Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки стекла и других материалов


 


Владельцы патента RU 2475522:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики" (RU)

Изобретение относится к алмазно-абразивной обработке широкого класса материалов, а именно к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), и может быть использовано в оптико-механической, электронной и других отраслях промышленности при шлифовании стекла, керамики, сапфира, кварца, кремния, арсенида галлия, карбида кремния и других материалов. Описана смазочно-охлаждающая жидкость, содержащая мас.%: полиэтиленполиамин 0,05-0,5; фосфорная кислота 0,025-0,25; никель сернокислый 0,0025-0,025; этиленгликоль 0,025-0,25; кальцинированная сода (карбонат натрия) 0,1-1,0; триэтаноламин 0,05-0,5 и вода - остальное. Технический результат - повышение производительности процесса, повышение качества обработанной поверхности, увеличение износостойкости инструмента при алмазно-абразивной обработке стекла и других материалов. 3 табл.

 

Изобретение относится к алмазно-абразивной обработке широкого класса материалов, а именно к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), и может быть использовано в оптико-механической, электронной и других отраслях промышленности при шлифовании стекла, керамики, сапфира, кварца, кремния, арсенида галлия, карбида кремния и других материалов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является состав смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки стекла и диэлектриков (патент РФ № 2062293, МКИ С10М 173/02, 1994 - основное изобретение).

Состав данной СОЖ, мас.%:

полиэтиленполиамин 0,05-0,5
фосфорная кислота 0,025-0,25
никель сернокислый 0,0025-0,025
этиленгликоль 0,025-0,25
вода остальное

Данная СОЖ эффективно работает с различными типами связанного алмазного инструмента на операциях грубого и тонкого шлифования.

Однако данный состав СОЖ имеет следующие недостатки и ограничения:

- невозможность использования данного состава СОЖ при обработке сталей и некоторых других металлов из-за резкой коррозии деталей под воздействием СОЖ;

- невозможность длительного использования и хранения СОЖ из-за быстрого образования грибков;

- не обеспечивает необходимой стойкости режущего инструмента.

Целью настоящего изобретения является улучшение комплекса показателей процесса обработки - повышение производительности процесса, повышение качества обработанной поверхности, повышение износостойкости инструмента при алмазно-абразивной обработке стекла и других материалов.

Поставленная цель достигается тем, что СОЖ, содержащая воду, полиэтиленполиамин, фосфорную кислоту, никель сернокислый и этиленгликоль, дополнительно содержит кальцинированную соду (карбонат натрия) и триэтаноламин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полиэтиленполиамин 0,05-0,5
фосфорная кислота 0,025-0,25
никель сернокислый 0,0025-0,025
этиленгликоль 0,025-0,25
кальцинированная сода (карбонат натрия) 0,1-1,0
триэтаноламин 0,05-0,5
вода остальное

Установлено, что при добавлении в состав СОЖ кальцинированной соды (карбоната натрия) в количестве 0,1-1,0 мас.% при обработке стекла, сапфира, кварца и других материалов обеспечивается увеличение съемов материала на 50-75% практически без увеличения шероховатости обрабатываемой поверхности. Карбонат натрия (NaHCO3) служит для нейтрализации кислых компонентов, а также улучшает моющую способность СОЖ.

Дополнительно в состав СОЖ введен триэтаноламин в количестве от 0,05 до 0,5% в качестве ингибитора коррозии. Эта добавка позволяет не только исключить коррозию обрабатываемых различных металлических деталей, но и предотвращает коррозию металлических деталей шлифовальных станков.

Кальцинированная сода и триэтаноламин выполняют функции ингибиторов коррозии и регуляторов рН среды. Установлено, что при достижении рН значений 9,7-9,8 практически не наблюдается развитие бактерий, образование и рост грибков при длительном использовании и хранении смазочно-охлаждающей жидкости.

Различные составы СОЖ сведены в таблицу 1.

Таблица 1
Составы СОЖ
Компонент Состав, мас.%
1* 2 3 4 5
Полиэтиленполиамин 0,05 0,05 0,05 0,05 0,5
Фосфорная кислота 0,025 0,025 0,025 0,025 0,25
Никель сернокислый 0,0025 0,0025 0,0025 0,0025 0,025
Этиленгликоль 0,025 0,025 0,025 0,025 0,25
Кальцинированная сода - 0,1 0,3 0,4 1,0
Триэтаноламин - 0,05 0,1 0,15 0,5
Вода до 100 до 100 до 100 до 100 до 100
Примечание: 1* - прототип (основное изобретение)

Результаты испытаний различных составов СОЖ при шлифовании стекла ВК7 сведены в таблицу 2. Приведены результаты испытаний СОЖ при тонком шлифовании с использованием связанного пористого алмазного инструмента на органической связке марки РТ20Р1.

Испытания различных составов СОЖ проводили в сравнении с составом 1*, являющимся прототипом. Испытания проводились с использованием шлифовально-полировального станка типа 3ШП-350. Режимы обработки были следующие:

- скорость вращения шпинделя - 80 об/мин;

- удельное давление инструмента на деталь - 0,35 кг/см2;

- количество подаваемой СОЖ - не менее 3 литров в минуту;

- время шлифования в одном цикле - 2 минуты.

Каждый состав СОЖ (табл.1) испытывался при шлифовании не менее 10 штук заготовок. Приведенные в таблицах 2 и 3 результаты испытаний представляют собой среднее арифметическое значение из всех полученных результатов.

Таблица 2
Сравнительные показатели процесса шлифования стекла ВК7 алмазным инструментом РТ20Р1 для различных составов СОЖ
Показатель Состав
1* 2 3 4 5
Удельный съем материала, мкм/мин 3,4 4,2 8,9 7,5 5,4
Шероховатость поверхности, Ra, мкм 2,54 2,65 2,75 2,95 2,83
Относительный износ инструмента, % 1,1 0,8 0,2 0,4 0,7

Сравнительные результаты шлифования различных материалов с применением СОЖ (1* - основное изобретение) и оптимального заявляемого состава СОЖ приведены в таблице 3.

Таблица 3
Сравнительные показатели процесса шлифования различных материалов алмазным инструментом РТ20Р1 для различных составов СОЖ
Показатель Обрабатываемый материал / состав СОЖ
стекло сапфир кварц лангатат
1* 3 1* 3 1* 3 1* 3
Удельный съем материала, мкм/мин 3,4 8,9 0,5 1,3 2,5 3,8 2,8 4,9
Шероховатость поверхности, Ra, мкм 2,54 2,75 0,11 0,08 1,22 1,32 0,360 0,290
Относительный износ инструмента, % 1,1 0,2 2,1 0,6 1,6 0,4 1,4 0,5

Как следует из таблицы 2, соотношение исходных компонентов в составе СОЖ существенно влияет на параметры процесса шлифования. В таблице не приведены результаты испытаний составов СОЖ, содержание компонентов которых выходит за указанные в формуле изобретения пределы. Соответствующие параметры процессов шлифования с данными запредельными составами СОЖ были существенно хуже, чем результаты в таблицах 2 и 3.

На основании результатов испытаний, представленных в таблицах 2 и 3, можно сделать вывод, что новый состав СОЖ имеет перед составом СОЖ прототипа следующие преимущества:

- обеспечивает повышение производительности процесса шлифования на 50-75%;

- обеспечивает возможность высокоэффективного шлифования различных материалов, например всех типов стекол, сапфира, кремния и других полупроводниковых материалов, керамики, сталей и пьезокварца;

- обеспечивает повышение качества обработки за счет уменьшения глубины нарушенного слоя;

- является экологически чистым и безвредным для обслуживающего персонала продуктом;

- не вызывает коррозии обрабатываемых деталей и деталей и узлов шлифовального оборудования;

- обладает антисептическими свойствами, препятствует образованию грибков и биологическому разложению СОЖ.

Сравнение с прототипом показывает, что предлагаемый состав СОЖ обеспечивает значительное повышение производительности, повышение качества обработки и резко снижает износ инструмента.

Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки стекла и других материалов, содержащая воду, полиэтиленполиамин, фосфорную кислоту, никель сернокислый и этиленгликоль, отличающаяся тем, что жидкость дополнительно содержит кальцинированную соду (карбонат натрия) и триэтаноламин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полиэтиленполиамин 0,05-0,5
фосфорная кислота 0,025-0,25
никель сернокислый 0,0025-0,025
этиленгликоль 0,025-0,25
кальцинированная сода (карбонат натрия) 0,1-1,0
триэтаноламин 0,05-0,5
вода остальное


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к полутвердым смазочным материалам, а именно к смазочным пастам универсального назначения, используемым в узлах трения, подшипниках различных промышленных машин, механизмов, приборов и бытовых устройств, и обеспечивает увеличение ресурса их работы, а также к способам получения таких материалов.

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), обеспечивающим процессы абразивной и лезвийной обработки черных металлов в машиностроении. .
Изобретение относится к химическим веществам, а именно к смазочно-охлаждающим технологическим средам (СОТС) для обработки цветных металлов. .
Изобретение относится к химическим веществам, а именно к смазочно-охлаждающим технологическим средам (СОТС) для обработки серебра и серебряных сплавов. .
Изобретение относится к области механической обработки металлов резанием, шлифованием и давлением конструкционных сталей, а также очистки цеховых, складских помещений и мытья рук цеховых рабочих, обслуживающего персонала.
Изобретение относится к составам СОЖ и может быть использовано в прокатном производстве на дрессировочных станах при влажной дрессировке оцинкованных стальных лент, на скоростных линиях перед пассивацией.

Изобретение относится к синтетическим смазочно-охлаждающим жидкостям для механической обработки металлов и может быть использовано на машиностроительных предприятиях различных отраслей народного хозяйства.

Изобретение относится к полутвердым смазочным материалам, а именно к смазочным пастам универсального назначения, используемым в узлах трения, подшипниках различных промышленных машин, механизмов, приборов и бытовых устройств, и обеспечивает увеличение ресурса их работы, а также к способам получения таких материалов.
Изобретение относится к получению и составам эмульсолов на основе минеральных масел (нефтепродуктов) и может быть использовано для смазки металлических форм при изготовлении бетонных и железобетонных изделий.

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), обеспечивающим процессы абразивной и лезвийной обработки черных металлов в машиностроении. .
Изобретение относится к химическим веществам, а именно к смазочно-охлаждающим технологическим средам (СОТС) для обработки цветных металлов. .
Изобретение относится к химическим веществам, а именно к смазочно-охлаждающим технологическим средам (СОТС) для обработки серебра и серебряных сплавов. .
Изобретение относится к области механической обработки металлов резанием, шлифованием и давлением конструкционных сталей, а также очистки цеховых, складских помещений и мытья рук цеховых рабочих, обслуживающего персонала.
Изобретение относится к созданию композиционного антифрикционного твердого смазочного покрытия. Композиция антифрикционного твердою смазочного покрытия содержит дисульфид молибдена, азотную кислоту, фосфорную кислоту, азотнокислое серебро, оксид меди, дополнительно содержит тетраэтилтиурамдисульфида медный комплекс, суспензию фторопласта Ф-4Д и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: дисульфид молибдена 50-56; тетраэтилтиурамдисульфида медный комплекс 4-8; азотнокислое серебро 2-4; азотная кислота 3-7; фосфорная кислота 10-12; оксид меди 1-3; суспензия фторопласта Ф-4Д 13-15; вода остальное. Технический результат - покрытие обладает низким коэффициентом трения, коэффициентом трения покоя и высокой износостойкостью. 2 табл., 7 пр.
Наверх