Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости

 

Изобретение относится к области машиностроения. Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости содержит следующие компоненты, (мас. %): присадка к маслам, содержащая сульфонат кальция 4-12; олеиновая кислота 0,5-1,5; полиоксиэтилированные алкилфенолы 4,5-6,0; гидроксид натрия 0,3-0,8 и минеральное масло до 100. Совместное присутствие олеиновой кислоты и присадки к маслам, содержащей сульфонат кальция при данном соотношении, оказывает эмульгирующее действие и улучшает антифрикционные свойства концентрата. Наличие в концентрате гидроксида натрия обеспечивает повышение его эмульсионной стабильности и смазочных свойств. 1 табл.

Изобретение относится к составам смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), которые могут быть использованы в области машиностроения, а именно при формовке, сварке металлических труб, при литье цветных металлов под давлением и редуцировании труб, а также на операциях шлифования и лезвийной обработки различных видов сталей.

Известен состав СОЖ, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас. %: хлорокись меди 0,1-1,25, олеиновую кислоту 1,9-23,8 и минеральное масло - до 100. (Авт. св. СССР 17599859 А1, С 10 М 169/04, 125/18, 1992, публ. 7.09.92, бюл. 33).

Наблюдается высокий расход известного состава СОЖ, что ограничивает ее широкое применение.

Известен состав СОЖ, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас. %: олеиновую кислоту 6-10, минеральное масло 1-3 и керосин 87-93, который используется для хонингования металлов. Недостатком известного состава СОЖ является узкая область применения и использование в качестве основного компонента - керосина, относящегося к пожароопасным веществам. (Авт. св. СССР 1766952, С 10 М 169/04, 1992, публ. 7.10.92, бюл. 37).

Наиболее близким по составу к заявляемому является концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для литья цветных сплавов под давлением (патент РФ 2029651 С1, В 22 С 3/00, 1995, публ. 27.02.95, бюл. 6), содержащий компоненты при следующем соотношении, мас. %: Минеральное масло - 33,0-35,0 Олеиновая кислота - 10,0-14,0 Триэтаноламин - 6,5-8,0 Тиомочевина - 2,0-2,5 Катапин - 2,0-2,5 Полиоксиэтилированные алкилфенолы - 9,0-10,0 Полисилоксановая жидкость - 1,0-1,4 Мыла щелочных металлов синтетических жирных кислот - 2,0-2,5 Вода - До 100
Известный концентрат СОЖ используется преимущественно при производстве отливок из магниевых и алюминиевых сплавов. Недостатками данного концентрата СОЖ является узкая область применения, а также нестабильность СОЖ при хранении.

Задачей изобретения является создание концентрата смазочно-охлаждающей жидкости универсального назначения, используемой при обработке металлов резанием, шлифованием, при формовке, сварке, редуцировании труб и т. д. , т. е. СОЖ, имеющей широкую область использования.

Другой задачей является повышение стабильности эмульсии СОЖ как при использовании, так и при длительном хранении без потери эксплуатационных характеристик.

Задача достигается тем, что концентрат смазочно-охлаждающей жидкости содержит компоненты при следующем соотношении, мас. %:
Присадка к маслам, содержащая сульфонат кальция (в пересчете на основное вещество) - 4,0-12,0
Олеиновая кислота - 0,5-1,5
Полиоксиэтилированные алкилфенолы - 4,5-6,0
Гидроксид натрия (100%) - 0,3-0,8
Минеральное масло - До 100
Совместное присутствие олеиновой кислоты и ПАВ при данном соотношении компонентов оказывает эмульгирующее действие в системе вода-масло и улучшает антифрикционные свойства СОЖ, а гидроксид натрия при данном соотношении компонентов повышает эмульсионную стабильность и смазочные свойства СОЖ. Присадка к маслам, содержащая в качестве основного компонента сульфонат кальция, улучшает диспергирующие свойства СОЖ. Полученный концентрат представляет собой однородную жидкость темно-коричневого цвета с плотностью при 20^oС 880-920 кг/м³, кинематической вязкостью при 40^oС не более 65 мм²/с, щелочное число концентрата не менее 3,0 мг КОН/г, температура застывания не выше - 5^oС, температура вспышки в открытом тигле не ниже 150^oС. Эмульсионная способность концентрата ~ 100%.

Состав был испытан в виде 5%-го водного раствора концентрата СОЖ при различном содержании компонентов, его показатели представлены в таблице. Стабильность эмульсии СОЖ определяется следующим образом: эмульсия выдерживается в цилиндре в течение 24 ч без каких-либо внешних воздействий; внешний вид эмульсии - однородная жидкость без расслоения и вымасливания. Коррозионная агрессивность эмульсии СОЖ определяется следующим образом: в эксикатор с водой на решетку помещается чугунная пластина марки СЧ-10, на которую наносятся капли эмульсии и стружка серого чугуна. По истечении 4 часов пластина должна иметь первоначальный вид, т. е. без следов коррозии.

Из таблицы можно сделать вывод, что предложенное соотношение компонентов обеспечивает высокоэффективные показатели стабильности эмульсии смазочно-охлаждающей жидкости, а также - щелочного числа и коррозионной агрессивности (примеры 1-3, 6-8, 11-13, 16-18), а изменение данного соотношения приводит к изменениям свойств СОЖ: щелочного числа, стабильности, коррозионной агрессивности (примеры 4, 5, 9, 10, 14, 15, 19, 20) до уровня прототипа (пример 21).

При исследовании стабильности эмульсии заявленного состава и прототипа СОЖ выявлено, что заявленный состав не расслаивается и не вымасливается в течение 24 ч в отличие от прототипа СОЖ, который расслаивается после 5 ч выдержки.

При исследовании коррозионной агрессивности эмульсии заявленного состава и прототипа СОЖ выявлено, что при использовании заявленного состава на чугунной пластине в течение 4 ч не обнаруживаются следы коррозии, которые появляются после 40 мин применения эмульсии прототипа СОЖ.

Представленные в таблице составы концентрата были использованы в виде 5%-го водного раствора с целью определения влияния СОЖ на стойкость и износ режущего инструмента в лабораторных условиях.

Испытания проводились на станке модели 1К62 при резании заготовки Ф 120 из стали 40ХНВ 229-241 резцом БРС из Р6М5 при скорости резания 160 об/мин, глубине резания S= 0,23 мм/об и подаче t= 1,5 мм. Подача СОЖ в зону резания осуществлялась свободно падающей струей при расходе 5 л/мин. Результаты исследования показали, что при использовании заявленного состава концентрата СОЖ стойкость режущего инструмента составила 3200-3250 мм. В качестве эталонной жидкости служил аналог СОЖ со стойкостью режущего инструмента 3000 мм, которая не уступает известным СОЖ по качеству обрабатываемой поверхности, но уступает заявленному составу СОЖ.

Способ получения концентрата СОЖ включает:
1. Проведение реакции в реакторе при непрерывном перемешивании следующих компонентов: минерального масла, олеиновой кислоты, гидроксида натрия, присадки и полиоксиэтилированных алкилфенолов при температуре 130-140^oС.

2. Охлаждение и выгрузка готового продукта.

Отмечены основные преимущества при использовании предложенного состава концентрата смазочно-охлаждающей жидкости:
1. Широкая область применения СОЖ, а именно при формовке, сварке металлических труб, при литье цветных металлов под давлением и редуцировании труб, а также на операциях шлифования и лезвийной обработки различных видов сталей.

2. Высокая стабильность эмульсии смазочно-охлаждающей жидкости.

3. Технология приготовления может быть осуществлена на действующем оборудовании по производству СОЖ и на отечественном сырье.

Формула изобретения

Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для литья под давлением при производстве отливок из цветных сплавов, включающий олеиновую кислоту, полиоксиэтилированные алкилфенолы и минеральное масло, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гидроксид натрия и присадку к маслам, содержащую сульфонат кальция, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Олеиновая кислота - 0,5 - 1,5
Полиоксиэтилированные алкилфенолы - 4,5 - 6,0
Присадка к маслам, содержащая сульфонат кальция (в пересчете на основное вещество) - 4,0 - 12,0
Гидроксид натрия - 0,3 - 0,8
Минеральное масло - До 100

РИСУНКИ

Рисунок 1