Brevet FR2000665A1 — publié le 19690912

La présente invention a ;our objet des compositions liquides pouvant être utilisées dans le travail des métaux possédant la propriété de supporter de fortes charces pendant des opérations de coupe au trépan, de fraisage, de perçage et d'alésage. 5 L'invention se rapporte en particulier aux solution;-, non hàileuses et qui, généralement ne sont pas miscibles à l'huile, mais, éventuellement, misaibles à lfeiu. H est "bien connu que, pour travailler le métal au moyen de machines- 10 outils, on utilise des émulsionB d'huiles dans l'eau, de type laiteux. * Ces émisions sont obtenues par adjonction aux huiles minérales, de produits émulsifiants, naturels ou synthétiques. On sait aussi que la stabilité et l'aspect de l'émulsion dépendent du type de l'émulsion lui-même, à savoir que si les particules la conatiturnt 15 sont grandes, l'émulsion a un aspect très laiteux, et que si l'on diminue la taille des particules, on obtient des émulsions plus transparentes, jusqu'au point où, en agissant de façon appropriée sur la qualité et 1~ quantité des agents émulsifiants, on obtient des émulsions ayant l'aspect de véritables solutions, à savoir parfaitement transparentes. 20 Ce type d'émulsions est généralement obtenu avec lee huiles dites so- lubles. Ces huiles sont employées en proportions qui sont généralement comprises entre 2 et 5% pour les opérations de rectification ou, de toute manière, pour toutec les opérations où les parties en mouvement doivent être visi-25 bles. Les huiles émulsionnables, concernant à la fois les produits d'aspect laiteux et les huiles dites solubles, doivent contenir, outre les agents émulsifiants, beaucoup d'autres additifs, dont chacun remplit une fonction particulière, tels que les additifs anti-rouille qui doivent être utilisés 30 pour éviter qu'après avoir fonctionné, la machine, au repos, ne se rouille aux points mouillés par l'émulsion: . Chacune des émulsions ou solutions d'huile doivent donc remplir un rôle de protection des métaux. En dehors des produits huileux indiqués ci-dessus, qui sont disponibles 35 sur le marché, on peut trouver de véritables solutions de sels dans l'eau, généralement désignées du terme de solutions chimiques de coupe. Ces solutions qui possèdent aussi des propriétés anti-rouille à de très faibles concentrations, et qui contiennent des sels de diflerentes natures, sont diluées dans l'eau et généralement utilisées pour les opérations de 40 coupe, dans lesquelles l'opérateur doit observer continuellement la zone de 69 01297 2 2000665 l'élément sur lequel il{travaille. - Ces types de produits sont utilisés en grande quantité par toutes les industries mécaniques et métallurgiques, car ils ont, finalement une action refroidissante et anti-rouille pendant le travail, mais leur action ■ 5 anti—usure et anti—soudage dans la zone de contact de la pièce travaillée avec l'outil est trop modérée. Pour cette raison, si le travail est très difficile, comme dans le cas de coupe très profonde au trépan, ou des opérations de perçage, des huiles spéciales sont généralement employées. 10 Même si le pouvoir de refroidissement de ces huiles compara tivement inférieure., à ««lsi des émulsions et à celui des solutions, il est très important que les propriétés anti-usure et extrême pression des huiles, soient plus marquées, afin de supporter les charges les plus élevées qui pourraient être constatées aux points de contact entre la pièce travailla lée et l'outil. La présente invention a pour objet la réalisation d'une composition liquide, miscible à l'eau, utilisable pour la coupe des métaux, qui, tout en gardant les bonnes qualités de refroidissement des compositions basées sur l'eau, permettent, gr£ce aux sels qu'elles contiennent, quand on les utilise 20 seules, d'atteindre, à"la maohine 4 billes", des charges de soudage aussi élevées que celles obtenues avec les huiles de coupe. Cette composition liquide peut être diluée dans l'eau en toutes proportions, et on obtieht ainsi des solutions chimiques qui peuvent supporter des charges élevées supérieures à celles que supportent les émulsions d'huile et les solutions 25 chimiques classiques pour coupe. On a découvert maintenant que de telles compositions liquides peu— ' vent être obtenues et sont constituées par des glycols, des polyols, des polyglycols, des alcools et liquides miscibles à l'eau, dans lesquels sont dissous des sels métalliques alcalins et des sels métalliques alcalino-30 terreux, du type comprenant les sulfites, hyposulfites, borates, perborates, tétraborates, avec les sels de molybdène et principalement le molybdate d' ammonium. Une composition particulièrement avantageuse se compose de molybdate d'ammonium, d'hyposulfite de soude et de tétraboTate de soude, avec du ni— ?5 trite de soude et de l'acétate de soude comme agents anti-rouille. Le mécanisme d'action de ces liquides est assez simple et il est facile de l'essayer, au moyen de la "machine à 4 billes". Un tel mécanisme peut être attribué principalement à la formation d'un composé sulfuré du type sulfure par réaction des produits de la jrésen-4|0 te invention. bad original 69 01297 3 2000665 A titre d'exemple, sont représentés ci-dessous des graphiques "charge -usure" effectués à l'aide deHla machine 4 billes selon la"méthode "6503 dè la Fed — Test Methoà S.T.D. Ha - 791 a "> en utilisant différentes compositions. % Des exemples d'essais effectués selon la présente invention et d'es sais effectués avec des compositions classiques sont donnés ci-dessous. Il sera ainsi facile de comparer les compositions de coupe déjà connues avëc celles qui sont revendiquées dans la présente demande. E_X_E_M_P L_E_ I 10 Lé graphique;da la figure 1 permet d'évaluer les propriétés extrême pression, d'une émulsion à 3>» d'huile émulsifiable classique- Sur ce graphique est représentée, dans sa partie inférieure, une ligne continue qui porrespond à la déformation élastique avec une charge statique supportée par les tilles (ligne de HERTZ).. A la partie supérieure une ligne courte 15 correspond à l'usure supportée par les billes au bout d;*une minute, avec des charges dynamiques (à l.JOO tours - minutes) lorsqu'on fait varier la charge.. Le graphique donne, à'ilouble échelle logarithmique, en abcisse, les chargeb appliquées en Kg, et en ordonnées les diamètres de3 rayures en 20 millimètre» . „ 2. • C;'S La charge maxima au—dessous de laquelle on évite de grippage est de 70 Kgsj la pression spécifique avec une charge maxima au-dessous de laquelle on évite le grippage est de I.65O Kg/cm2. La charge de soudage est de 20 Kg. 25 Les explioations et définitions de caractère général données jour le graphique de l'exemple 1, sont applicables aussi à tous les graphiques des exemples suivants. - EXEMPLE 2- Lè"graphique de la figure 2 donne l'évaluation des propriétés extrêrae- 30 pression"4d'une solution chimique contenant 2> d'eau. La charge maxima au—dessous de laquelle on évite le grippage e -.t de 60 Kg; la pression spécifique au-dessous de laquelle on ôvlte le grippage est dé 16.110 Kg/cra2 •, la charge de soudage est de 110 Kg. ' - ■ — S X E t L iS 3 — 35 Le graphique de la figure 3 permet d'apprécier les qualités extrême- pression d'une huile soluble pour une proportion de 2cp en poids dans l'eau. La charge maxima au—dessous de laquelle on évite le grippage est de 60 Kg; la pression spécifique avec une charge maxima au-dessous de laquelle 69 01297 4 2000665 le grippage est évité est de 17«690 Kg/cra2. La charge de soudage est de 120 Kg. - _E_X_E_>: _4_= - Le graphique de la figure 4 donne l'évaluation des qualités eytrême-5 pression d'une huile de coupe du type de chlorure de soufre. La charge maximale au-dessous de laquell^tm s'évite le grippage est de 55 Kg. La pression spécifique avec une charge maxima au-dessous de laquelle le grippage est évité est de 17.870 Kg/cm2. 10 La charge de soudage est de i20 Kg. E__X_E_M_P_L_ÏÏ_= J? Le graphique de la figure 5 permet d'évaluer les propriétés extrême-pression d*une solution de 55^ de borax, 5cfi> d'hyposulfite de soude et 1% de nitrite de soude dans l'éthylène glycol. 15 La charge maxima au-dessous de laquelle on évite le grippage est de 30 Kg. La pression spécifique avec une charge maxima au—dessous de laquelle on évite le grippage est de 10..200 Kg/om2. Il n'y a pas de soudage. - EXEMPLE 6 — 20 Le graphique de la figure 6 donne l'évaluation des qualités d'extrême -pression d'une solution à 5^ de molybdate d'ammonium, 5> d'hyposulfite de soude, 5?b de borax et 1% de nitrite de soude dans de l'éthylène glycol. La charge maxima au-dessous de laquelle on évite le grippage est de 60 Kg. La pression spécifique avec une charge maxima au—dessous de laquelle 2ï on évite le grippage est de 19.5°0 Kg/cm2 La charge de soudage est de 720 Kg. -EXEMPLE 7 Le graphique de la figure 7 permet d'évaluer les qualités d'extrême -pression de l'éthylène glyool. 30 La charge maxima au—dessous de laquelle on évite le grippage est de 30 Kg. La pression spécifique avec une charge maxima au-dessous de laquelle on évite le grippage est de 14.320 Kg/cm2. La charge de soudage est de 120 Kg. -EXEMPLE 8 35 Le graphique de la figure 8 permet d'évaluer les qualités d'extrême -pression d'une solution à 5>» de molybdate d'ammonium dans de l'éthylène-glycol. 69 01297 2000665 La oharge maxima au-dessous de laquelle on évite le grippage est de 40 Kg. La pression spécifique avec une charge maxima au-dessous de laquelle on évite le grippage est de 16.050 Kg/cm2. 5' La charge de soudage est de 280 Kg. .-EXEMPLE" 9- Le graphique de la figure 9 permet l'évaluation des qualités d'extrême pression d'une solution à 5% de borax et 1% de nitrite de soude dans de l'éthylène glycol. 106 La charge maxima au-dessous de laquelle on évite le grippage est de 30 Kg. La pression spécifique avec une charge maxima au-dessous de laquelle on évite le grippage est de 7.700 Kg/cm2, 15 La charge de soudage est de 300 Kg. - EXEKPLE 10 - Le graphique de la figure 10 permet l'évaluation des propriétés d'extrême-pression d'une solution à 5'/= de borax dans de 1'éthylène-glyool. La charge maxima au-dessous de laquelle est évité le grippage est 20 de 30 Kg. 1. La pression spécifique avec une charge maxima au-dessous de laquelle on évite le grippage est de 8,140 Kg/cm2. La charge de soudage est de 300 Kg. -EXEMPLE 11 25 Le graphique de la figure 11 permet d'évaluer les qualités d'extrême pression d'une solution à 5% d'hyposulfite de soude dans de 1'éthylène-glyool. La charge maxima au—dessous de. laquelle on évite le grippage est de 40 Kg. La pression spécifique ave.c une charge maxima au-dessous de laquelle 30 on évite le grippage est de 10.270 Kg/cntë. La charge de soudage est de 300 Kg. — EXEMPLE 12 - Le graphique de la figure 12 permet d'évaluer les qualités d'extrême-pression d'une solution à 2,5p en poids de molybdate d'ammonium, 2,5 ,, en 35 poids d'hyposulfite de soude, 2,5 y» en poids de borax, 0,5% en poids de nitrite de sodium, 42% en poids d'cthylène - glycol et 50% en poids d'eau. L'usure est très limitée et la charge de soudage est de 450 Kg. 69 01297 6 2000665 -EXEMPLE 13 Le graphique de la figure 13 permet d'évaluer les qualités d'extrême-pression d'une solution à 1,25 % en poids de molybdate d'ammonium, 1,25 % en poidB d'hyposulfite de soude, 1,25 % en poids d'éthylène glycol et 75/-> 5 en poids d'eau. L'usure est encore suffisamment limitée et la charge de soudage est de 400 Kg. Les graphiques 5 et 6 représentent les courbes typiques de l'optimum que l'on peut atteindre avec les nouveaux liquides préparés selon 1* 10 présente invention, tandis que les graphiques 7> 8, 9, 10, 11, indiquent le comportement des constituants pris séparément. Les graphiques 12 et 13 donnent une idée du comportement des liquides qui font l'objet des revendications quand ils sont dilués avec de l'eau. 69 01297 7 2000665 - REVENDICATIONS - 1 / - Compositions de coupe à "base de glycols, de polyglycols, d'alcools et de liquides miscibles à l'eau, dans lesquels sont dissous des sais de métaux alcalins, des sels dé métaux alcalino-terreux et / ou 5 des sels d'anatonium constitués par des molybdates, de préférence du molybdate d'ammonium, des hyposulfites, des borates, des acétates, de préférence de sodium, ohacun de ces composants se trouvant dans un® proportion allant de 0,5 à 10 % en poids. 2 / - Compositions de coupe selon la revendication I, caractérisées 10 en ce que ces compositions peuvent être diluées dans l'eau dans une proportion pouvant atteindre l/3.