Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки стекла и диэлектриков

 

Сущность изобретения: жидкость содержит, %: полиэтиленполиамин 0,05 - 0,5, фосфорная кислота 0,025 - 0,25, никель, сернокислый 0,0025 - 0,025, этиленгликоль или пропиленгликоль 0,025 - 0,25 и вода остальное. 2 табл.

Данное изобретение относится к алмазно-абразивной обработке диэлектрических материалов на основе стекла, а именно к смазочноохлаждающим жидкостям (СОЖ) и может быть использовано в оптико-механической, электронной и других отраслях производства при шлифовании стекла, кварца, ситалла, керамики и других материалов.

Известна смазочно-охлаждающая жидкость для обработки стекла, содержащая воду, глицерин, костный клей и 5-нитрофурфурол семикарбазон [авт.св. СССР N973600, кл. C 10 M 3/26, публ. 15.11.82] Однако известная СОЖ не обеспечивает высокой производительности обработки. Кроме того, этот состав СОЖ малоэффективен при прецизионном шлифовании алмазным инструментом изделий из стекла с малой относительной толщиной, когда требуется применение низких удельных давлений инструмента на обрабатываемую поверхность, что приводит к засаливанию инструмента.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является состав смазочноохлаждающей жидкости на основе водорастворимого полиэтиленполиамина [авт.СССР N1074895, кл. C 10M 3/26 прототип] Данная СОЖ может быть эффективно использована при получистовом и чистовом шлифовании связанным алмазным инструментом изделий из стекла при более низких удельных давлениях инструмента на обрабатываемую поверхность. Особенно эффективно применение данного состава СОЖ при использовании алмазного инструмента на металлической, особенно на медной связке.

Однако применение описанной СОЖ имеет следующие ограничения и недостатки: низкая эффективность при использовании алмазного инструмента на органической связке; вредные условия труда при производстве СОЖ в процессе "подшивки" молекул полиэтиленполиамина с помощью эпихлоргидрина для повышения молекулярной массы до 8000 11000; низкая эффективность обработки стекла при удельных давлениях на инструмент менее 0,5 кГс/см².

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности обработки связанным абразивным инструментом при низких удельных давлениях, повышение качества обрабатываемой поверхности и повышение производительности процесса шлифования.

Поставленная цель достигается тем, что СОЖ, содержащая воду и полиэтиленполиамин, дополнительно содержит фосфорную кислоту, сернокислый никель и этиленгликоль или пропиленгликоль при следующем соотношении компонентов, вес.

Полиэтиленполиамин 0,05 0,5 Фосфорная кислота 0,025 0,25 Никель сернокислый 0,0025 0,025 Этиленгликоль или пропиленгликоль 0,025 0,25 Вода Остальное СОЖ готовят простым смешиванием компонентов в воде до полного их растворения. Составы СОЖ и результаты их испытаний представлены в таблицах 1 и 2.

Основным компонентом предлагаемого состава СОЖ является полиэтиленполиамин. Полиэтиленполиамин полярный по своей природе полимер. При растворении в воде положительно заряженные молекулы полиэтиленполиамина притягиваются к отрицательно заряженным ионам, сосредоточенным на обрабатываемой поверхности стекла. Это обеспечивает высокий смазывающий эффект даже при очень низком содержании полиэтиленполиамина в воде за счет образования на поверхности стекла тонкой прочной пленки с малым сопротивлением на сдвиг.

Применение в составе СОЖ наряду с полиэтиленполиамином фосфорной кислоты в количестве от 0,025 до 0,25% позволяет увеличить степень полимеризации полиэтиленполиамина. Это резко снижает токсичность СОЖ за счет снижения летучести полиэтиленполиамина. Применение фосфорной кислоты в составе СОЖ в количестве менее 0,025% не обеспечивает заметного эффекта. Применение же фосфорной кислоты в количестве более 0,25% нецелесообразно, так как приводит к сильному повышению кислотности среды, что, во-первых, приводит к образованию пленки труднорастворимого геля кремневой кислоты, препятствующей хрупкому разрушению стекла в зоне обработки, а во-вторых, вызывает повышенную коррозию металлических частей станков.

Дополнительное использование в составе СОЖ сернокислого никеля в количестве от 0,0025 до 0,025% способствует разрушению пленки геля кремневой кислоты и снижает количество шлама. Это обеспечивается тем, что сернокислый никель связывает ионы на поверхности стекла.

Применение в составе СОЖ этиленгликоля или пропиленгликоля обеспечивает повышение диспергирующей способности жидкости, а также приводит к образованию устойчивых смазочных пленок на контактирующих поверхностях инструмента и обрабатываемого материала, что обеспечивает повышение качества обработки поверхности и исключает вероятность образования отдельных глубоких царапин на поверхности обрабатываемого изделия.

Испытания различных составов СОЖ проводили в сравнении с составом N1, являющимся прототипом. Испытания проводились на модернизированном шлифовально-полировальном станке типа ЗШП-320 при скорости вращения шпинделя 60 об/мин и при общей нагрузке З0 кГс, что обеспечивает удельное давление 0,3 кГс/см². Шлифованию подвергались стеклянные заготовки для фотошаблонов размером 127 х 127 х 2,2 мм. В качестве шлифовального инструмента использовались алмазные таблетки диаметром 16 мм на первом переходе и диаметром 11 мм на втором переходе на органической связке на основе эпоксидно-диановой смолы. Время одного цикла шлифования было постоянным и составляло 4 минуты. СОЖ подавалась в зону шлифования непрерывно в течение всего рабочего цикла с помощью помпы в количестве 5 литров в минуту. Каждый состав СОЖ испытывался при шлифовании не менее 100 штук стеклянных заготовок для фотошаблонов. Приведенные в таблице 2 результаты испытаний представляют собой среднее арифметическое значение из всех полученных при испытаниях значений для каждого состава СОЖ.

Из данных таблицы 2 следует, что характеристики инструмента и процесса шлифования существенно изменяются при изменении соотношения компонентов в составе СОЖ. В таблице не приведены результаты испытаний составов СОЖ, содержание компонентов которых выходит за пределы, указанные в формуле изобретения. Соответствующие характеристики процесса шлифования для них были на 25 З0% хуже, чем у оптимальных составов с предельными значениями компонентов, приведенных в таблицах 1 и 2.

Сравнение с прототипом показывает, что предлагаемый состав СОЖ обеспечивает повышение производительности в 1,6 раза, значительное повышение качества обработки и резко снижает износ инструмента.

Формула изобретения

Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки стекла и диэлектриков, содержащая воду и полиэтиленполиамин, отличающаяся тем, что жидкость дополнительно содержит фосфорную кислоту, сернокислый никель и этиленгликоль или пропиленгликоль при следующем соотношении компонентов, мас.

Полиэтиленполиамин 0,05 0,5
Фосфорная кислота 0,026 0,25
Сернокислый никель 0,0025 0,025
Этиленгликоль или пропиленгликоль 0,025 0,25
Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1