Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов

 

Использование: изобретение относится к составам смазочно-охлаждающих жидкостей, применяемых при механической обработке металлов, в частности в процессах резания, шлифования или холодной обработки меаллов давлением. Сущность: смазочно-охлаждающая жидкость содержит, мас.%: экстракт очистки нефтяного масла 2 - 2,5, окисленный дистиллят таллового масла 0,5 - 0,6, триэтаноламин 0,1 - 5, олеат триэтаноламина 0,01 - 1, калиевая соль жирных кислот 0,01 - 2, сульфонат натрия 0,1 - 1, сода кальцинированная 0,3 - 0,5, триполифосфат натрия 0,1 - 0,3, тиофенсульфонат натрия 0,5 - 1, вода иодированная остальное. 1 табл.

Изобретение относится к составам смазочно-охлаждающих жидкостей (COЖ), применяемым при механической обработке металлов, в частности в процессах шлифования, резания или холодной обработки металлов давлением.

Известна смазка для холодной обработки металлов давлением [1], содержащая, мас.%: Окисленный дистиллят таллового масла - 5 - 6 Соли щелочных металлов жирных кислот - 3 - 4 Каустическая сода - 0,12 - 0,15 Вода - Остальное Недостатки известного состава - слабые антикоррозионные свойства смазки по отношению к металлу и отсутствие биозащиты.

Известна смазочно-охлаждающая жидкость [2], принятая за прототип, для механической обработки металлов, содержащая, мас.%: Сульфонат натрия - 0,1 - 1 Нитрит натрия - 0,01 - 0,5 Триэтаноламин - 0,1 - 5 Олеат триэтаноламина - 0,01 - 1
Нафтенат триэтаноламина - 0,01 - 1
Линолеат триэтаноламина - 0,003 - 0,3
Вода - Остальное
Однако известный состав обладает недостаточными защитными свойствами, термо- и биостойкостью, токсичностью вследствие использования ядовитого нитрита натрия, разлагающегося при нагревании.

Задачей изобретения является создание экологичной COЖ с повышенными защитными и технологическими свойствами.

Поставленная задача достигается тем, что смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая базовую основу, триэтаноламин, олеат триэтаноламина, сульфонат натрия и ингибитор коррозии, согласно изобретению она в качестве базовой основы содержит воду иодированную, в качестве ингибитора коррозии - тиофенсульфонат натрия и дополнительно содержит экстракт очистки нефтяного масла, окисленный дистиллят таллового масла, калиевую соль жирных кислот, соду кальцинированную и триполифосфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Экстракт очистки нефтяного масла - 2 - 2,5
Окисленный дистиллят таллового масла - 0,5 - 0,6
Триэтаноламин - 0,1 - 5,0
Олеат триэтаноламина - 0,01 - 1,0
Калиевая соль жирных кислот - 0,01 - 2,0
Сульфонат натрия - 0,1 - 1,0
Сода кальцинированная - 0,3 - 0,5
Триполифосфат натрия - 0,1 - 0,3
Тиофенсульфонат натрия - 0,5 - 1,0
Вода иодированная - Остальное
Проверка соответствия заявляемого вещества требованиям новизны проводилась с учетом всех ранее опубликованных изобретений. Сравнение заявляемого состава с прототипом позволило установить соответствие его критерию изобретения "новизна".

Производственными экспериментами подтверждена целесообразность указанного соотношения ингредиентов предложенной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов.

При содержании в COЖ экстракта очистки нефтяного масла менее 2 мас.% снижаются ее смазочные и охлаждающие свойства, повышение в COЖ концентрации данного экстракта более 2,5 мас. % нежелательно, так как увеличивается плотность COЖ более допускаемой величины. При концентрации окисленного дистиллята таллового масла менее 0,5 мас.% снижается адсорбция COЖ к поверхности металла, однако, хотя увеличение содержания дистиллята таллового масла более 0,6 мас.% и не влияет на адсорбционные свойства СОЖ, оно экономически нецелесообразно. Содержание триэтаноламина (ТЭА) менее 0,1 мас.% снижает смазочные свойства и плотность COЖ, увеличение концентрации ТЭА более 5 мас. % нежелательно из-за повышения плотности COЖ более допускаемой величины. При содержании олеата триэтаноламина менее 0,01 мас. % снижается защитный (ингибирующий) эффект триэтанолового мыла по отношению к металлу ниже 80%, что нежелательно, а увеличение концентрации олеата триэтаноламина более 1 мас. % нецелесообразно, так как это не влияет на величину защитного эффекта COЖ.

При содержании калиевой соли жирных кислот (C₁₆-C₁₈) менее 0,01 мас.% снижаются моющие и диспергирующие свойства COЖ, концентрация калиевого мыла более 2 мас.% приводит к нежелательному повышенному пенообразованию.

При содержании сульфоната натрия менее 0,1 мас.% снижаются эмульгирующие свойства COЖ, увеличение концентрации сульфоната натрия более 1 мас.% экономически нецелесообразно.

Содержание соды кальцинированной менее 0,3 мас.% увеличивает жесткость воды выше допускаемых значений, а повышение содержания соды кальцинированной более 0,5 мас.% нежелательно, т.к. наблюдается защелачивание COЖ.

Содержание триполифосфата натрия менее 0,1 мас.% в COЖ нецелесообразно, т. к. снижаются смазочные защитные и моющие свойства COЖ, в эмульсии появляются железосодержащие взвеси, загрязняющие жидкость и металл, а увеличение концентрации триполифосфата натрия более 0,3 мас.% неэкономично.

Содержание в качестве ингибитора коррозии тиофенсульфоната натрия в COЖ менее 0,5 мас.% снижает ее защитный эффект (менее 98%) и приводит к температурной деформации обрабатываемого металла, например при использовании COЖ при изготовлении труб; содержание тиофенсульфоната натрия более 1 мас.% нежелательно, т.к. увеличивается кислотность COЖ.

При использовании для приготовления COЖ иодированной воды в процессе эксплуатации не наблюдалось биологического распада COЖ, отмечены ее повышенные технологические свойства.

Высокая смазывающая и охлаждающая способность заявляемого состава COЖ достигается использованием смеси очищенного экстракта нефтяного масла и окисленного дистиллята таллового масла, не образующих осадков на обрабатываемых изделиях. Гомогенность и стабильность COЖ обеспечиваются смесью эмульгаторов - поверхностно-активных веществ (ПАВ) на основе калиевого мыла, солей аминов и сульфонатов. Защитные свойства эмульсии по отношению к металлу повышаются за счет использования синергетической смеси фосфор- и серосодержащих ингибиторов и триэтаноламина. Использование термостойкого до 600^oC тиофенсульфоната натрия - продукта нейтрализации отходов сернокислотной очистки бензола от тиофена, позволяет повысить защитные свойства и стабильность COЖ при повышенных температурах обработки металлов.

Применение высокоэффективного полифосфата натрия, в частности триполифосфата натрия способствует повышению смазочных и антикоррозионных свойств COЖ и очистке последней от взвесей гидроокисей железа (ржавчины) связыванием ионов железа в растворимый комплекс Na₃FeP₃O₁₀. Высокое качество COЖ достигается улучшенной водоподготовкой, в том числе содофосфатным умягчением и обеззараживанием воды фильтрацией через иодистый активированный уголь (КАД).

Повышенные смазочные, антифрикционные свойства и биостойкость COЖ обеспечены адсорбционной, термодиффузионной и химической активностью иодированной воды, способностью йода образовывать поверхностно- активные комплексные соединения с металлом.

Таким образом, неизвестная ранее совокупность признаков сообщает объекту предлагаемого изобретения новые, создающие положительный эффект свойства: высокие технологические характеристики COЖ (химическая стабильность, биостойкость, экологичность) при одновременном обеспечении повышенной стойкости инструмента против износа и коррозии при механической обработке металлов, исключении деформации обрабатываемого металла и позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "изобретательский уровень".

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемого состава были подготовлены пять составов COЖ, три из которых (составы 2-4 таблицы) показали оптимальные результаты при испытаниях в инструментальном, механическом, ремонтном и трубосварочном цехах ОАО"ЗСМК". Смазочно- охлаждающие жидкости готовили последовательным растворением в иодированной воде каустической соды, триполифосфата натрия, сульфонитов, мыла и масел при температуре 40-50^oC и перемешиванием до получения гомогенного состава. При шлифовании образцов на станке "Ш-8" использование COЖ предлагаемого состава позволило снизить шероховатость обрабатываемых образцов в 1,5 раза, стойкость круга увеличилась на 45%, причем в процессе эксплуатации расслоения и биологического распада COЖ не наблюдалось. Следует отметить экологичность испытываемого состава COЖ: отсутствие вредных испарений (температура в зоне обработки металла снижена до 40- 50^oC, а в зоне деформации, например при изготовлении труб, до 80-90^oC) и раздражающего воздействия на кожу. Использование для приготовления COЖ иодированной воды, отстоянной, применяемой после регенерации и дезинфекции от микроорганизмов отработанной эмульсии, а также отхода коксохимпроизводства - продукта нейтрализации отходов сернокислотной очистки бензола-термостойкого тиофенсульфоната натрия обеспечило термостабильность и другие технологические характеристики COЖ: оптимальные смазывающие, охлаждающие свойства, биостойкость. При этом внешний вид обрабатываемой поверхности металла заявляемым составом COЖ соответствовал требованиям ГОСТа, а стойкость инструмента при механической обработке против износа, коррозии и валков при изготовлении труб увеличилась.

Предлагаемый состав COЖ промышленно применим на машиностроительных предприятиях при механической обработке металлов, в частности при шлифовании, сверлении, резании, а также в качестве смазочно-охлаждающей среды при изготовлении, например, труб.

Формула изобретения

Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая базовую основу, триэтаноламин, олеат триэтаноламина, сульфонат натрия и ингибитор коррозии, отличающаяся тем, что жидкость в качестве базовой основы содержит воду иодированную, в качестве ингибитора коррозии - тиофенсульфонат натрия и дополнительно содержит экстракт очистки нефтяного масла, окисленный дистиллят таллового масла, калиевую соль жирных кислот, соду кальцинированную и триполифосфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Экстракт очистки нефтяного масла - 2,0 - 2,5
Окисленный дистиллят таллового масла - 0,5 - 0,6
Триэтаноламин - 0,1 - 5,0
Олеат триэтаноламина - 0,01 - 1,0
Калиевая соль жирных кислот - 0,01 - 2,0
Сульфонат натрия - 0,1 - 1,0
Сода кальцинированная - 0,3 - 0,5
Триполифосфат натрия - 0,1 - 0,3
Тиофенсульфонат натрия - 0,5 - 1,0
Вода иодированная - Остальноее

РИСУНКИ

Рисунок 1