Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов

 

Изобретение относится к изготовлению водных растворов смазочно-охлаждающих жидкостей и может быть использовано на металлообрабатывающих предприятиях при обработке цветных и черных металлов на операциях лезвийной обработки, шлифования и др. операциях. Задачей изобретения является снижение стоимости и токсичности СОЖ, повышение качества металлообработки с одновременным увеличением срока службы СОЖ. Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов содержит сульфатное мыло и добавки при следующем соотношении компонентов,%: сульфатное мыло 1,00 - 5,00; триэтаноламин 0,15 - 0,25; эмульсия КЭ 10 - 01 0,10 - 0,20; вода остальное.

Изобретение относится к области изготовления водных растворов смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и может быть использовано на металлообрабатывающих предприятиях при обработке цветных и черных металлов на операциях лезвийной обработки, шлифования и др. операциях.

Известны 2-10%-ные водные эмульсии, например Аквол (ТУ 38.4.01134-88), Авитол (ТУ 38 9901193-89), Укринол-1М (ТУ 38101878-88), применяемые на различных операциях резания и шлифования и содержащие минеральные масла, эмульгаторы, биоциды, ингибиторы коррозии и др. вещества разного назначения.

Водосмешиваемые СОЖ обладают более высокой охлаждающей способностью по сравнению с масляными СОЖ, но имеют ограниченный срок хранения, по истечении которого возникает необходимость решения вопросов разложения и утилизации отработанных водных растворов. Как правило, применение водных СОЖ определяется строгой технологией приготовления, транспортировки, хранения.

Так, при замене СОЖ на новую жидкость необходимо тщательно промыть и продезинфицировать оборудование: емкости, трубопроводы, лотки, драги, конвейеры, поддоны, фильтрующие устройства, станки и др. элементы систем приготовления и подачи СОЖ. При длительной эксплуатации СОЖ оборудование загрязняется механическими примесями технической воды, продуктами разложения СОЖ, бактериальной и грибной микрофлорой.

Присутствии в СОЖ противогрибковых и противобактерицидных добавок - биоцидов увеличивает срок службы СОЖ, но при этом увеличиваются эксплуатационные расходы и усложняется обработка СОЖ. Биоциды отрицательно воздействуют на здоровье человека. Меры по защите здоровья включены в рекомендации службы охраны труда на предприятиях. Биоцидный препарат фурациллин требует длительного разведения и медленного поэтапного введения в СОЖ, т.к. при быстром введении он расслаивает СОЖ. Биоцид гексахлорофен плохо совместим с СОЖ. Некоторые биоциды вызывают мутагенные реакции и вырабатывают устойчивость бактерий к биоцидам.

Биоциды относится к дорогостоящим компонентам СОЖ. Наиболее применяемым биоцидом отечественного производства являются Вазин и Азин, цены на которые на сентябрь 1992 г. составили 200000 руб/т. Эффективным является биоцид Гротан (ФРГ), дорогостоящий, приобретаемый за СКВ.

Известна СОЖ для механической обработки металлов по а.с. 1384610, включающая привитой сополимеризат полиметилметакрилата с лигносульфонатом до 5% массы, персульфат аммония до 0,5%, сульфатное мыло до 1%, едкий натр до 0,05% и вода остальное.

Недостатком прототипа являются отсутствие серийного выпуска сополимеризации полиметилметакрилата с лигносульфонатом (ПММА), высокая стоимость и токсичность ПММА и, как следствие, сополимеризованного продукта. Известная СОЖ не решает задачи увеличения срока службы СОЖ, а также недостаточно ее влияние на повышение качества обработки деталей.

Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является снижение стоимости и токсичности СОЖ, повышение качества металлообработки с одновременным увеличением срока службы СОЖ.

Для решения поставленной задачи предлагается водорастворимая СОЖ, для приготовления которой используют сульфатное мыло, воду, а также добавки. В отличие от прототипа СОЖ содержит сульфатное мыло, триэтаноламин и эмульсию КЭ 10-01 при следующем соотношении компонентов, мас.%: Эффективное количество сульфатного мыла - 1,00-5,00 Антикоррозионная добавка триэтаноламин - 0,15-0,25 Антипенная добавка эмульсия КЭ 10-01 - 0,10-0,20 Вода - Остальное Указанные количества компонентов в смеси определены, исходя из условия достаточности, с одной стороны, и, с другой, экономической нецелесообразности увеличения объемов используемых веществ при приготовлении СОЖ. Увеличение концентрации очищенного сульфатного мыла приводит к увеличению расхода пеногасителя, снижению технологических показателей.

Использование менее 0,15 мас.% триэтаноламина не обеспечивает требуемых по ГОСТ 6243-75 антикоррозионных свойств, а более 0,25 мас.% не обеспечивает требований по ПДК в отношении сточных вод. Заявляемые пределы применения триэтаноламина создают надежное отсутствие коррозии при металлообработке.

Эмульсия КЭ 10-01 относится, как показал опыт работы с антипенными добавками, к наиболее перспективным веществам указанного назначения. Эмульсия КЭ 10-01 (ТУ6-02-587-75) испытывалась в качестве антипенной добавки в количестве 0,05-0,35 мас.% по известной методике (Новое в науке, технике и производстве. Обзор информации, сер. Производство и применение новых материалов и продуктов в промышленности, вып. 2, УкрНИИНТИ Госплана УССР, 1991). Количество эмульсии КЭ 10-01 в заявляемом составе определено из условия достаточной надежности СОЖ при эксплуатации.

В качестве антикоррозионной и антипенной добавок могут быть использованы другие материалы аналогичного назначения. В этом случае оптимальное количество добавок может иметь иные значения, но останется тот же принцип определения их концентрации в заявляемой СОЖ.

Пример приготовления СОЖ Перед отбором концентрата технического сульфатного мыла его перемешивают. Все технические емкости промывают горячей водой с 2-кратным сливом. Можно промывку проводить слабым раствором сульфатного мыла, а затем водой. Для приготовления СОЖ в смесительный бак объемом 1000 л, очищенный от остатков старой СОЖ, заливают воду, например, 500 кг, до 1/2 объема. Для ускорения процесса растворения воду подогревают до температуры 45-55^oC. В бак подают расчетное количество концентрата, например 20 кг на 1000 л (концентрация мыла 2%), тщательно перемешивают. При появлении сильного пенообразования уменьшают скорость перемешивания. Затем в бак добавляют воду до требуемого объема (до 1000 л) и продолжают перемешивание до получения однородной эмульсии. После охлаждения раствора мыла в бак (1000 л) вводят 2 кг (0,2%) триэтаноламина и эмульсию КЭ 10-01 в количестве 1 кг (0,1%). После кратковременного перемешивания СОЖ подают на станки или в централизованную систему подачи СОЖ.

Техническим результатом применения заявляемой СОЖ является то, что предлагаемая СОЖ с повышенной концентрацией сульфатного мыла в количестве 1-5 мас. %, как показали испытания, омыляет шлам и тем самым способствует осаждению большей части шлама на дне. Это существенно уменьшает возврат шлама в систему, что обуславливает меньшую степень загрязнения СОЖ и более высокие эксплуатационные качества по сравнению с прототипом. Снижение содержания в СОЖ механических и масляных примесей позволяет длительное время сохранять требуемые функциональные свойства СОЖ без дополнительных эксплуатационных затрат. Кроме того, в рабочем баке станка отсутствует масляная пленка, образуемая инородными маслами, т.к. она растворяется предлагаемой СОЖ. Это позволяет отказаться от дополнительной промывки станка. Как следствие, сдерживается рост микроорганизмов в такой СОЖ.

Технологические испытания заявляемой водной СОЖ были проведены на заводе СЗК (г. Самара) и дали следующие результаты.

Разработанная в ПКТБ "Экосистема" СОЖ может быть использована взамен применяемых водоэмульсионных СОЖ ЭГТ, ЭТ-2, Укринол-1М и т.п. Отмечены хорошие эксплуатационные характеристики, повышение качества металлообработки и увеличение срока службы СОЖ.

Как показали испытания на СЗК, в течение 4 месяцев СОЖ сохраняла нулевую степень биологического заражения. Биопоражающий фактор, который обусловлен в основном наличием остатков отработанных СОЖ в баках и коммуникациях станков, для заявляемой СОЖ значительно ниже применяемых водоэмульсионных.

СОЖ находилась в системе подачи в течение 7 месяцев испытания без слива, обеспечила требуемую производительность станков, стойкость режущего инструмента и высокое качество шлифования рабочих поверхностей клапанов. В ходе испытаний на СЗК результаты чистовой обработки сравнивались с данными, полученными с использованием Укринол-1М и ЭГТ. Заявляемая СОЖ обеспечивает чистоту обработки такую же, как и с использованием Укринол-1М и более высокую по сравнению с использованием ЭГТ при непрерывной эксплуатации 7 месяцев, а известные СОЖ в реальном производстве заменялись через 2 недели.

Заявляемое СОЖ обладает малой токсичностью и относится к малокумулятивным веществам. Ее применение не имеет отрицательного воздействия на состояние окружающей среды. Для приготовления и эксплуатации СОЖ используются дешевые материалы.

Формула изобретения

Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая воду и сульфатное мыло, отличающаяся тем, что жидкость дополнительно содержит триэтаноламин и эмульсию КЭ 10-01 при следующем соотношении компонентов, мас.%: Сульфатное мыло - 1 - 5 Триэтаноламин - 0,15 - 0,25
Эмульсия КЭ 10-01 - 0,10 - 0,20
Вода - Остальноен