Технологическая смазка для пластической обработки металлов и сплавов

Использование: в прокатном, волочильном производстве, обработке металлов резанием и других отраслях, применяющих смазочно-охлаждающие материалы. Сущность: смазка содержит в мас.%: полиакриламид 0,1-1, полиэтиленоксид 1-10, моноэтаноламин 1-10, жидкое стекло 5-15, вода остальное. Технический результат - повышение смазочных свойств, повышение чистоты обрабатываемой поверхности и коррозионной стойкости. 3 табл.

 

Изобретение относится к технологическим смазкам для пластической обработки черных и цветных металлов и может использоваться в прокатном, волочильном производстве, обработке металлов резанием и других отраслях, применяющих смазочно-охлаждающие материалы.

Известна смазка для пластической холодной обработки (заявка Япония №2-62160, пр. 25.12.95, С10М 173/02), содержащая в качестве основных составляющих 15-35% твердой смазки типа дисульфида молибдена и/или графита, 1-5% растворимой в воде смолы, например гидроксипропилцеллюлозы, гидроксипропилметилцеллюлозы, метилцеллюлозы и вода остальное.

Наличие в составе твердых кристаллических добавок (графита и/или дисульфида молибдена) обуславливает смазочное действие известной смазки, которое характеризуется слабыми связями между слоями кристаллической решетки и сильными в плоскости слоями. Смазка имеет ограниченную область применения.

Известно смазочно-охлаждающее технологическое средство для обработки металлов резанием (патент РФ №1572016 от 11.07.88), которое наряду с минеральными маслами, олеиновой кислотой и другими компонентами содержит природный бишофит в количестве 6-10% от общей массы.

Для повышения смазочного действия в состав введен неорганический загуститель - природный бишофит, а в качестве ПАВ - олеиновая кислота.

Общим недостатком известных смазочных композиций является наличие в их составе масел или эмульсии, сложность их приготовления и высокая стоимость. При использовании таких композиций происходит выгорание масел или масляных эмульсий, что неблагоприятно сказывается на условиях работы в производственных помещениях, поверхности и разнотолщинности изделия (листа или трубы), поэтому дополнительно применяют электрохимическую очистку или электрополировку. Такие композиции пожароопасны. Кроме названных недостатков, промышленные стоки после применения таких композиций существенно загрязняют окружающую среду, требуют капитальных затрат при утилизации.

Известна технологическая смазка (патент РФ №2190009 от 14.06.2001), которая является продуктом гидролиза торфа. Продукт механохимического гидролиза торфа является сложной смесью органических и минеральных соединений.

Недостатком известного продукта являются невысокие моющие и антикоррозийные свойства, а также недостаточно низкий коэффициент трения.

Техническим результатом изобретения является повышение смазочного действия предлагаемой технологической смазки, ее моющих свойств и антикоррозийного эффекта.

Для достижения указанного технического результата известная технологическая смазка для пластической обработки металлов и сплавов на основе органической и минеральной составляющей и воды, согласно изобретению, в качестве органической составляющей содержит полиакриламид, полиэтиленоксид, моноэтаноламин, а в качестве минерального компонента - жидкое стекло, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиакриламид	0,1-1
Полиэтиленоксид	1-10
Моноэтаноламин	1-10
Жидкое стекло	5-15
Вода	остальное

Граничные значения заявленных ингредиентов установлены экспериментально.

Увеличение содержания указанных компонентов выше заявленных пределов технологически нецелесообразно, так как не улучшает свойств смазки, а экономически невыгодно.

Содержание указанных компонентов ниже заявленных значений не обеспечивает высоких смазывающих и антифрикционных свойств смазки.

Полиакриламид и полиэтиленоксид обеспечивают смазывающую способность предлагаемой смазки, то есть обладают наибольшей гидродинамической эффективностью и высокой статической и динамической гибкостью.

Полиакриламид - соль монокарбоновой кислоты. Способность этих соединений не ограничивается созданием одной алкидной связи, так как на концах образующейся молекулы две реакционно-способные группы - аминная и карбоксильная. Поэтому рост молекулы продолжается за счет реакции с другими молекулами. В результате чего образуются очень длинные цепи углеводородных молекул. Эти свойства обеспечивают высокие смазные характеристики.

Полиэтиленоксид используется в качестве неиногенного детергента, обладающего способностью уменьшать и стабилизировать пенообразование. Кроме того, детергенты этого типа более эффективно удаляют жировые и другие загрязнения. Гидрофильный характер имеет группировка -O-СН₂-СН₂-ОН, связывающая молекулы воды с помощью водородных связей.

Моноэтаноламин обладает свойствами ингибитора коррозии - алкильное производное аммиака неограниченно смешивается с водой.

Жидкое стекло обеспечивает высокие чистящие и термозащитные свойства предлагаемой смазки.

Смазочный материал приготавливают, например, следующим образом.

Точный выбор концентрации раствора производится с учетом индивидуальных особенностей обрабатываемого материала и используемого оборудования, исходя из критериев экономичности, экологичности, технологичности и рентабельности.

Берут необходимое количество полиакриламида и замешивают его в воду до полного растворения, затем добавляют полиэтиленоксид, моноэтаноламин и жидкое стекло, перемешивая до полной однородности (гомогенности). Готовый смазочный материал представляет гелеобразный раствор белого цвета.

Антифрикционные свойства смазки определяли по моменту и коэффициенту трения, а также по нагрузке задира на машине трения СМТ-1.

Схема: Вал-Втулка.

Предлагаемую смазку сравнивали с применяемыми на сегодняшний день смазочно-охлаждающими жидкостями как: ЭГТ, Lubro, Карбон, гуматосодержащая смазка и предлагаемая.

Коэффициенты трения приведены в таблице 1 .

Загрязненность поверхности прокатной ленты делали методом «релик».

В табл.2 приведен сравнительный анализ отражательной способности «релик».

Табл.2
Вид технологической смазки	Отражательная способность «релик» по переделам %
Прокатка	Отжиг
Гуматосодержащая	39-50	50-73
Предлагаемая	47-67	68-85

Испытания на коррозийную агрессивность по отношению к черным металлам представлены в таблице 3.

Табл.3
Марка смазки	Конц. %	Время выдержки/ч
4	24	48
Гуматосодержашая	5	Слабая коррозия	Коррозия	Коррозия
Предлагаемая	5	Коррозия отсутствует	Коррозия отсутствует	Коррозия отсутствует

Полученная технологическая смазка не токсична, легко смывается водой и экологически безопасна, так как в ее составе отсутствуют масла, образующие вредные промышленные стоки. Смазка стабильна по составу, а антифрикционные свойства в 1,8 раза превосходят известную. При использовании предлагаемой смазки чистота поверхности на 15-20% выше, а коррозионная стойкость выше, чем в прототипе.

Технологическая смазка для пластической обработки металлов и сплавов на основе органической и минеральной составляющей и воды, отличающаяся тем, что в качестве органической составляющей содержит полиакриламид, полиэтиленоксид, моноэтаноламин, а в качестве минерального компонента - жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полиакриламид	0,1-1
полиэтиленоксид	1-10
моноэтаноламин	1-10
жидкое стекло	5-15
вода	остальное