеариновая кислота Остальное Физические свойства компонентов.

Карбамид (ГОСТ 6691-77) молекулярный вес 60,05, бесцветный порошок с тетрагональной структурой, температурой плавления 132,7^oC, при дальнейшем подогреве разлагается, растворимость в воде 19,3% при 25^oC.

Стеариновая кислота (ГОСТ 9419-78) молекулярный вес 284,5, бесцветная, температура плавления 70^oС в воде не растворима, разлагается при 370^oC.

Ацетамид (ГОСТ 684-78) молекулярный вес 59,1, бесцветные кристаллы с тригональной структурой, температурой плавления 82,2 ^oС, температурой кипения 221^oC, хорошо растворима в воде.

Известно использование ацетамида для получения аминов в лабораторных и промышленных условиях, в органическом синтезе как обладающее амфотерными свойствами.

Гидроксид калия (СТ СЭВ 1439-78) бесцветные гигроскопичные кристаллы с моноклинной структурой, температурой плавления 405^oС, температурой плавления 1320^oC.

Используется гидроокись калия для снижения кислотности среды при титровании растворов, для приготовления буферных смесей, промышленного получения солей неорганических и органических кислот.

Обоснование предметов содержания компонентов и их функциональное назначение: стеариновая кислота широко используется в составах для механической обработки металлов как основное смазывающее и охлаждающее вещество. Однако, обладая ограниченным температурным диапазоном, внутри которого сохраняются ее высокие реологические свойства, она не может быть успешно использована при интенсификации процесса шлифования. В предлагаемом решении компонентов, помимо обычного назначения, играет роль среды для взаимного растворения остальных составных частей. При ее излишке технологические свойства расплава приближаются к действию чистого вещества (прим. 4, табл. 2). Снижение содержания стеариновой кислоты приводит к сдвигу в сторону жидкой двойной системы: "стеариновая кислота" и расплав "карбамид-ацетамид".

Мочевина применяется в качестве вещества, способствующего переходу в раствор не растворимого в стеариновой кислоте ацетамида, через образование расплава в карбамиде, обладающего высокой фазовой устойчивостью в среде стеариновой кислоты.

Другим положительным свойством карбамида является его способность при термическом разложении в присутствии щелочей образовывать цианаты, которые, как было установлено при лабораторных исследованиях, являются пассиваторами поверхности абразивных зерен и обрабатываемого материала.

При использовании в составе мочевины в количестве, большем указанных пределов, наблюдается ухудшение гомогенности среды и обратное расслоение импрегнатора. Кроме того, образуется чрезмерное количество соответствующих продуктов термического разложения и, как следствие, повышается коэффициент трения и снижается эффективность состава (прим. 5, табл. 2).

Недостаток вещества ведет к неполному переходу ацетамида в общий раствор, при этом снижаются качество и выход основного продукта.

Ацетамид используется как азеотропный компонент по отношению к мочевине, заметно повышающий температурную устойчивость общей смеси этих веществ и их раствора в стеариновой кислоте. Ввиду менее резкой термодеструкции состава процессы теплообмена, пиролиза и пассивации поверхностей проходят более гладко и равномерно. Избыток компонента способствует расслоению расплава, недостаток снижению эффективности (прим. 4, табл. 2).

Замечено, что добавление небольшого количества гидроксида калия повышает термостабильность состава и предотвращает разделение жидких фаз при критической температуре стеариновой кислоты.

Содержание КОН, большее указанных пределов, способствует процессу щелочного распада стеариновой кислоты и разложению мочевины. Уменьшение концентрации компонента приводит к ухудшению триботехнических качеств готового продукта.

Технология изготовления смазки.

В реактор засыпают навеску стеариновой кислоты, после ее расплавления (90-110^oC), добавляют карбамид и ацетамид, поднимают температуру до 140-145^oC, выдерживают в течение 90-100 мин (низкая температурная граница обусловлена азеотропностью расплава и совместной летучестью мочевины и ацетамида, временной диапазон объясняется постепенным переходом мелкоэмульсионного состояния указанных компонентов в истинный раствор тройной системы). В продолжении всего указанного времени реакционную массу периодически перемешивают (каждые 8-10 мин) и контролируют температуру. Затем снижают температуру до 100-110 ^oС, добавляют гидроксид калия и выдерживают в течение 10-15 мин.

Полученный продукт представляет собой стеариноподобную массу от светло-коричневого до темно-коричневого цвета (в зависимости от температуры в реакторе) с температурой плавления 80-90^oC.

По описанной технологии были приготовлены 5 примеров составов импрегнатора: 3 в пределах предлагаемых концентраций и 2 на запредельные значения массовых соотношений (см. табл.1).

Испытания проводились на плоскошлифовальном станке модели 3701 кругами марки 25А25ПСМ₁6К8 на образцах из цементированной стали ЭИ 415. Площадь шлифования составляла 3х66 мм²: Исследовались мощность шлифования и температура в зоне резания. Испытания проводились на следующих режимах: V_кр 30 м/с; V_дет 0,17 м/с; S_поп 0; t переменная. Где: S_поп поперечная подача; t глубина шлифования, выраженная в мм/двойной ход стола.

Указанные составы 1-5 были испытаны в сравнении с прототипом.

Состав прототипа: битум 29% сера 12% карбамид 7% стеарин 29% и машинное масло остальное.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что применение предлагаемого состава позволяет снизить мощность шлифования на 170-440 Вт и температуру шлифования на 120-130^oC.

Формула изобретения

Смазка для механической обработки металлов, содержащая стеариновую кислоту и карбамид, отличающаяся тем, что, с целью снижения мощности шлифования и температуры в зоне резания, смазка дополнительно содержит ацетамид и гидроксид калия при следующем соотношении компонентов, мас.

Карбамид 12 16 Ацетамид 11 15 Гидроксид калия 2 3 Стеариновая кислота Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1