Концентрат водоэмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов

 

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), применяемым при механической обработке металлов, в частности при лезвийной, абразивной, при резьбонарезании конструкционных и инструментальных материалов. Концентрат имеет следующий состав, мас.%: олеиновая кислота 12,0 - 18,0, триэтаноламин 4,0 - 10,0, ди(алкилполиэтиленгликолевого) эфира фосфорной кислоты калиевая соль (Оксифос Б) 4,0 - 9,0, трис-(βхлорпропил) фосфат 0,5 - 5,0, минеральное масло - остальное. Технический результат - повышение стабильности водной эмульсии, приготовленной на основе концентрата СОЖ, и улучшение эксплуатационных и санитарно-гигиенических свойств. 5 табл.

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), применяемым при механической обработке металлов, в частности при лезвийной, абразивной, при резьбонарезании конструкционных и инструментальных материалов.

Известны составы на масляной основе, использующиеся при механической обработке металлов, включающие минеральные масла с хлор-, серу-, азот-, фосфорсодержащими добавками (Макеев Л.К. и др. Разработка и применение смазочно-охлаждающих средств для обработки металлов резанием и давлением. Киев, Знание, 1978 г., с. 25).

Известен состав концентрата СОЖ для механической обработки металлов, состоящий из натриевых солей сульфокислот, сульфированного масла, хлорпарафина, калиевого мыла олеиновой кислоты, тяжелого остатка производства эпихлоргидрина, тринатрийфосфата и продукта нейтрализации оксидом магния смеси алкилфенола с фосфоросерным сополимером изобутилена со стиролом и остальное вода (Авторское свидетельство СССР N 1467083, кл. C 10 M 173/02, 1989 г.).

Смазка обладает хорошими эксплуатационными свойствами, повышает стойкость режущего инструмента и производительность процесса обработки. Недостатком этой смазки является нестабильность при хранении 5%-ной водной эмульсии.

Наиболее близкой по составу к предлагаемому изобретению является СОЖ, полученная путем нейтрализации олеиновой кислоты морфолином (тетрагидро-1,4-оксазин) с последующим добавлением бис (алкилполиоксиэтилен) фосфата (оксифос КД-6), полиоксиэтилированного алкилфенола (ОП-4), минерального масла И-12А и хлорированного парафина ХП-470 (Авторское свидетельство СССР N 1513016, кл. C 10 M 141/10, 1989 г.).

Применение этой СОЖ позволяет в 1,5-1,7 раза увеличить стойкость режущего инструмента и обеспечивает легкое удаление с поверхности деталей остаточной пленки путем смыва водой. Недостатком ее является невысокая стабильность рабочей водной эмульсии. Кроме того, для ее получения используют дефицитный, высокотоксичный компонент - морфолин.

Повышение требований к качеству обрабатываемых изделий при обработке металлов требует разработки новых составов концентратов СОЖ, базирующихся на доступном сырье с низкой токсичностью и характеризующихся высокой стабильностью рабочей эмульсии концентрата СОЖ и хорошими противокоррозионными свойствами.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эксплуатационных и улучшение санитарно-гигиенических свойств, повышение стабильности водных эмульсий.

Указанная цель достигается за счет использования концентрата СОЖ на основе минерального масла, олеиновой кислоты, дополнительно содержащего триэтаноламин, эфир фосфорной кислоты - ди(алкилполиэтиленгликолевого) эфира фосфорной кислоты калиевую соль, трис-( β -хлорпропил)фосфат при следующем соотношении компонентов, мас.%: Олеиновая кислота - 12,0 - 18,0 Триэтаноламин - 4,0 - 10,0 Ди(алкилполиэтиленгликолевого)эфира фосфорной кислоты калиевая соль (оксифос Б) - 4,0 - 9,0 Трис-( β -хлорпропил) фосфат - 0,5 - 5,0 Минеральное масло - Остальное Заявляемый концентрат СОЖ отличается от прототипа тем, что в свой состав включает дополнительно поверхностно-активное вещество (ПАВ) - ди(алкилполиэтиленгликолевого)эфира фосфорной кислоты калиевую соль, триэтаноламин и трис- ( β -хлорпропил)фосфат.

Роль стабилизатора дисперсии крупных частиц масляной основы в воде при получении рабочих водных эмульсий СОЖ выполняет ди (алкилполиэтиленгликолевого) эфира фосфорной кислоты калиевая соль (оксифос Б). Кроме того, оксифос Б, как представитель группы производных фосфорной кислоты, является противозадирной присадкой.

Роль ингибитора коррозии выполняют триэтаноламин и трис-( β - хлорпропил)фосфат.

В качестве базового масла целесообразно использовать индустриальное масло марки ИГП-18, ИГП-12, ИГП-6.

Концентрат СОЖ готовят следующим образом: в реактор с мешалкой загружают олеиновую кислоту, 35 мас. % от общего количества индустриального масла, триэтаноламин и перемешивают до полного растворения компонентов. Затем добавляют оксифос Б, остальное количество индустриального масла и трис-( β -хлорпропил)фосфат, смесь перемешивают до однеродной массы и получают концентрат СОЖ в виде подвижной однородной маслянистой вязкой жидкости.

Примеры составов предлагаемого концентрата СОЖ приведены в таблице 1.

Функциональные свойства смазочно-охлаждающих жидкостей - индекс задира (И_з), нагрузка сваривания (Р_к), которые характеризуют смазочную способность, определяли на четырехшариковой машине трения 4ШМ-32 по ГОСТ 9490-75.

Испытания проводили с использованием шаров диаметром 12,7 мм из стали ШХ-15 (НРС 60-52). Число оборотов - 1420 об/мин, что соответствует скорости скольжения 32,4 м/мин. Длительность проведения каждого опыта 10 сек. Нагрузки повышали ступенями вплоть до нагрузки сваривания.

Результаты испытаний предлагаемой СОЖ и прототипа приведены в таблице 2.

По результатам, приведенным в таблице 2, видно, что предложенная композиция более эффективно повышает стойкость масляной пленки, что обуславливает хорошее смазывающее действие и более высокое качество обрабатываемой поверхности и стойкости режущего инструмента.

Для определения эксплуатационных свойств предложенной СОЖ испытанию подвергали 5-%-ную водную эмульсию на операциях механической обработки - сверление на вертикально-сверлильном станке 2Н/35 деталей из стали 40хМ сверлом из материала Р6М5. Режим сверления: скорость 20 м/мин; подача 0,2 мм/об; число оборотов 630 об/мин. Результаты проведенных испытаний приведены в таблице 3.

Как видно из таблицы 3, предлагаемая СОЖ обеспечивает повышение износостойкости режущего инструмента в 1,5 раза по сравнению с прототипом, улучшая чистоту обрабатываемой поверхности.

Корродирующее действие определяли по ГОСТ 9908-85 в течение 1240 часов на пластинках размером 50х10х2 мм из ст. 3, нержавеющей стали 12Х18Н10Т, алюминия АД-1. Результаты испытаний приведены в таблице 4.

Показатели качества СОЖ после испытаний приведены в таблице 5.

Из данных, приведенных в таблице 5, видно, что испытанные образцы металлов в предложенной СОЖ за 1240 часов испытания подвергаются незначительной коррозии, скорость общей коррозии значительно ниже допустимой величины. При контакте предлагаемой СОЖ с испытываемыми материалами в течение 1240 часов изменений ее качественных характеристик не наблюдалось.

Эмульсии на основе предлагаемого концентрата СОЖ не вызывают раздражения на кожной поверхности при работе с ней, что улучшает санитарно-гигиенические условия труда.

Формула изобретения

Концентрат водоэмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости, содержащий минеральное масло, олеиновую кислоту, отличающийся тем, что он дополнительно содержит триэтаноламин, трис-(β-хлорпропил) фосфат и ди(алкилполиэтиленгликолевого) эфира фосфорной кислоты калиевую соль при следующем соотношении компонентов, мас.%: Олеиновая кислота - 12,0 - 18,0 Триэтаноламин - 4,0 - 10,0
Ди(алкилполиэтиленгликолевого) эфира фосфорной кислоты калиевая соль - 4,0 - 9,0
Трис-(β-хлорпропил) фосфат - 0,5 - 5,0
Минеральное масло - Остальноеа

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3