Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов

Изобретение относится к области металлообработки с использованием смазочно-охлаждающих технологических средств, а именно к водным составам смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) для обработки металлов и сплавов. Сущность изобретения: концентрат (СОЖ) содержит в мас.%: триэтаноламин 28-31, оксиэтилированный алкилфенол 8,0-11, уротропин 5,5-6,5, бура 0,8-1,2, алкилдиметилбензиламмоний хлорид 4,6-5,5, 1,4-бутандиол 10-12, дециловый спирт 0,8-1,2, вода до 100. Предпочтительно концентрат содержит воду техническую с карбонатной жесткостью не более 4 мг·экв/л. Технический результат - повышение стойкости режущего инструмента до 90 мин и снижение шероховатости обрабатываемой поверхности до 0,85 мкм. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области металлообработки с использованием смазочно-охлаждающих технологических средств, а именно к водным составам смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) для обработки металлов и сплавов, которые могут быть использованы на металлообрабатывающих предприятиях станкостроения и машиностроения.

Известен концентрат водной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов при обработке металлов резанием, который содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: высшие жирные кислоты 10-50, триэтаноламин 15-50, гидроксилсодержащий компонент 10-50, в качестве которого он содержит гликоли или полиэтиленгликоль, синтетические жирные кислоты фракции C₁₀-C₁₆ 0,5-3,0, продукт взаимодействия борной кислоты с алканоламинами 10-50, воду 4-40 и до 0,1-0,4 пеногасителя (RU 2115699 C1, 1998.07.20). Изобретение позволяет повысить стойкость инструмента до 50,0 минут при шероховатости обрабатываемой поверхности 0,98-1,05 мкм. Испытания проводились при резании стали 20ХНЗА на токарном станке 16К20 инструментом Т15К6 при скорости резания 6 м/с, подаче 0,2 мм/об, глубине резания 1 мм с использованием 2% состава СОЖ.

Известна смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, которая содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: триэтаноламин 0,4-1,2, бура 0,2-0,6, этиленгликоль 0,2-0,6, вода остальное (RU 2052497 C1, C 10 M 173/02, 20.01.1996). Изобретение позволяет обеспечить стойкость инструмента до 45,5 мин при шероховатости обрабатываемой поверхности 1,7-2,3 мкм.

Известна смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, которая содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: триэтаноламин 0,4-1,2, бура 0,2-0,6, глицерин 0,15-0,45, этиленгликоль 0,15-0,45, вода остальное (RU 2076897 С1, 10.04.1997). Изобретение позволяет обеспечить стойкость инструмента до 47,8 мин при шероховатости обрабатываемой поверхности 1,5-2,3 мкм.

Наиболее близким решением по совокупности признаков является смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, которая содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: триэтаноламин 0,5-0,9, этиленгликоль (гидроксилсодержащий компонент) 8-10, декстрин 0,1-0,3, неионогенный смачиватель (оксиэтилированный алкилфенол ОП-10 или ОП-7) 0,06 - 0,2, деионизированная вода остальное (RU 2191206 С1, 20.10.2002). Изобретение позволяет повысить стойкость инструмента до 66 мин при шероховатости обрабатываемой поверхности 1,3 мкм.

Испытания в изобретениях по RU 2052497 Сl RU 2076897 С1 и RU 2191206 С1 проводились при растачивании отверстий диаметром 12 мм и глубиной 25 мм в стали 12Х18Н10Т на токарно-винтовом станке твердосплавным резцом при скорости резания 1,3 м/с (2000 об/мин), подаче 0,05 мм/об и глубине резания 0,1 мм до износа резца по задней грани 0,4 мм.

Таким образом, при использовании известных СОЖ при обработке сталей стойкость режущего инструмента составляет не более 66 минут и шероховатость обрабатываемой поверхности 0,96 мкм (как лучший результат).

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение стойкости режущего инструмента, расширение ассортимента обрабатываемого материала, повышение качества обрабатываемой поверхности и повышение срока службы СОЖ, которая составляет не менее 12 месяцев.

Технический результат достигается тем, что концентрат водной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий триэтаноламин, оксиэтилированный алкилфенол, гидроксилсодержащий компонент и воду, дополнительно содержит уротропин, буру, алкилдиметилбензиламмоний хлорид (катамин), а в качестве гидроксилсодержащего компонента - 1,4 бутандиол и дециловый спирт при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%:

Триэтаноламин 28-31

Оксиэтилированный алкилфенол 8-11

Уротропин 5,5-6,5

Бура 0,8-1,2

Алкилдиметилбензиламмоний хлорид 4,6-5,5

1,4 Бутандиол 10-12

Дециловый спирт 0,8-1,2

Вода до 100

при этом используют преимущественно техническую воду с карбонатной жесткостью не более 4 мг·экв/л.

Концентрат готовят простым смешиванием указанных в формуле компонентов. Полученный при смешивании концентрат относится к смазочно-охлаждающим технологическим средствам СОТС и имеет техническое название “Аквилон” (ТУ 5835-001-41654713-2003).

В таблице 1 представлены физико-химические показатели СОТС “Аквилон”.

Концентрат смазочно-охлаждающего технологического средства “Аквилон” используется при механической обработке конструкционных сталей, в том числе низколегированных при прокатке и резании. СОТС “Аквилон” увеличивает стойкость режущего инструмента до 80-90 мин, снижает шероховатость поверхности обрабатываемых изделий до 0,85-0,95 мкм, обладает хорошими охлаждающими и моющими свойствами.

СОТС “Аквилон” используется в виде 2-10% водного раствора, в зону резания подается поливом или под давлением. При использовании в станках срок службы не ограничен, концентрат добавляют по мере расходования раствора. В централизованных системах срок службы не менее 6 месяцев.

Степень коррозионного воздействия на обрабатываемую поверхность не более 0,01 мм/год, состав не подвержен бактериологическому поражению.

Испытания средства проводились на отрезном станке в условиях пиления стальной трубы из низколегированной стали ленточной пилой при концентрации раствора СОЖ 10% концентрации. Испытания показали отличные охлаждающие, противоизносные и антикоррозионные свойства. Поверхность оборудования остается сухой, без масляной пленки. Состав не повреждает краску и неметаллические детали. Средний расход концентрата составил 0,8 кг/месяц при объеме его в станке 36 л. За время испытаний (4,5 месяца) средний расход пильных полотен составил 1,5 шт./месяц, что в 3-4 раза меньше по сравнению с прототипом. Зубья пил не выкрашиваются, а равномерно истираются. За время испытания следов биопоражения и изменения химического состава СОЖ не наблюдалось.

Состав СОЖ прошел предварительные испытания на станках для изготовления муфт и нарезки резьбы на концах стальных труб в цехе НКТ и на шлифовальном, фрезерном и отрезном станках участка ЛМИ и показал обнадеживающие результаты.

Составы СОЖ 2% концентрации были испытаны также в условиях прототипа, при этом стойкость режущего инструмента составляет 80-90 мин, шероховатость поверхности обрабатываемых изделий составляет 0,85-0,95 мкм, а СОЖ обладает хорошими охлаждающими и моющими свойствами. Результаты испытаний и составы по примерам представлены в таблице 2.

Таблица 1 Физико-химические показатели СОТС “Аквилон”
Наименование показателя	Норма	Метод испытания
1.	Внешний вид	Однородная жидкость от светло-желтого до светло-коричневого цвета	По ГОСТ 6243, раздел 1
2.	Запах	Специфический, не раздражающий	Органолептический метод
3.	Плотность при 20°С, г/см3	1,08-1,10	По ГОСТ 3900, раздел 1
4.	Вязкость кинематическая при 50°С, мм2/с (сСт)	9-12	По ГОСТ 33-2000
5.	рН 3% раствора	9,0-10,0	ТУ 5835-001-41654713-2003, по п.5.2
6.	Пенообразование, см3, не более	100	ТУ 5835-001-41654713-2003, по п.5.3.
7.	Испытания на коррозионную агрессивность капельным методом	выдерживает	ТУ 5835-001-41654713-2003, по п.5.4
8.	Механические примеси	отсутствуют	По ГОСТ 6370-83
9.	Концентрация по отношению к утвержденному образцу, в %, не менее	100	ТУ 5835-001-41654713-2003, рефрактометрический по п.5.5

Таблица 2 Результаты испытаний и составы по примерам
№, п.п.	Наименование исходных компонентов	Содержание компонентов по примерам, % маc.
1	2	3
1	Триэтаноламин технический, ТУ 6-02-916-79 с изм. 1-5	31	30,0	28
2	Оксиэтилированный алкилфенол ОП-10 ГОСТ 8433-81	8	10,0	11
3	Уротропин, ГОСТ 1381-73 с изм. 1-6	5,5	6,0	6,5
4	Бура десятиводная, ГОСТ 8429-77	0,8	1,0	1,2
5	Алкилдиметилбензиламмоний хлорид (Катамин АБ), ТУ 9392-003-48482528-99	4,6	5,0	5,5
6	1,4 Бутандиол, ТУ 6-09-2822-78 с изм. 1-4	10	11,0	12
7	Дециловый спирт, ТУ 6-09-1514-75	1,2	1,0	0,8
8	Вода техническая с карбонатной жесткостью, мг.экв/л, не более 4, ГОСТ 2874-82	38,9	36,0	35,0
Свойства 2%-го раствора
Стойкость резцов, мин	85	90	80
Шероховатость поверхности, Ra, мкм	0,95	0,85	0,90

1. Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий триэтаноламин, оксиэтилированный алкилфенол, гидроксилсодержащий компонент и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит уротропин, буру и алкилдиметилбензиламмоний хлорид, а в качестве гидроксилсодержащего компонента содержит 1,4-бутандиол и дециловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Триэтаноламин 28-31

Оксиэтилированный алкилфенол 8,0-11

Уротропин 5,5-6,5

Бура 0,8-1,2

Алкилдиметилбензиламмоний хлорид 4,6-5,5

1,4-Бутандиол 10-12

Дециловый спирт 0,8-1,2

Вода До 100

2. Концентрат по п.1, отличающийся тем, что в качестве воды он содержит техническую воду с карбонатной жесткостью не более 4 мг-экв/л.