Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов
Владельцы патента RU 2333239:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") (RU)
Использование: в машиностроении и приборостроении для смазки и охлаждения режущих инструментов при обработке металлов резанием. Сущность: жидкость, содержащая эмульсол, присадку и воду, в качестве присадки содержит натриевую соль 2-N-бензоил-2-фурфурилиденаминоуксусной кислоты при следующем соотношении компонентов в мас.%: эмульсол ЭГТ 1,19-1,21, присадка 0,15-0,2, умягченная вода - остальное. Технический результат - повышение стойкости режущего инструмента при снижении содержания эмульсола. 1 табл.
Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано в машиностроении и приборостроении для смазки и охлаждения режущих инструментов при обработке металлов резанием.
Существует аналог смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), состоящей из эмульсола, присадки и воды (А.с. RU 2101333, кл. 6 С10М 173/00 // (С10М 173/00, 129:32, 129:34, 129:24) С10N 40:20 Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов / В.Г.Солоненко, Л.А.Солоненко, Л.А.Бадовская), позволяющей снизить интенсивность изнашивания и повысить эффективность образования смазочных пленок на поверхностях инструментов и обрабатываемых материалов, однако эффективность СОЖ недостаточно высока.
В качестве прототипа принята СОЖ для механической обработки металлов (патент RU 2200187 C1, 7 C10М 173/00 // (С10М 173/00, 129:32, 129:34, 129:24), С10N 40:20 / В.Г.Солоненко, Л.А.Солоненко, А.А.Огарков, Л.А.Бадовская, В.М.Латашко), содержащая эмульсол ЭГТ, присадку и воду, рекомендуемая для обработки резанием конструкционных сталей. Соотношение компонентов в СОЖ следующее, мас.%:
| Эмульсол | 1,9-2,1 |
| Присадка | 0,007-0,015 |
| Вода | остальное. |
Присадка содержит, мас.%:
| Сукцинат натрия | 90-92 |
| Фумарат натрия | 2,0-3,0 |
| Моно-, ди- и триммеры | |
| изомерных форм α, β и | |
| β, γ-фуранонов | 8,0-5,0 |
Применением этой СОЖ можно повысить стойкость режущих инструментов из-за образования смазочных соединений на поверхностях режущего инструмента и обрабатываемого материала, однако компоненты присадки дорогие, что приводит к значительному удорожанию СОЖ.
Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение эффективности образования смазочных пленок на контактных поверхностях режущего инструмента и обрабатываемого материала, повышение стойкости режущего инструмента введением в СОЖ малого количества новой недорогой присадки.
Поставленная задача решается применением СОЖ для механической обработки металлов, содержащей эмульсол, присадку и воду. СОЖ отличается от прототипа тем, что в качестве присадки используется натриевая соль 2-1N-бензоил-2-фурфурилиденаминоуксусной кислоты с содержанием 99%.
Данная соль 3 получена кислотным гидролизом фурфурилиден-5(4Н)-оксазолона 1 с последующей нейтрализацией 2-N-бензоил-2-фурфурилиденаминоуксусной кислоты 2 щелочью (схема). Процесс проводили при мольном соотношении фурфурилиден-5(4Н)-оксазолон: концентрированная хлороводородная кислота, равном 1:20, при комнатной температуре, либо при кипячении до полного расхода исходного азлактона.
Реакция протекает по следующей схеме:
В ходе реакции происходит раскрытие оксазолонового цикла и образуются 2-N-бензоил-2-фурфурилиденаминоуксусная кислота 2, которая представляет собой бесцветные кристаллы хорошо растворимые в большинстве органических растворителей, но ограниченно растворимые в воде.
Структура кислоты 2 доказана с помощью ИК- и ЯМР 1Н спектроскопии.
При смешивании спиртового раствора кислоты 2 и щелочи- NaOH в соотношении 1:1, при комнатной температуре образуется соль 2-N-бензоил-2-фурфурилиденаминоуксусной кислоты. Соль 3 представляет собой бесцветное вещество, хорошо растворимое в воде и нерастворимое в органических растворителях, температура плавления 219-220°С (разд.).
В ИК-спектрах соли 2-N-бензоил-2-фурфурилиденаминоуксусной кислоты 3 полосы поглощения валентных колебаний νC=O находятся в области 1620-1635 см-1, кратной связи νC=C - в области 1600-1610 см-1. В высокочастотной области спектра имеются несколько широких полос поглощения средней интенсивности в диапазоне 3150-3400 см-1 - колебания амино- и карбоксильной групп и фуранового цикла.
Соотношение компонентов в СОЖ, мас.%:
| эмульсол ЭГТ | 1,19-1,21, |
| присадка | 0,15-0,2, |
| умягченная вода | остальное. |
Присадка хорошо растворима в воде. Наличие нескольких функциональных групп (амино-, бензоил- и карбоксилатной) и двойной связи обуславливает присадке большую поверхностную активность из-за синергизма их действия. Присадка не вызывает отделения масляной фракции СОЖ, увеличивает ее стабильность как при хранении, так и при эксплуатации.
Молекулы присадки в разбавленном растворе гидролизуются с образованием устойчивых сопряженных анионов, что обеспечивает сохранение рабочей величины рН в пределах 7,5-8. В случае изменения соотношения эмульсола и присадки происходит уменьшение или увеличение рН, что вызывает коагуляцию СОЖ и отделение масляной фракции.
Установлено, что технические показатели предлагаемой СОЖ выше, чем у прототипа. Несмотря на то, что присадки в предлагаемой СОЖ больше, чем у прототипа, из-за дешевизны новой присадки, а также из-за меньшего количества эмульсола в 2 раза снижается стоимость предлагаемой СОЖ.
Пример получения 10000 см3 СОЖ оптимального состава: 120 г эмульсола ЭГТ растворяют при тщательном перемешивании в 9680 см3 умягченной воды до получения равномерной устойчивой эмульсии. В 188,5 см3 умягченной воды растворяют 11,5 г присадки натриевой соли 2-N-бензоил-2-фурфурилиденаминоуксусной кислоты; полученный раствор присадки приливают при тщательном перемешивании в приготовленную эмульсию.
Испытания СОЖ проводили на токарно-винторезном станке 1К62 при продольном точении биметаллических заготовок (сталь 45, армированная бронзой). Резцы оснащали многогранными неперетачиваемыми пластинами из твердого сплава Т15К6. Скорость резания 187 м/мин, подача 0,21 мм/об, глубина резания 0,5 мм, приведенный износ по задней поверхности резцов 1,2 мм. В таблице приведены результаты сравнительных стойкостных испытаний токарных резцов.
| Таблица | |||
| Результаты сравнительных стойкостных испытаний резцов | |||
| № п/п | Количество эмульсола и присадки в СОЖ, мас.% | Средняя стойкость и доверительный интервал стойкости, мин | Коэффициент повышения стойкости |
| 1 | Эмульсол ЭГТ - 2, присадка - 0,01 (прототип) | 2,088±0,288 | - |
| 2 | Эмульсол ЭГТ - 1,2, присадка - 0,15 | 2,728±0,401 | 1,32 |
| 3 | Эмульсол ЭГТ - 1,2, присадка - 0,2 | 2,61±0,309 | 1,25 |
Из таблицы видно, что предлагаемая СОЖ позволяет повысить стойкость режущих инструментов при добавлении присадки от 0,15 до 0,2% по сравнению с прототипом. При этом сокращается содержание эмульсола ЭГТ в СОЖ и с учетом стоимости присадки предлагаемая СОЖ дешевле прототипа в 2 раза. При большем или меньшем количестве присадки происходит коагуляция СОЖ и отделение масляной фракции.
Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая эмульсол, воду и присадку, отличающаяся тем, что присадка содержит натриевую соль 2-N-бензоил-2-фурфурилиденаминоуксусной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| эмульсол ЭГТ | 1,19-1,21 |
| присадка | 0,15-0,2 |
| вода умягченная | остальное |
