Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов

 

СМАЗОЧНО-ОХЛАВДАЮ1ЧАЯ ШДКОСТЬ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ, содержащая воду и высокомолекулярное соединение, отличающаяся тем, что, с целью снижения шероховатости обработанной поверхности, жидкость в качестве высокомолекулярного соединения содержит сшитую метилен-бис-метакриламидом натриевую или; аммониевую соль сополимера бутилакрилата и метакриловой кислоты при следующем соотношении компонентов,мас.%: Сшитая метилен-бис-метакриламидом натриевая или аммониевая соль сополимера бутилакри (Л лата и метакриловой кислоты 0,1-1,0 Вода Остальное 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) L

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

j (ъ6+

-метакриламидом натриевая или аммониевая соль сополимера бутилакрилата и метакриловой кислоты

Вода

О,1 — 1,0

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3536305/23-04 (22) 10.01.83 (46) 23.03.84. Вюл. К - 11 (72) В.П. Шепов, Н.Б. Мельникова, В.M. Тихонов, Т.П. Карпинская, З.М. Сухоруков и А.Е. Куликова (71) Горьковский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. А.A. Жданова (53) 621 892:621.7.016.3(088.8) (56) 1. Сма очно-охлаждающие жидкости для обработки металлов резанием.

Рекомендации по применению. Сборник.

M., НИИМАШ, 1979, с. 4-10.

2. Современные смазочно-охлаждающие жидкости для обработки металлов давлением. Сборник M., НИИМАШ, 1975, с. 5 — 10.

3. Курчик H.Н. и др. Смазочные материалы для обработки металлов резанием. М., "Химия", 1972, с. 160-169.

4. Заявка Великобритании !" 2023644, кл, С 10 М 3/30, опублик. 1980 (про— тотип).

5. Авторское свидетельство СССР

N 937468, кл. С 08 F 220/16, 1980.

3Д1) С 01 М 3/22; С 10 М 3/30 (54) (57) СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАК!(ЧАЯ ЖИДКОСТЬ

ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ, содержащая воду и высокомолекулярное соединение, отличающаяся тем, что, с целью снижения шероховатости обработанной поверхности, жидкость в качестве высокомолекулярного соединения содержит сшитую метилен-бис-метакриламидом натриевую или. аммониевую соль сополимера бутилакрилата и метакриловой кислоты при следующем соотношении компонентов,мас.7:

Сшитая метилен-бис1081200

20 смазки (4) .

Однако использование известной

СОЖ не обеспечивает требуемой шероховатости обработанной поверхности(шероховатость поверхности получается не выше шестого класса),поверхность обработанной детали загрязняется продук- 50 тами разложения и денатурации желатина под действием повышенной температуры в зоне резания, возникает точечная коррозия, вызванная взаимодействием продуктов разложения же- 55 латина с поверхностью детали. Кроме того, известная СОЖ биологически неустойчива.

Изобретение относится к механической обработке металлов, в частности к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ) для механической обработки металлов, в частности, алюминиевых сплавов.

Известны СОЖ для механической обработки металлов, представляющие собой водные эмульсии минеральных масел, приготавливаемые из товарных 10 эмульсолов )1), Однако водные эмульсии обладают низкими смазочными свойствами, не исключают налипания обрабатываемого материала на режущий инструмент и

Известны составы СОЖ на основе мылонафта, олеиновой кислоты и других добавок, используемых при точении деталей из алюминиевых сплавов, а также СОЖ на основе нефтепродуктов, например, керосина t2j и (3j

Однако эти СОЖ токсичны, огнеопасны и не обеспечивают требуемый класс чистоты поверхности.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является СОЖ для механической обработки металлов, представляющая собой водный раствор природного высокомолекулярного соединения — желатина. Высокомолекуляр35 ные соединения (BNC) с сильно асимметрическими, вытянутыми молекулами, как в случае желатина, характеризуются волокнистой структурой, обуславливающей высокую механическую прочность и эластичность. Такие вещества обладают способностью образовывать пленки на поверхности, играющие роль

Целью изобретения является снижение шероховатости обработанной поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая воду и высокомолекулярное соецинение, в качестве последнего содержит сшитую метилен-бис-метакриламидом натриевую или аммониевую соль сополимера бутилакрилата и метакриловой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Сшитая метилен-бис-метакриламидом натриевая или аммониевая соль сополимера бутилакрилата и метакриловой кислоты 0,1 — 1,0

Вода Остальное

Предлагаемое высокомолекулярное соединение выпускается под названием

"Лакрисл и используется в качестве загустителя для печатных красок j5) . .Пакрис представляет собой структурированную каллоидную систему пространственного ионогенного полимера.

По химическому составу это редкосшитый сополимер на основе бутилакрилата и метакриловой кислоты. Метакриловая кислота нейтрализуется щелочами NaOH -(Лакрис-Na) и NH40H — (Лакрис-NH4).Подшивка осуществляется метилен-бис-метакриламидом.

Формулы сополимера и сшивки схематически можно представить следующим образом." Н

-СН -I: — СН,-СН

I 1

COO X СООС4 H где Х вЂ” Na NH<

n = 200 †2, С" з 0

СН2=С = С-ЧН-СН -ИН-C С =С

2 Э

СНЭ

Состав сшивки — метилен-бис-метакриламид. Степень сшивки — на 150 мономерных единиц одна сшивка.Мол.30000.

Вязкость (по Бруксельду) с использованием шпинделя Ф 6 (2,57.-ный раствор) составляет 10000-20000 сП.

Высокий смазочно-охлаждающий эффект предлагаемой СОЖ обусловлен сочетанием солей редкосшитых сополимеров бутилакрилата и метакриловой кис1081200 4

II(? пьl. Во-первых, водные растворы указанных солей в пределах предлагаемой концентрации представляют собой структурированные жидкости. Такое физико-химическое состояние растворов солей редкосшитых сополимеров, в отличие от несшитых высокомолекулярных соединений, выгодно с термодинамической точки зрения, что объясняется большей энергией межмолекулярного 0 взаимодействия, связанной с частичной потерей гибкости макромолекулы.

Длинные макромолекулы сополимеров, ( сцепляясь по концам, образуют пространственные структурные сетки, в петлях которых находится механически захваченная вода.

Под действием механического напряжения и температуры в зоне контакта режущего инструмента и обрабатываемого материала из структурных сеток выдавливается вода и структурированная жидкость приобретает строение типа "сэндвичевых" соединений. В структурах подобного типа слои могут легко перемещаться относительно друг друга, обеспечивая значительное понижение коэффициента трения контактирующих поверхностей. Сшивка длинных цепей сополимеров, с одной стороны, ориентирует слои структурных сеток параллельно друг другу, а с другой редкая сшивка обеспечивает скольжение цепей макромолекулы.

Во-вторых, предлагаемые ВМС облада- З ют свойствами поверхностно-активных веществ (ПАВ). Поверхностно-активное воздействие направлено на окись алюминия, находящуюся на обрабатываемой поверхности и способную сильно адсор-40 бировать сложноэфирную группу бутилакрилата, одного из сегментов сополимера. Адсорбционное понижение прочности ВМС позволяет снизить поверхностную энергию и уменьшить работу 45 образования новой поверхности (эффект

Ребиндера). Адсорбция окисью алюминия сложноэфирных группировок сополимера приводит к появлению положительного расклинивающего давления, разви-50 тию новых микротрещин, к разрушению поверхности металла под действием небольших перегрузок, что в итоге обеспечивает уменьшение шероховатости обработанной поверхности. 55

Смазочно-охлаждающий эффект водных рл(1воров натриевой и аммониевой (((.(((. (. (((лимерл метакриловой кислоты и бутилакриллта близок. Однако следует отдать предпочтение нлтрневой соли сополимера, поскольку яммониевая соль имеет аммиачный запах.

Концентрация RMC-Лакрис менее

0,1мас.7. не обеспечивает требуемого уменьшения шероховатости обработанной поверхности, а концентрация более

17. вызывает застудневание (переход в устойчивый гель) структурированных растворов. В интервале концентраций

0,1-1 мас.7 растворы ВМС-Лакрис стабильны.

Предлагаемая СОЖ готовится простым растворением в воде. Например, требуемое количество пасты "Лакрис-Na" или Лакрис-NH@ растворяют в воде при

50-70 С, перемешивая, в течение

5-10 мин. Полученный раствор отличается стабильностью и способен хранить ся без изменений длительное время.

Проведены сравнительные испытания предлагаемой СОЖ с различным содержанием компонентов при точении алюминиевого сплава АЛ вЂ” 4 (ГОСТ 2685-63).

Испытания проводились на токарном станке. 1К625 при следующих режимах резания: подача О, 15 мм/об, глубина резания 0,25 мм, скорость резания

0,08, 0,2, 0,58, 1,08, 1,67, 2,5 м/сек.

Применялись резцы из сплава ВК6М с зачистной режущей кромкой.

Испытывались составы СОЖ, содержащие Лакрис-Na в воде, мас.7: 0,1 (состав 1), 0,5 (состав 2), 1 (состав 3), и Лакрис — NH4, мас..7.: О, 1 (состав 4), 0,5 (состав 5), 1 (состав 6) .

Указанные сос.тавы СОЖ 1-6 испытывали в сравнении с 147.-ным эмульсолом Укринол-1 (состав 7) и с 0,17-ным раствором желатина (состав 8).

Основной критерий при испытании шероховатость обработанной поверхности (ГОСТ 2789-73), которая замерялась на профилографе ; профилометре модели 283.

Результаты испытаний представпены в таблице.

Как видно, при использовании в качестве СОЖ водного раствора ЛакрисУа и Лакрис-Nile шероховатость обработанной поверхности уменьшается в

1,2-2 раза по сравнению с известными (составы 7 и 8).

Предлагаемая СOF не разлагается при хранении, негорючл, нетокс.ич биологически уст ". п(вл.

1081200

Состав

Сож

Шероховатость поверхности при скорости резания, м/с (0,8

0,7

0,82

0 95

0,96

0,9

0,75

0,84

0,9

0,76

0,75

0,96

0,8

0,95

0,78

0,8

0,81

0,95

0,88

0,95

0,9

1,05

0,95

0,82

0,78

0,85

0,76

0,95

0,98

0,88

0,8

0,97

1,55

1,3

1,39

1,2

1,35

1,25

1,45

1,43

1,25

1,21

1, 15

1,25

Составитель Е. Пономарева

Техред M.Гергель Корректор В Синицкая

Редактор Н. Джуган

Тираж 489 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1475/22

Филиал Iilm "Патент", г. Ужгород, ул. Проекгяая, 0,08 0,2 0 58 1 08 1 67 2,5