Технологическая смазка для холодной объемной штамповки металла

Изобретение относится к технологическим смазкам для холодной объемной штамповки металла. Сущность: смазка содержит в мас.%: сульфидированные α-олефины фракции C16-C18 5-15, смесь этил{1-[2-(метилсульфанил)этил]-2,3-фуллеро[60]циклопропан}карбоксилатов формулы (1) 0,003-0,007, рапсовое масло 10-30, индустриальное масло - остальное. Технический результат - повышение противоизносных и противозадирных свойств, повышение качества обрабатываемой поверхности металлических изделий. 4 табл.

Формула (1)

где n=1 (8%), n=2 (24%), n=3 (44%), n=4 (24%).

 

Изобретение относится к смазочным композициям для технологических целей, в частности к технологическим смазкам для операций холодной объемной штамповки металлов.

Известна смазочная композиция для холодной обработки металлов давлением, содержащая в качестве основы хлорированные углеводороды или хлорированные эфиры с антикоррозионными присадками [Квятковская Г.А. и др. Влияние вязкости нефтяной основы на технологические свойства масляных СОЖ. «Повышение качества смазочных материалов и эффективности их применения». М., 1977, с.105-108]. Недостатком данной композиции является то, что при глубокой вытяжке деталей с деформацией 12-20% за один проход она дает риски на деталях.

Известна смазочная композиция для холодной обработки металлов давлением [Патент РФ №2024602. Бюл. №35 (1994)] содержащая, мас.%: полиметакрилат 5-8; антикоррозионную добавку 0,5-6; хлорированный парафин 35-45; осерненные тетрамеры пропилена 5-7; минеральное масло - остальное. Недостатком данной композиции является плохая совместимость полиметакрилата с минеральными маслами, что вызывает нарушение ее однородности. Кроме того, полиметакрилат при повышенных температурах (выше 250°С) подвергается деполимеризации, что приводит к образованию метакрилата, обладающего наркотическим, общетоксичным и резко раздражающим действием.

Известна смазочная композиция для холодной обработки металла давлением [Авт.св. СССР 702071. Бюл. №45 (1979)], имеющая следующий состав, мас.%: жирные кислоты фракции C5-C19 2-5; триэтаноламин 4-12; окись цинка 0.1-5; гидроокись бария 0.1-1.5 и хлорированный парафин до 100%.

Существенным недостатком композиции является то, что окись цинка, содержащаяся в смазке, спрессовывается между пуансоном и частью детали и при дальнейшей обработке моющими средствами не обеспечивается полностью ее удаление с обрабатываемой поверхности.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является смазочная композиция для холодной обработки металла давлением [Патент РФ №2118983. Бюл. №26 (1997)], имеющая следующий состав, мас.%: серосодержащая присадка - осерненные α-олефины фракции C18-C28 40-50; синтетическое масло Б-3В 5-30; масло индустриальное - остальное.

Усиление охраны окружающей среды и техники безопасности на производстве обусловило новые требования к индустриальным маслам и технологическим жидкостям, применяемым при обработке металла.

Недостатками известной композиции являются следующие.

1. Применение довольно токсичного и дорогостоящего синтетического масла Б-3В - эфиры пентаэритрита и синтетических жирных кислот фракции С59 (предельно-допустимая концентрация 0,5 мг/м3).

2. Большой расход противоизносной и противозадирной серосодержащей присадки, достигающий 40-50%.

Сущность предлагаемого изобретения

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что технологическая смазка для холодной объемной штамповки содержит 0,003-0,007 мас.% смеси этил{1-[2-(метилсульфанил)этил]-2,3-фуллеро[60]циклопропан}карбоксилатов общей формулы (1), что позволяет значительно снизить расход противоизносной и противозадирной присадки сульфидированных α-олефинов фракции C16-C18 при сохранении высоких реологических свойств смазки в предлагаемом способе.

В состав технологической смазки для холодной объемной штамповки металла входят следующие компоненты, мас.%:

Сульфидированные α-олефины фракции C16-C18 5-15
Смесь этил{1-[2-(метилсульфанил)этил]-2,3-
фуллеро[60]циклопропан}карбоксилатов (1) 0.003-0.007
Рапсовое масло 10-30
Индустриальное масло Остальное

,

где n=1 (8%), n=2 (24%), n=3 (44%), n=4 (24%).

Смесь этил{1-[2-(метилсульфанил)этил]-2,3-фуллеро[60]циклопропан}карбоксилатов общей формулы (1) получают взаимодействием фуллерена (С60) (2) с 1-[2-(метилсульфанил)этил]диазоуксусным эфиром (3) в о-дихлорбензоле (о-ДХБ) в присутствии трехкомпонентного катализатора {Pd(acac)2: 4PPh3 : 4Et3Al}, взятыми в мольном соотношении С60 : диазосоединение : Pd(acac)2: PPh3 : EtsAl = 0.01:(0.25-0.35):(0.0015-0.0025):(0.006-0.01):(0.006-0.01), предпочтительно 0.01:0.30:0.002:0.008:0.008, при температуре 80°С в течение 0.2-1.0 ч. Получают смесь этил{1-[2-(метилсульфанил)этил]-2,3-фуллеро[60]циклопропан}карбоксилатов общей формулы (1) с выходом ~100%. Реакция протекает по схеме:

Замена довольно токсичного синтетического масла Б-3В на экологически чистое рапсовое масло обеспечила высокую чистоту обрабатываемой поверхности металлических изделий и низкую токсичность технологической смазки.

Существенное отличие предлагаемого способа

Известные серосодержащие присадки обеспечивают повышенные противоизносные и противозадирные свойства при добавлении к маслам в количестве 40-50% (см. табл.2, 4, композиция №8). Предлагаемые присадки, в отличие от известных, обеспечивают повышенные противоизносные и противозадирные свойства при добавлении к маслам в количестве 10-15% (см. табл.2, 4).

В технологической смазке довольно токсичное синтетическое масло Б-3В заменено на экологически чистое рапсовое масло, обеспечивающее высокую чистоту обрабатываемой поверхности металлических изделий.

С целью значительного снижения расхода противоизносной и противозадирной серосодержащей присадки технологическая смазка содержит в качестве наноприсадки смесь этил{1-[2-(метилсульфанил)этил]-2,3-фуллеро[60]циклопропан}карбоксилатов (1) в количестве 0,003-0,007%.

Применение смеси этил{1-[2-(метилсульфанил)этил]-2,3-фуллеро[60]циклопропан}карбоксилатов (1) в количестве, большем 0,007 мас.%, не приводит к существенному улучшению реологических свойств технологической смазки. Применение смеси этил{1-[2-(метилсульфанил)этил]-2,3-фуллеро[60]циклопропан}карбоксилатов (1) в количестве менее 0,003 мас.% снижает реологические свойства технологической смазки.

Испытание смазочных композиций, где рапсовое масло взято в соотношениях, выходящих за пределы предлагаемых, показали, что уменьшение его количества ухудшает качество обрабатываемой поверхности, появляются задиры и налипание.

Изобретение поясняется следующими примерами.

1. К раствору 0.002 ммолей Pd(acac)2 в 0.1 мл о-ДХБ в токе сухого аргона при температуре -5°С и перемешивании добавляют 0.008 ммолей PPh3, 0.008 ммолей Et3Al и 0.01 ммолей С60-фуллерена в 1 мл о-ДХБ. Реакционную массу нагревают до 80°С и по каплям добавляют 0.30 ммолей 1-[2-(метилсульфанил)этил]диазоуксусного эфира в 0.5 мл о-ДХБ. Через 0.5 ч реакционную массу охлаждают и пропускают через колонку с небольшим слоем силикагеля. Получают смесь этил{1-[2-(метилсульфанил)этил]-2,3-фуллеро[60]циклопропан}карбоксилатов (1) с выходом ~100% (по данным ВЭЖХ).

Спектральные характеристики (I)

ИК-спектр, см-1: 520, 1180, 1440, 1670, 1730. УФ-спектр (CHCl3), λmax, нм: 260, 330, 429. Спектр ЯМР 1Н, δ, м.д.: 1.1-1.5 м, 1.9-2.4 м, 2.5-3.1 м, 4.0-4.5 м. Масс-спектр (MALDI-TOF), m/z: 880.670 (8%) n=1, 1040.769 (24%) n=2, 1200.356 (44%) n=3, 1361.175 (24%) n=4.

2. В реактор с механической мешалкой и обогревом загружают минеральное и рапсовое масла, температуру в реакторе повышают до 60-70°С и при непрерывном перемешивании вводят сульфидированные α-олефины фракции C16-C18 и смесь этил{1-[2-(метилсульфанил)этил]-2,3-фуллеро[60]циклопропан}карбоксилатов (1). После охлаждения получено прозрачное масло красно-коричневого цвета.

В табл.2 представлены составы изготовленных технологических смазок. Степень эффективности каждого состава оценивают на испытательном стенде - четырехшариковой машине трения. Результаты испытаний приведены в табл.4. Физико-химические свойства изготовленных технологических смазок приведены в табл.3. Испытания технологических смазок проводили в сравнении с известной смазкой (композиция 8, табл.2, 4), содержащей, мас.%:

Серосодержащая присадка, осерненные
α-олефины фракции C16-C18 50
Синтетическое масло Б-3В 25
Масло индустриальное Остальное

Таким образом, испытуемая технологическая смазка обеспечивает хорошее качество штамповочных деталей благодаря высоким противоизносным и противозадирным свойствам. Смазка обладает хорошими адгезионными и санитарно-гигиеническими свойствами, стабильна при хранении и применении.

Таблица 1
Физико-химические показатели сульфидированной присадки
№ п/п Наименование показателей Показатель Метод определения
1 2 3 4
1 Внешний вид и цвет Жидкость красно-коричневого цвета Визуально
2 Вязкость при 50°С, сСт, в пределах 25-50 ГОСТ 33-82
3 Плотность при 20°С, г/см3, не менее 0,930 ГОСТ 3900-85
4 Температура вспышки в открытом тигле, °С, не менее 190 ГОСТ 4333-87
5 Кислотное число, мг КОН/г, не более 6,0 ГОСТ 5985-79
6 Содержание серы, %, не менее 30,0 ГОСТ 1431-85
7 Содержание механических примесей, % не более 0,05 ГОСТ 6370-83
8 Зольность, %, не более 0,01 ГОСТ 1461-85
9 Содержание воды, % Следы ГОСТ 2477-85
10 Коррозионное воздействие на металл Выдерживает ГОСТ 9.080-77
Таблица 2
Состав технологических смазок
№ композиции Компонентный состав технологической смазки, мас.%
Сульфидированные α-олефины фракции C16-C18 Смесь этил{1-[2-(метилсульфанил)этил]-2,3-фуллеро[60]циклопропан}карбоксилатов (1) Рапсовое масло И-20А
1 2 3 4 5
1 10 0,005 20,0 Остальное
2 15 0,005 20,0 Остальное
3 10 0,005 30,0 Остальное
4 10 0,007 30,0 Остальное
5 10 0,003 30,0 Остальное
6 15 0,005 10,0 Остальное
7 5 0,003 20,0 Остальное
8 (прототип) 50 осерненные α-олефины фракции C16-C18 - 25 Б-3В Остальное
Таблица 3
Физико-химические показатели полученных технологических смазок
№ п/п Показатели № композиции
1 2 3 4 5 6 7 6 (прототип)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 Вязкость при 50°С, сСт 25,6 29,4 26,8 26,8 26,8 27,9 24,7 25,4
2 Кислотное число, мг КОН/г 0,70 0,70 1,05 1,05 1,05 0,35 0,70 0,05
3 Содержание серы, % 3,00 4,5 3,00 3,00 3,00 4.5 1,5 9,1
4 Температура вспышки в открытом тигле, °С 195 196 195 195 195 196 194 195
5 Плотность при 20°С, г/см3 0,914 0,925 0,918 0,918 0,918 0,921 0,905 0,94
6 Коррозионное воздействие на металл Выдерживает
7 Содержание механических примесей, % 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002
8 Зольность, % 0,005 0,007 0,005 0,005 0,005 0,007 0,002 0,01
Таблица 4
Результаты испытаний технологических смазок
№ п/п Критическая нагрузка, кгс Нагрузка сваривания, кгс Индекс задира Диаметр пятна износа, мм
1 2 3 4 5
1 141 942 129,1 0,67
2 150 1000 131 0,66
3 141 942 129,4 0,66
4 150 1000 131,2 0,67
5 133 942 123,9 0,74
6 150 1000 131 0,68
7 133 840 120,4 0,84
8 (прототип) 150 1000 131,2 0,64

Технологическая смазка для холодной объемной штамповки металлов на основе сульфидированных α-олефинов, отличающаяся тем, что в качестве серусодержащих присадок она содержит сульфидированные α-олефины фракции C16-C18 и смесь этил{1-[2-(метилсульфанил)этил]-2,3-фуллеро[60]циклопропан}карбоксилатов общей формулы

где n=1(8%), n=2(24%), n=3(44%), n=4(24%),
рапсовое и минеральное масла при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сульфидированные α-олефины фракции C16-C18 5-15
Смесь этил{1-[2-(метилсульфанил)-
этил]-2,3-фуллеро-[60]циклопропан}карбоксилатов (1) 0,003-0,007
Рапсовое масло 10-30
Индустриальное масло Остальное


 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области получения композиции для формирования противоизносных и антифрикционных свойств приповерхностных слоев трущихся деталей. .

Изобретение относится к технологическим смазкам для холодной объемной штамповки металла. .

Изобретение относится к способу нанесения антифрикционных покрытий, обеспечивающему защиту их от износа, которое может быть использовано в различных узлах трения для снижения трения, для антикоррозийной защиты и др.
Изобретение относится к защитным полимерным композициям для получения антифрикционных покрытий на контактирующих поверхностях плунжерных пар топливных насосов высокого давления (ТНВД) и может быть использовано в дизельных двигателях автомобильной и сельскохозяйственной техники.

Изобретение относится к технологическим смазкам для холодной объемной штамповки металла. .

Изобретение относится к составу рабочих жидкостей, используемых в гидравлических системах машин и механизмов, применяемых при возделывании почв, посеве, уборке и переработке сельскохозяйственных культур в полевых условиях, а также в перерабатывающей и пищевой промышленности, с целью повышения гигиенической и экологической безопасности.
Изобретение относится к составу пластичных смазок, предназначенных для основных узлов трения скольжения автомобилей. .

Изобретение относится к смазочным материалам и может быть использовано для смазывания тяжелонагруженных узлов трения различных механизмов. .

Изобретение относится к смазочным составам, в частности к смазке для горячей деформации алюминия и его сплавов. .

Изобретение относится к области нефтехимической промышленности и может быть использовано для идентификации нефтепродуктов, маркированных биологическим маркером-пигментом продигиозином.
Изобретение относится к области машиностроения, применяется для смазки пар трения в станках и технологическом оборудовании, в частности для смазки токарных станков.

Изобретение относится к смазочным материалам и может быть использовано для защиты от коррозии металлических изделий, преимущественно кузовов автомобилей в технологических процессах производства автомобилей и станций антикоррозионной обработки.
Изобретение относится к смазочным композициям, а также к технологии изготовления отдельных компонентов этих композиций, и может быть использовано в технологических процессах холодной обработки металлов давлением и резанием.
Изобретение относится к концентратам для приготовления водных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) для механической обработки металлов и может быть использовано в различных отраслях металлообрабатывающей промышленности для повышения стойкости металлорежущих инструментов.

Изобретение относится к защитным смазочным материалам, представляющим собой пленкообразующие ингибированные нефтяные составы, предназначенные для защиты от коррозии труднодоступных поверхностей и полостей металлоизделий и преимущественно применяемых для консервации скрытых полостей кузовов в технологическом процессе производства автомобилей.

Изобретение относится к смазкам, используемым в качестве защитных покрытий металлических деталей, в частности при хранении сельскохозяйственной техники на открытых площадках.

Изобретение относится к смазочным составам, а именно к рабочим жидкостям для гидравлических систем, и может быть использовано для гидравлических систем управления специальной техники и других механизмов, работающих в широком температурном интервале, в частности, для гидравлических систем запорной арматуры газовых магистралей, функционирующих в условиях значительных перепадов температур.

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к составам для приготовления водных эмульсий смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), используемых для механической обработки металлов.

Изобретение относится к технологическим смазкам для холодной объемной штамповки металла. .

Изобретение относится к технологическим смазкам для холодной объемной штамповки металла

Наверх