КОНЦЕНТРАТ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ
LUBRICANT COOLANT CONCENTRATE FOR MACHINING OF METALS

Изобретение относится к концентратам смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и может быть использовано в различных отраслях металлообрабатывающей промышленности для повышения стойкости металлорежущих инструментов.
Известны различные концентраты для приготовления водных эмульсий и растворов, состоящие из масел, неорганических и органических соединений и поверхностно-активных веществ (ПАВ) [1-3].
Наиболее экологичными представляются безмасляные водорастворимые СОЖ. К ним можно отнести смазочно-охлаждаюшие жидкости «Модос» (ТУ 2422-003-76664814-2005) (на основе этиленгликоля и триэтаноламина); «К-1» (ТУ 0258-001-53511781-2001) (на основе солей жирных кислот); «МГД-11» (ТУ 10РФ561-90) (на основе омыленного гудрона от дистилляции жирных кислот).
Стойкость металлорежущих инструментов при использовании подобных СОЖ остается недостаточно высокой. Кроме этого необходимо использовать воду общей жесткости 2-7 мг-экв/л при значении рН 5,2-7,0, что существенно снижает экономичность их использования и широту применения (в связи с подготовкой воды).
Более перспективными представляются концентраты СОЖ, реализующие в зоне резания режим избирательного переноса. К подобным высокоэффективным СОЖ относится водоэмульсионная СОЖ, приготавливаемая на основе концентрата, содержащего ПАВ (омыленный гудрон), а также салицилальанилинат или ацетат меди (доноры ионов Cu2+) и салицилальанилин (лиганд поверхностных комплексов) в весовом соотношении 1:1 и 1,5:1 для ацетата 25, меди (SU 727674, опубл. 15.04.1980 г., кл. С10М 3/28)
Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов (RU 2368651 С1, опубл. 27.09.2008 г., кл. С10М 173/00, С10М 177/00, C10N 40: 22). Данный концентрат СОЖ содержит в %:
жировые гудроны
30
гидроксид натрия (NaOH)
2,5-3,5
жидкое стекло
0,5-1,0 (по сухому остатку)
полиметилсилоксановая жидкость
0,05-0,1
вода
64,4-66,95
Данный концентрат СОЖ готовят следующим образом: неомыленные отходы масложировой промышленности нагревают до температуры 25-52°С, после чего их загружают в реактор, в котором температуру доводят до 102-107°С и производят реакцию омыления при температуре 102-107°C в течение 60-90 мин. Затем перекачивают реакционную массу в ректор-нормализатор, добавляют жидкое стекло, разбавляют горячей водой до требуемой концентрации и охлаждают полученную эмульсию до 80°C, затем дополнительно вводят полиметилсилоксановую жидкость, при этом количество улучшающих добавок не превышает 3% от количества основного вещества.
Однако стойкость инструментов при использовании этой жидкости все же остается недостаточно высокой. При этом сохраняются высокие требования к воде при разбавлении концентрата, имеет место недостаточная экологическая чистота отработанной эмульсии (производные анилина и ПАВ) и нестабильность рабочего раствора при хранении (гидролиз соединений меди с образованием осадков).
Целью настоящего изобретения являются повышение стойкости металлорежущего инструмента, улучшение моющей способности, возможность разбавления концентрата водой любой жесткости и стабильности при хранении раствора СОЖ и ее концентрата.
Поставленная цель достигается тем, что концентрат СОЖ для механической обработки металлов создается на основе электрохимически синтезированного, активированного, водного, католитного раствора, который за счет изменения структуры воды обеспечивает синергизм взаимодействия составных компонентов СОЖ на молекулярном и ионном уровнях, что ведет к улучшению эксплуатационных характеристик СОЖ в части чистоты обрабатываемой поверхности, стойкости режущего инструмента, моющей способности, стабильности раствора при хранении.
Данный концентрат СОЖ содержит в мас. %:
Электрохимический активированный католит (с ОВП ϕ≤-300 мВ и pH≥11,5)
96÷98
Ингибитор коррозии – Гексамин
0,3÷2
Поверхностно-активное вещество - Карбоксипав АФ 6.35
0,5÷2
Технология приготовления концентрата СОЖ в расчете на 1000 мл заключается в следующем:
- Электрохимический активированный католит, полученный на установке для синтеза активированных водных растворов (СТЭЛ-10Н-120-01) в количестве 997 мл смешивается с 1,5 г Гексамина.
- После полного растворения ингибитора коррозии в полученный раствор добавляется ПАВ Карбоксипав АФ 6.35 в количестве 1,5 мл.
- Полученный раствор хорошо перемешивают до полного растворения компонентов.
Стабилизация концентрата СОЖ обеспечивается гидроксильными группами, Электрохимический активированный католит, имеющий ОВП ϕ≤-300 мВ и (pH≥11,5).
Физико-химические свойства Концентрата СОЖ приведены в таблице 1.
При промышленном применении данный концентрат разбавляется водопроводной водой любой жесткости и применяется в виде 1,5-3,0% водного раствора в зависимости от типа станочного парка.
Испытание раствора СОЖ на основе предлагаемого концентрата проводилось на вертикально-сверлильном станке модели 2Н125, сверлами из быстрорежущей стали Р6М5.
Сверление отверстий d=25 мм в стали 45Х, твердостью НВ 200.
Режимы сверления: скорость 27,9 м/мин, подача 0,2 мм/об.
Высоту микронеровностей обработанной поверхности измеряли на профилографе - профилометре В-54 в соответствии с ГОСТ 19300-86, ГОСТ 2789-73, ГОСТ 2.309-73. Число измерений 5. Стойкость сверла определялась временем до износа 0,5 мм по задней поверхности.
Моющую способность раствора определяли по методике, приведенной в ТУ-2466-001-14747487-09
Коррозионное воздействие на металл определялось капельным методом в соответствии с ГОСТ 6243-75, р. 2, п. 2.1. Результаты испытаний, средние по 5 замерам, приведены в табл. 2.
Таким образом, СОЖ на основе предлагаемого концентрата (состав табл. 1) позволяет повысить чистоту обрабатываемой поверхности на 1 класс, стойкость режущего инструмента в 1,26 раза, моющую способность на 28% по сравнению с прототипом.
Испытания раствора СОЖ на основе заявляемого концентрата показали, что полученный раствор является однородной системой, не разделяется на фазы при хранении, не вызывает коррозии деталей и оборудования, не пенится.
Заявленный концентрат СОЖ относится к малоопасным веществам (IV класс опасности веществ, по ГОСТ 12-1-007), нетоксичен, негорюч, невзрывоопасен.
Источники информации
1. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием. Справочник. / Под общ. ред. Энтелиса С.Г. - М.: Машиностроение, 1995. - 50 496 с.
2. Handbook. An Engineering Journal №6 (111). - M., 2006. - 64 с. - Современные СОЖ и их применение при обработке металлических заготовок резанием. / Л.В. Худобин. - 111-16.
3. Злотников И.И. Водорастворимые СОЖ на мыльно-силикатной основе. / И.И. Злотников, М.И. Зубрицкий, С.Ф. Силицкий, Н.Ф. Соловей, А.Б. Козлов // Трение и износ.- 2006. - Т. 27, №4. - С. 417-421.
4. Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов. / А.С. Кужаров, В.А. Кохановский, Г.П. Барчан и др. // а.с. СССР №727674, С10М 3/28, С10М 3/188, 15.04.80, Б.И. №14.