Смазочно-охлаждающая жидкость для холодной обработки металлов

 

Сущность изобретения: жидкость содержит продукт обработки 18 - 21 мас. % в расчете на готовую жидкость хлопкового масла смесью, содержащей в расчете на готовую жидкость 6 - 7 мас.% моноэтаноламина и 2 - 3 мас.% триэтаноламина, 14 - 20% хлопковое масло 7 - 10%, этиленгликоль 15 - 19%, продукт обработки кислот таллового масла триэтаноламином 21 - 28%, трис-п-нонилфенилфосфит 0,05 - 0,1%, моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена 11 - 18% , смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров олеиновой кислоты 5 - 7%, олеиновую кислоту 0,9 - 1,95% и воду остальное. 4 табл.

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), применяемым в процессе механической обработки металлов резанием (сверление, точение, шлифование) и холодной обработки волочением проволоки из красной меди и ее сплавов. Известные СОЖ, например Прогресс-13, Эмульсол Т, выпускаемые серийно Ивановским ПО "Химпром" (ТУ-6-14354-87), предназначенные для механической обработки металлов резанием более эффективны, чем минеральное масло. Хотя замена минерального масла на такие СОЖ как Эмульсол Т и повышает производительность механической обработки и долговечность режущего инструмента, частично устраняет загазованность зоны обслуживания станков, но последние не позволяют надежно защитить поверхность металла от образования пленки окислов.

Это связано с тем, что известные СОЖ, применяемые для механической обработки металлов резанием, синтезируются на основе воды с добавлением поверхностно-активного вещества и окислителей (перекись водорода и др.) [1] Латышев В.Н. диссертация д.т.н. Исследование механо-химических процессов и эффективности применения смазочных сред при трении и обработке металлов, М. 1973).

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является СОЖ на основе воды с добавлением поверхностно-активного вещества и окислителя (перекиси водорода) [2] А.с. N 348596, кл. С 10 М 173/02, 1970).

Обладая высокой химической активностью, эта СОЖ в процессе охлаждения металла при обработке выделяет кислород, который приводит к образованию на поверхности металла упрочненной окисной пленки, что не позволяет использовать их при холодной обработке металлов волочением. Одновременно такие СОЖ быстро переводят ионы металла в раствор рабочей эмульсии, что снижает термостабильность и устойчивость их к расслаиванию. Например, при изготовлении медных жил для проводов и кабелей образование окисной пленки на поверхности металла недопустимо, т.к. последняя снижает качество конечного изделия.

Цель изобретения создание композиции для СОЖ с повышенным ресурсом работы за счет повышения ее термостабильности и устойчивости к расслаиванию для многоцелевого использования при холодной обработке металлов.

Указанная задача решается тем, что СОЖ для холодной обработки металлов, содержащая воду, дополнительно содержит продукт обработки 18-21 мас. в расчете на готовую жидкость хлопкового масла смесью, содержащей в расчете на готовую жидкость 6-7 мас. моноэтаноламина (МЭА) и 2-3 мас. триэтаноламина (ТЭА), хлопковое масло, этиленгликоль, продукт обработки кислот таллового масла триэтаноламином, трис-п-нонилфенилфосфит, моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена, смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров олеиновой кислоты и олеиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. Продукт обработки 18-21 мас. в расче- те на готовую жидко- сть хлопкового масла смесью, содержащей в расчете на готовую жидкость 6-7 мас. мо- ноэтаноламина и 2-3 мас. триэтаноламина 14-20 Хлопковое масло 7-10 Этиленгликоль 15-19 Продукт обработки кислот таллового мас- ла триэтаноламином 21-28 трис-п-Нонилфенил- фосфит 0,05-0,1 Моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена 11-18 Смесь полиоксиэти- ленгликолевых эфи- ров олеиновой кислоты 5-7 Олеиновая кислота 0,9-1,95 Вода Остальное Получение СОЖ осуществляют следующим образом. СОЖ готовят в три стадии. На первой стадии 1/3 ч. расчетного количества хлопкового масла обрабатывают 6-7 мас. моноэтаноламина при 70-90^оС, на второй стадии другую 1/3 ч. хлопкового масла обрабатывают 2-3 мас. триэтаноламином при 70-90^оС с последующим добавлением продукта обработки кислот таллового масла триэтаноламином и смешением охлажденных продуктов, полученных на первой и второй стадиях с оставшимся количеством хлопкового масла и с введением в него антиоксидантом трис-п-нонилфенилфосфитом 0,05-0,1 мас. неонолов 18-11 мас. и 7,0-5,0 мас. олеокса-5 и олеиновой кислоты 1,95-0,9 мас. и водой при получении СОЖ следующего состава, мас. Продукт обработки 18-21 мас. в расчете на готовую жидкость хлопкового масла сме- сью, содержащей в рас- чете на готовую жид- кость 6-7% моноэтано- ламина, 2-3% триэтано- ламина 14-20 Этиленгликоль 15-19 Хлопковое масло 7-10 Продукт обработки кислот таллового масла триэтанола- мином (эмультал) 21-28 трис-п-Нонилфенил- фосфит 0,05-0,1 Неонол АФ-9П-Мо- ноалкилфенолы на основе тримеров пропилена 11-18 (Олеокс-5) Смесь полиоксиэтиленглико- левых эфиров олеи- новой кислоты 5-7 Олеиновая кислота 0,9-1,95 Вода Остальное Заявляемую СОЖ получают по следующей схеме.

Получение смеси модифицированного хлопкового масла монo- и триэтаноламинами (смесь 1). В 3-горловую колбу вместимостью 0,25 л, снабженную мешалкой, термометром, водяной баней, загружали 1/3 ч. потребного количества хлопкового масла (ГОСТ-1128-75), дистиллированную воду (ГОСТ-6709-72) и при температуре не выше 40^оС растворяли в течение 5 мин, затем медленно добавляли моноэтаноламин (ТУ-6-02-915-84) и при 70-90^оС перемешивали в течение 20-30 мин до прозрачности.

Получение смеси модифицированного хлопкового масла триэтаноламином (смесь 2).

В 3-горловую колбу вместимостью 0,25 л, снабженную мешалкой, термометром, водяной баней, загружали триэтаноламин (ТУ-6-02-916-79), этиленгликоль (ГОСТ-19, 710-83) и 1/3 ч. потребного количества хлопкового масла для модификации. При 70-90^оС перемешивали в течение 20-30 мин, затем при 40^оС в полученную смесь непрерывно добавляли эмультал (ТУ 6-14-1035-79 с изм. N 1) и при этой температуре перемешивали еще 30 мин до прозрачности.

3. Смешение смеси 1 и 2.

Смесь 1 при непрерывном перемешивании приливали в смесь 2 при нормальной температуре (18-20^оС), затем добавляли оставшуюся 1/3 ч. хлопкового масла, в которое был предварительно введен антиоксидант трис-п-нонилфенилфосфит и перемешивали в течение 20 мин до получения прозрачной жидкости, затем поочередно в реакционную массу вводили неонолы (ТУ-38.507-63-171-91), олеокс-5 (ТУ 6-14-314-85) и олеиновую кислоту (ГОСТ-7580-91) при непрерывном перемешивании. В результате была получена основа СОЖ со следующими показателями.

Выпускная форма (ГОСТ-6243 р.3) Однородная прозрачная маслообразная жидкость темно-коричневого цвета Вязкость при 50^оС (ГОСТ-33-82), сСт 35 Запах, органолептически Специфический, не раздражающий Массовая доля воды, н/б
(ГОСТ-14870 р.4) 35-40
Водородный показатель (рН)
(ГОСТ-6243 р.4) водной эмуль-
сии с массовой долей продукта 10% 10-11,5
Стабильность водной эмульсии
с массовой долей продукта 10%
по ГОСТ-6243 р.31 Устойчива более 3 ч
Корродирующее действие по
ГОСТ-6243 р.21 Не корродирует
Составы СОЖ, полученные по предлагаемому способу, и их свойства приведены в табл.1.

Качество СОЖ оценивали по показателям: термическая стабильность, температура, при которой происходит расслоение эмульсии на исходные компоненты при нагревании со скоростью 10^оС/мин и по устойчивости 10% эмульсии к расслоению по изменению проводимости (в микросименсах) по ГОСТ 33-82, РП 72/с-04809. Предельное значение проводимости СОЖ до смены на новую СОЖ на практике определяется показателем 5000 [3] При проведении заводских испытаний эффективность заявляемой СОЖ сравнивалась с работой стандартной эмульсии марки Эмульсол Т (Ивановское ПО "Химпром"). Эмульсии подавались в зону резания в виде полива с расходом 10-12 л/мин. Режущий инструмент Т15К6 имел во всех случаях нормальную геометрию заточки, испытания проводились при обработке нержавеющей стали Х18Н10Т на станках модели 2Н55, 6Р13Ф3, 16А20ФЗС39 (табл. 3). При повышении скорости резания возможно повышенное пенование, которое подавляется введением 0,3% антивспенивателя (КОЖ-131-85).

Из табл. 2, 3 видно, что предлагаемая СОЖ, работающая по принципу подавления радикально-цепных реакций и предотвращению образования окисной пленки на поверхности металла, обеспечивает легкость резания (волочения), что и выражается в увеличении работоспособности резцов и эмульсий СОЖ.

В табл. 4 приведены данные по летучести СОЖ в рабочей зоне. Из табл.4 видно, что предлагаемая СОЖ полностью удовлетворяет требованиям экологии, а сама СОЖ отнесена к IV кл. опасности.

Промышленная применимость.

Предлагаемая СОЖ наиболее эффективна для механической обработки широкого спектра металлов (сталей углеродистых, нержавеющих, хромсодержащих, меди, никеля, алюминия и других сплавов) на станках с ЧПУ при следующих видах обработки: точение чистое и получистое, сверление, фрезерование, шлифование, отрезка и др. Разработанная СОЖ может быть весьма эффективно применена при холодном волочении меди и ее сплавов. Новая СОЖ по эффективности превосходит лучшие отечественные аналоги: Эмульсол Т, Прогресс-13 и др. и импортные аналоги типа "Синтила 3" фирмы Барма Кастрол (Англия-Финляндия), "Фемитоль" (ФРГ); она более устойчива и имеет универсальное применение, отсутствует склонность к термомеханокоагуляции и биологическому поражению, устраняет зогазованность зоны обслуживания станков.

Формула изобретения

СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ, содержащая воду, отличающаяся тем, что жидкость дополнительно содержит продукта обработки 18 21мас. в расчете на готовую жидкость хлопкового масла смесью, содержащей в расчете на готовую жидкость 6 7 мас. моноэтаноламина и 2 3мас. триэтаноламина, хлопковое масло, этиленгликоль, продукт обработки кислот таллового масла триэтаноламином, трис-пара-нонилфенилфосфит, моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена, смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров олеиновой кислоты и олеиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.

Продукт обработки 18 21 мас. в расчете на готовую жидкость хлопкового масла смесью, содержащей в расчете на готовую жидкость 6 7 мас. моноэтаноламина и 2 3 мас. триэтаноламина 14 20
Хлопковое масло 7 10
Этиленгликоль 15 19
Продукт обработки кислот таллового масла триэтаноламином 21 28
Трис-пара-нонилфенилфосфит 0,05 0,1
Моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена 11 18
Смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров олеиновой кислоты 5 7
Олеиновая кислота 0,9 1,95
Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3