Способ получения концентрата смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов

Изобретение относится к способам получения смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) на водной основе для механической обработки металлов в машиностроении. Сущность: предварительно в воде растворяют при температуре 70-80°С буру, затем к раствору добавляют уротропин и триэтаноламин, в другой емкости при комнатной температуре смешивают дециловый спирт, 1,4-бутандиол, алкилдиметилбензиламмоний хлорид и подогретый до жидкого состояния оксиэтилированный алкилфенол, после чего второй раствор добавляют в первый, охлажденный до 40-50°С, и перемешивают концентрат в течение 20-30 мин. Технический результат - повышение срока службы СОЖ, повышение стойкости режущего инструмента и уменьшение шероховатости обрабатываемых поверхностей. 1 табл.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к способу получения смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) на водной основе для механической обработки металлов и сплавов в машиностроении.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен способ получения концентрата смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) для механической обработки металлов на основе воды (Патент РФ №1822197. Опубл. 20.09.95), заключающийся в том, что поочередно растворяют в нагретой до 80-90°С компоненты, указанные в изобретении, мас.%: триэтаноламин - 9-15, триэтаноламиновое мыло синтетических жирных кислот фракций C₁-С₉-10-12, триэтаноловое мыло синтетических жирных кислот фракций С₁₀-С₁₆-0,2-1,0, триэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты - 1-3, эфиры блоксополимера окисей этилена и пропилена мол. м. 2500 и одноатомных первичных спиртов фракций С₅-С₁₅-4-10, полиэтиленгликоль мол. м. 1000-3000-10-25, алкиленгликоль с числом углеродных атомов 1-43-10, нитрит натрия 0,5-3,5, вода - остальное.

Однако прежде необходимо синтезировать триэтаноламиновые масла синтетических жирных кислот фракций C₁-C₉ и C₁₀-C₁₆, a также триэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты, которые выпускаются серийно. Все это затрудняет получение концентрата СОЖ и уменьшает время работы СОЖ в станках до ее смены (до 2-4 мес).

Известен способ получения концентрата СОЖ (Патент РФ №95100523. Опубл. 20.07.1996), путем смешивания компонентов в горячей воде, мас.%: триэтаноламин - 15-60, гликоли - 10-50, высшие жирные кислоты - 10-55, соль циклогексиламина и синтетических жирных кислот фракций С₁₀-С₁₃-15-60. Для приготовления СОЖ в указанный концентрат добавляют воду в количестве 4-40 мас.% и пеногаситель - 0,05-0,15 мас.%. Концентрат СОЖ расслаивается через 1-2 месяца работы.

Невысокие антифрикционные свойства этой СОЖ снижают время работы инструмента и повышают шероховатость обрабатываемой поверхности.

Наиболее близким к заявленному решению по совокупности признаков, т.е. прототипом, является способ получения концентрата смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов [Патент РФ №2255966. Опубл. 10.07.2005], путем простого смешивания следующих компонентов: триэтаноламина, оксиэтилированного алкилфенола, гидроксилсодержащего компонента и воды, уротропина, буры, алкилдиметилбензиламмония хлорида (катамина), гидроксилсодержащего компонента - 1,4-бутандиола и децилового спирта при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%: триэтаноламин 28-31; оксиэтилдированный алкилфенол 8-11; уротропин 5,5-6,5; бура 0,8-1,2; алкилдиметилбензиламмоний хлорид 4,6-5,5; 1,4-бутандиол 10-12; дециловый спирт 0,8-1,2; вода до 100.

Непосредственно после приготовления СОЖ на основе этого концентрата показывает неплохие свойства, которые достаточно быстро ухудшаются. Недостатки прототипа: концентрат СОЖ расслаивается при комнатной температуре через 5-7 дней, при температуре от 0° до +5° - через 1-2 дня, после чего его свойства резко ухудшаются. Нагревание и перемешивание расслоившегося концентрата СОЖ не приводит к повышению его свойств, срок службы СОЖ на таком концентрате до 6 мес в централизованных системах. Свойства раствора СОЖ: низкая стойкость резцов при работе на токарно-винторезном станке - 80-90 мин, и шероховатость обрабатываемой поверхности - 0,85-0,95 мкм.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретательская задача состояла в разработке способа получения концентрата смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, позволяющего повысить стойкость режущего инструмента с получением низкой шероховатости обрабатываемых поверхностей и увеличения срока службы концентрата.

Поставленная задача достигается путем создания способа получения концентрата СОЖ, заключающегося в том, что в воде при температуре 70-80°С растворяют буру, затем к раствору при перемешивании добавляют уротропин и триэтаноламин до полного их растворения, в другой емкости при комнатной температуре смешивают дециловый спирт, 1,4-бутандиол, алкилдиметилбензиламмоний хлорид и подогретый до жидкого состояния оксиэтилированный алкилфенол, после чего второй раствор добавляют в первый раствор, охлажденный до 40-50°С, и перемешивают концентрат в течение 20-30 мин.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРИМЕР 1. 0,8 г. (0,8 мас.%) буры растворяют в 42,3 г (42,3 мас.%) воды при температуре 70°С, затем сюда добавляют при перемешивании 5,5 г (5,5 мас.%) уротропина и 28 г (28 мас.%) триэтаноламина до полного их растворения.

В другой емкости при комнатной температуре смешивают 10 г (10 мас.%) 1,4-бутандиола, 0,8 г (0,8 мас.%) децилового спирта и 4,6 г (4,6 мас.%) алкилдиметилбензиламмоний хлорида, затем сюда добавляют подогретый до жидкого состояния 8 г (8 мас.%) оксиэтилированный алкилфенол. Этот раствор с температурой 20°С при перемешивании соединяют с первым раствором, охлажденным до температуры 40°С, и перемешивание ведут в течение 30 мин (до гомогенизации концентрата). Концентрат готов к применению.

ПРИМЕР 2. 10 г (10 мас.%) буры растворяют в 36,6 г (36,6 мас.%) воды при температуре 75°С, затем сюда добавляют при перемешивании 6 г (6 мас.%) уротропина и 29,6 г (29,6 мас.%) триэтаноламина до полного их растворения.

В другой емкости при комнатной температуре смешивают 11 г (11 мас.%) 1,4-бутандиола, 1,0 г (1,0 мас.%) децилового спирта и 5,0 г (5,0 мас.%) алкилдиметилбензиламмоний хлорида, затем сюда добавляют подогретый до жидкого состояния 9,5 г (9,5 мас.%) оксиэтилированный алкилфенол. Этот раствор с температурой 20°С при перемешивании соединяют с первым раствором, охлажденным до температуры 45°С, и ведут перемешивание в течение 25 мин. Концентрат готов к применению.

ПРИМЕР 3. 1,2 г (1,2 мас.%) буры растворяют в 31,6 г (31,6 мас.%) воды при температуре 80°С, добавляют в этот раствор 6,5 г (6,5 мас.%) уротропина и 31 г (31 мас.%) триэтаноламина до полного их растворения.

В другой емкости при комнатной температуре смешивают 12 г (12 мас.%) 1,4-бутандиола, 1,2 г (1,2 мас.%) децилового спирта и 5,5 г (5,5 мас.%) алкилдиметилбензиламмоний хлорида, после чего сюда добавляют нагретый до жидкого состояния 11 г (11 мас.%) оксиэтилированный алкилфенол.

Второй раствор с температурой 20°С при перемешивании соединяют с первым раствором, охлажденным до температуры 50°С, и перемешивание ведут в течение 20 мин. до гомогенизации концентрата. Концентрат готов к применению.

Изменение очередности растворения компонентов, особенно нарушение температурных режимов, приводят к расслоению концентрата СОЖ с резким ухудшением свойств смазочно-охлаждающей жидкости на основе этого концентрата.

Полученные составы концентрата СОЖ, разбавленные умягченной водой до рабочих концентраций (5-7 мас.%), были испытаны на токарном станке 1К62 при обработке резцом (чистовое точение) низколегированной стали 40ХН. Стойкость режущего инструмента оценивалась временем работы, в течение которого можно получить шероховатость обрабатываемых поверхностей в пределах 0,55-0,63 мкм.

Шероховатость обрабатываемой поверхности оценивалась согласно ГОСТ 2789-83 на профилографе-профилометре. Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Таблица 1
Примеры, № п/п	Стойкость режущего инструмента (резца), мин	Шероховатость обработанных поверхностей, мкм	Время работы СОЖ до смены, мес
1	210	0,55	15
2	270	0,32	22
3	190	0,63	18
Прототип	80-90	0,85-0,95	12 (в централизованных системах 6 мес)

Из таблицы 1 виден достигнутый технический результат: стойкость режущего инструмента увеличилась в 2,1-3,3 раза, шероховатость обработанных поверхностей уменьшилась в 1,3-2,9 раза, срок работы СОЖ увеличилась в 2 раза.

На лезвийной обработке стали, чугуна, алюминиевых сплавов СОЖ, полученная предлагаемым способом, имеет показатели на одном уровне с водорастворимой СОЖ Shell Adrana D407.

СОЖ, полученные предлагаемым способом могут быть использованы при работе на всех металлообрабатывающих станках, в том числе с ЧПУ.

Способ получения концентрата смазочно-охлаждающей жидкости, включающий растворение в воде при перемешивании компонентов триэтаноламина, оксиэтилированного алкилфенола, уротропина, буры, алкилдиметилбензиламмоний хлорида, 1,4-бутандиола, децилового спирта, отличающийся тем, что предварительно в воде при температуре 70-80°С растворяют буру, затем при перемешивании к раствору добавляют уротропин и триэтаноламин до полного их растворения, в другой емкости при комнатной температуре смешивают дециловый спирт, 1,4-бутандиол, алкилдиметилбензиламмоний хлорид и подогретый до жидкого состояния оксиэтилированный алкилфенол, после чего второй раствор добавляют в первый раствор, охлажденный до 40-50°С, и перемешивают концентрат в течение 20-30 мин.