Смазочно-охлаждающая жидкость для абразивной обработки материалов на основе стекла
Применение синтетического моющего средства Сюрприз, содержащего , мае.%: Оксиэтилированные жирные спирты6-8 Алкштмоносульфаты tO-12 bfeuia синтетических жирных кислот5-5,4 Триполифосфат натрия 25-26 Метасиликэт натрия 1,2-1.4 . Карбоксиметилцеллюпоза t-1,2 Соль поваренная 3-6 Вода Остальное (Л в качестве смазочно-охлаждающей жидкости для абразивной обработки материалов на основе стекла. ф ;о 4 . Од
СОЮЭ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
„„SU„„997446
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
5-5,4
25-26
1,2-1.4
t-1, 2
3-6
Остальное
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3290784/23-04 (22) 20.05.81 (46) 30.06.85. Бюп. У 24 (72) В.В.БУРмистРов, Л.П.Кала@атова и В.M.Ãîìîí (71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 621.892:621.7.016.3 (088.8) (56) 1.Худобин Л.В. СОЖ для обработки инструментами нз сверхтвердых материалов."Синтетические алмазы", tt 5, 1977.
2.Авторское свидетельство СССР
В 140937» кл. С 10 М t/38, 196t.
З.Авторское свидетельство СССР
У 253284, кл. С 10 И 3/04, 1970 (прототип).
4.Кузнецов В.Д. Поверхностная энергия твердых тел. И., Гостехиздат, 1954, с. 173-174.
g(51) С 10 М 173/00 // (С 10 И 173/00, 125:18, 125:24, 125:26, 129:16у
129:401 135: 10, 145:40) (54) СИАЗОЧНО-ОХПЮКДАИЩАЯ ЖКЦКОСТЬ
ДЛЯ АБРАЗНВНОИ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ
НА ОСНОВЕ СТЕКЛА. (57) Применение синтетического моющего средства "Сюрприз", содержащего, мас.X:
Оксиэтилированные жирные спирты 6-8
Алкилмоносульфаты t0-12
Иьша синтетических жирных кислот
Триполифосфат натрия
Метасиликат натрия
Карбоксиметилцеллвпоза
Соль поваренная
Вода в качестве смазочно-охлаждающей жидкости для абразивной обработки материалов на основе стекла.
997446
Изобретение относится к алмазно- абразивной обработке материалов на основе стекла, а именно к смазочноохлаждающим жидкостям (СОЖ), используемым при обработке стекла и ситаллов (стекло-кристаллических материалов} абразивным и алмазным инструментом.
Известны смазочно-охлаждающие жидкости, применяемые при механичес- 10 кой обработке материалов на основе стекла, представляющие собой водные растворы, в которые могут быть добавлены специальные присадки типа триэтаноламина, смачнвателя ОП-7, ОП-10, никеля сернокислага, буры, нитрита натрия, кальцинированной содь!, тринатрийфасфата и др. — в различных концентрациях (1 ).
Известны также водные растворы 2О эмульсолав„ создаваемых на основе минеральных масел, эмульгаторов и икгибиторов коррозии. Примером могут служить эмульсол НГП-205, содержащий в своем составе, мас.К: сульфанат натр!!я 10 — 12; нитрит натрия
О, 5:- грп!!!атр!!йфосфат О. 5, кальпинированную соду 5; масло AC-б и вода остальное Г2 1, и эмульсол ЭМУС,имеющий следующий состав, мас.h: нейтрализзванные тринатрийфасфатам нефтяные сульфокислоты 60-70; глицерин и/ irm l(ep 0cHH 0" ) О - кал ьциниразан ная сода 3-5,,". вада ас-альнае 3 1, Нали чие в смаз очко-охлаждающих жидкостях непалярных добавок (нефтяные и натуральные масла,;-(ерасин и т.д.! противоположных па сваей физика-химической структуре абра— батываемаму материалу. — веществу .G полярному, снижает диспергирующее воздействие среды и приводит к расту размеров дефектов В припазерх ностном слое, вызванных обработкой, что отрицательно сказывается на качестве и прочностных характеристиках изделий. Кроме того, наличие масляных ко!и!онентов в составе смазочноохлаждающих жидкостей требует в большинстве случаев промывки и обезжиривания деталей перед последующими финишньыи операциями обработки или перед подачей готового изделия, что приводит к увеличению затрат вспомогательного времени и вероятности появления дополнительных царапин и заколов на поверхности изделия.
I жирных кислот
Триполифосфат натрия
Метасиликат натрия
Карбоксиметилцеллюлаза 1-1,2
Соль поваренная 3,0-6,0
Рода Остальное в качестве СОЖ для абр" çèâíîé обработки материалов на основе стекла.
Моющее средство Сюрприз" используется как стиральный порошок для тканей (ОСТ 6-15-543-741.
5-5,4
25-26
1, 2-1,4
Моющее средство в приведенном составе используется в качестве СОЖ как готовый праду (т, без изменения технологии его производства. Использование моющего средства в качестве
СОЖ для механической обработки стекломатериалов стало возможным, благодаря обнаруженному влиянию поверхностно †активн веществ, входящих в состав средства, в частности, оксиэтилированных жирных спиртов, алкилмоносульфатов и метасиликата натрия, содержащего группу SiOg u являющегося по структуре родственным обрабатываемому материалу, на возрастание диспергирующей способности СОЖ. В свою очередь это приводит к повышению производительности и качества обработки.
Применяемые смазочно-охлаждающие жидкбсти многокомпонентны и приготовление их непосредственно на предприятии, на котором осуществляется обработка стекломатериалов, требует помимо наличия веществ, входящих в состав жидкостей, дополнительных затрат на их приготовление, хранение и контроль качества. Все это сдерживает применение эффективных смазочно-охлаждающих жидкостей при обработке названных материалов и увеличивает стоимость обработки.
Цель изобретения — создание смазочно-охлаждающей жидкости, повьппающей качество абразивной обработки материалов на основе стекла за счет повьппенной диспергирующей способности жидкости при сокращении материальных затрат на ее приготовление.
Эта цель достигается применением синтетического моющего средства
"Сюрприз", содержащего, мас.7:
Оксиэтилированные
KHpH6Ie CHHpTbl 6-8
Алкилмоносульфаты l 0-12
Иьлла синтетических
99744
Синтетическое моющее средство
"Сюрприз", как технологическая среда для абразивной обработки стекломатериалов, испытывалась в лабораторных и производственных условиях.
Перед непосредственным употреблением при обработке готовится .0,51,5Х-ный водный раствор моющего средства "Сюрприз", для получения которого средство, взятое в нужном 10 весовом соотношении, заливается во,дой комнатной температуры и перемешивается до полного растворения всех компонентов.
В табл. 1 приведены составы СОЖ l5 при изменении концентрации компонентов. У
Для сравнения результатов испытаний предлагаемой СОЖ были взяты растворы эмульсолов НГЛ-205 (СОЖ У 10) 20 и (СОЖ У 11) соответственно 5 и
4Х-ной концентрации.
Испытания СОЖ проводились на операциях шлифования технического стекла свободным абразивом и алмазного 25 шлифования технического стекла и . ситаллов.
При механической обработке стекла и материалов на его основе, веществ хрупких по своей природе, первосте- 30 пенное значение приобретают диспергирунщие свойства смазочно-охлаждающих жидкостей. В результате исследований оппределялась диспергирующая способность испытуемых сред по отношению к алюмо-силикатному техническому стеклу. Для этой цели был использован метод взаимного шлифования (4 j. Диспергирукщая способность смазочноохлаждающих жидкостей определялась 40 величиной коэффициента диспергирующей спосбности К равного отношению объема материала, сошлифованного в единицу времени в испытуемой СОЖ, к объему материала, сошлифованному 45 за то же время при обработке всухую
Ч
К =— а м, 1 где V — величйна объема материала, 1 сошлифованного за 1 мии, з0 в испытуемой среде;
Ч вЂ” величина объема материала, Ю сошлифованного за 1 мин всухую °
Экспериментально определялось вли- 5 якие смазочно-охлаждающих жидкостей на производительность шлифования и качество обработанной поверхности
6 4 при шлифовании технического алюмосиликатного стекла свободным абразивом и при плоском шлифовании технических стекла и ситаллов алмазным инструментом. В качестве свободного абразива использовался порошок элек- трокорунда нормального зернистостью
Ф 10.
При алмазном шлифовании инструментом служил алмазный чашечный круг АЧК-А на связке N1 зернистости
125/100 концентрации 100Х. Давление в зоне шлифования поддерживалось постоянным и составляло 0,4 MIa, Скорость шлифования V = 20 м/с.
Смазочно-охлаждающая жидкость пода-, валась в зону шлифования поливом в объеме 8-10 л/мин.
Качество обработанной поверхности характеризовалось величиной Qg(шероховатостью поверхности,в мкм),измеря-. емой на профилографе-профилометре модели 201, а также изменением величины среднего дефекта, вызванного обработкой, на различных глубинах залегания относительно обработанной поверхности. Для этого использовался метод капиллярной люминесцентной дефектоскопин в сочетании с послойным травлением обработанных образцов.
Размеры дефектов в плоскости травления определялись с помощью люминесцентного микроскопа ЛОИАИ-И-З. Названный метод позволяет обнаружить дефекты величиной до 1 мкм.
Результаты испытаний СОЖ представлены в табл. 2-4. В таблице 2 приведены значения параметров, характеризующих процесс шлифования технического стекла свободным абразивом в испытуемых средах.
Как видно из таблицы 2, диспергирующая способность предлагаемой смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ
1-9) на 25Х вьппе, чем у водного раствора НГЛ-205 (СОЖ Р 10) и íà 16Х вьпне, чем у "ЭИУС" (СОЖ В 11). В соответствии с этим получено повышение производительности процесса шлифования свободным абразивом в рекомендуемой среде по сравнению с использованием 5Х-ного водного раствора НГЛ-205 на 16Х и водного раствора "ЭМУС" — на 7%. Шероховатость обработанной поверхности при использовании всех рассматриваемых смазочно-охлаждающих жидкостей остается в пределах одного класса. Но при
99744б этом картина изменения среднего размера дефекта, вызванного обработкой, по мере увеличения глубины залегания от уровня обработанной поверхности существенно разнится. Так на глубине травления 215 мкм средний размер единичного дефекта при обработке в средах СОЖ - 1-9 в 1,5 раза меньше, чем при обработке в среде СОЖ Р IC. Соответственно во столько же раз разнятся трудоемкости последующих доводочных операций при условии устранения на них дефектов, вызванных предшествующей обработкой.
В табл. 3 приведены результаты шлифования технического алюмо-силикатного стекла алмазным инструментом, в табл. 4 — шлифования технического ситалла алмазным инструментом.
При шлифовании технических стекла и ситалла алмазным инструментом производительность процесса обработки в случае применения водных растворов средства "Сюрприз" (СОЖ Р 1-9) и эмульсолов БГЛ-205 (СОЖ Р 10) и
"ЗИУС" (СОЖ h" 11) практически одинакова. Бероховатость поверхности
lipI использовании смазочно охляжда ющих жидкостей., не содержащих масляные добавки 140 мкм меньше дефекта, полученного при обработке в среде СОЖ 8 - 11 в 5 раз и в среде СОЖ М t0 в 4 раза, а на глубине 220 мкм — соответственно в 2 и в 1,5 раза. При алмазном пшифовании ситалла 5 (табл. 4) на глубине 140 мкм, средний размер единичного дефекта при обработке в средах СОЖ h- 1-9 по сравнению с размером дефекта, полученным в результате обработки ситалла с применением масляных СОЖ (СОЖ N - 10 и СОЖ Ф 11) меньше в 10 раэ. На глубине 220 мкм это соотношение составляет 2-3,5 раза. При шлифовании технических ситаллов наличие в смазочно-охлаждающих жидкостях неполярных добавок (СОЖ Р 10, СОЖ N - 11) приводит к резкому увеличению размеров единичных дефек20 тов, обусловленных обработкой, по сравнению с чисто полярными СОЖ практически на всех уровнях травления. Таким образом, применение в качестве смазочно-охлаждающей жидкости водного раствора синтетического моющего средства Сюрприз" на операциях алмазно-абразивной обработки технических стекла и ситаллов взамен существующих жидкостей позволяет добиться следующих технических показателей; повьппения качества абразивной обработки стекломатериалов за счет ц уменьшения размеров дефектов в объеме поверхностного слоя в t,5-3 раза по сравнению с применяемыми средами при повьппении производительности процесса шлифования стекла свободным 10 абразивом на 1б и сохранении уровня производительности алмазного шлифования стекла и ситаллов. Уменьшение дефектности обработанной поверхности способствует пропорциональному сни45 жению трудоемкости последующих доводочных операций, улучшению эксплуатационных характеристик иэделий в частности, прочностных. 997446 В состава СОЖ Наименование компонентов 6,0 10,0 0,5 5,0 1,0 25,0 1,5 1,2 1,0 3,0 До 100 Вода 7,0 5,2 0,5. 25,5 1,0 1,3 f 5 4,5 До 100 Вода 8,0 12,0 5,4 Состав предлагаемой СОЖ (моющее средство "Сюрприз") Оксиэтилированные жирные спирты Алкилмоносульфонаты Иыпа синтетических жирных кислот Триполифосфат натрия Иетасиликат натрия Карбоксиметилцеллюлоза Соль поваренная Оксиэтилированные жирные спирты Алкилмоно сульфаты Иыла синтетических жирнык кислот Триполифосфат натрия Иетасиликат натрия Карбоксиметилцеллюлоза Соль поваренная Оксиэтилированные жирные 1 спирты Алкилмоносульфонаты Иыла синтетических жирных кислот 7.-ное содержание в составе . Содержание средства "Сюрприз" в водном растворе, Х 8 лица 1 СОЖ Ф 1 СОЖ В 2 СОЖ 9 3 СОЖ94 СОЖФ 5 СОЖА 6 997446 Продолжение таблицы 1 Состав предлагаемой СОЖ (моющее средство "Сюрприз" ) Ф состава СОЖ Х-ное содержание в составе Наименование компонентов растворе, Х Триполифосфат натрия Иетасиликат натрия 26,0 1,0 Карбоксиметилцеллюлоза 1,5 Соль поваренная 6,0 До 100 Таблица 2 Результаты шлифования технического стекла свободным абразивом в испытуемых средах. к> Производи— СОЖ тсльность шлифования ШерохоСредний размер единичного дефекта, мкм на глубине залегания от уровня обработанной поверхности, мкм ватость поверхности, мкм мм /мин 115 175 195 215 ности, К„ ! 13,3 26,6 25,3 14, 1 46,0 3,24 Зб0 27,0 24,6 14,0 13,2 48,0 3,28 1,95 13,3 26,8 25,1 14,2 47 >Î 1,96 3,26 372 3,27 24 9 26 5 13>4 13,1 45,3 1,86 368 13,9 25,2 14,7 23,6 37i 46,2 22,4 21,8 14,1 13,2 45,8 3,24 1,95 370 13,4 3,25 46,3 - 24,8 23,4 14,5 1,94 13,6 25,6 47,2 3,27 1,96 372 13,4 27,1 3,28 48,0 1,95 320 18,4 34,9 45,2 3,56 1,56 3,42 47,4 43,6 35,2 32,7 22,9 1,64 Коэффициент диспергирующей способСодержание средства CIOpBpH9 в водном 25,4 13,8 26,0 14, О 29,5 20,4 СОЖ Ф 7 СОЖ У 8 СОЖ Р 9 997446 Таблица 3 Результаты шлифования технического стекла алмазным инструментом в испытуемых средах. Применяемые СОЖ Шероховатость поверхности мкм 220 160 140 20 15,3 4,2 15,2 . 4,6 2660 26,1 1,38 28,2 24,1 1,39 27,0 2720 4,8 16,0 23,6 26,5 2685 28,8 15,4 28,4 26,8 1,39 4 2730 5 2690 4,2 15,8 23,2 1,40 27,1 2685 26,5 1,36 4,8 24,0 2695 15,5 28,0 4,6 23,2 1,40 15,4 26,6 2700 24,0 1,35 2680 28,7 18,2 2680 6,3 88,1 32,4 2,10 128, 9 53,4 2,00 20,6 2750 9,3 Таблица 4 Результаты шлифования технического ситалла алмазным инструментом в испытуемых средах. Шерох тость Применяемые СОЖ поае ност 140 мкм kE ° 23,7 - 25,6 5,0 11,0 1,25 1090 23,8 25,7 4,6 4,8 10,9 1090 1,27 26,0 1085 4,9 1,26 5,! 23,0 4,9 25,4 10,5 23,4 1,24 1070 4,6 5,0 11,2 25,8 23,8 1О8О 1,25 5,2 26,0 23,2 1,24 1080 4,7 5,4 1 1,"3 25,6 1,27 1090 IIpoHsBoдительность шлифования, мм /мин Производительность шлифования, ммз /мин Средний размер единичного дефекта, мкм на глубине залегания, мкм Средний размер единичного дефекта, мкм на глубине залегания, мкм 997446 14 Продолжение табл. 4 13 авюаа»»ю«»»»» «»« наводи- Шерохова вность тость нфования, поверх/мин ности, 140 20 60 мкм ! 4,6 5,0 5 0 5,2 1084 1,76 25,1 17,6.28,8 1095 1,92 Редактор С.Титова Техред М.Надь Корректор М.Пожо Заказ 4498/3 Тираж 546 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 Приме няемые СОЕ 1080 1,26 1,28 Средний раэмер единичного дефекта, мкм на глубине эалегания, мкм 23,6 25,2 10,8 tu 23,8 25 8 11 2 29,0 98, 4 104, 1 30 5 100 2 1253
