ТВЕРДАЯ СМАЗКА ДЛЯ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
GREASE FOR ABRASIVE PROCESSING OF METALS AND ALLOYS

Изобретение относится к производству и использованию технологических смазок для абразивной обработки металлов в обрабатывающих отраслях промышленности, в частности в машиностроении.
Известна твердая смазка для абразивной металлообработки деталей из сталей и сплавов, содержащая гудрон жировой, стеариновую кислоту или парафин, порошок сверхпластичного сплава эвтектического состава из цветных металлов и мелкодисперсный керамический абразив (патент RU 2118651, МПК С10М 125/4, 169/04, 1998 г.).
К недостаткам известной смазки относятся, во-первых, вредные условия труда, поскольку в состав сверхпластичного сплава входят экологически вредные компоненты - олово, свинец, кадмий и др. (см. Гигиенические нормативы ГН 22.5.1313.-03), во-вторых, низкая линейная скорость абразивного круга (18 м/с) при использовании твердой смазки при обработке поверхности. Ограничение скорости обусловлено вероятностью прижогов при использовании известной смазки.
Известна твердая смазка для абразивной обработки металлов, содержащая стеариновую кислоту, низкомолекулярный полиэтилен, минеральное масло, хлорфторуглеродное масло и высокодисперсный порошок по крайней мере одного соединения, выбранного из группы, включающей карбид кремния, нитрид титана, продукт углетермического восстановления лейкоксена, оксид алюминия, оксикарбонитрид титана, карбид титана, нитрид алюминия, оксид церия и/или оксид лантана (патент RU 2114903, МПК С10М 141/04, 1998 г.).
a
a
a
Недостатком известной смазки является недостаточно высокое качество обрабатываемой поверхности в случае обработки некоторых металлов и сплавов. Так, шероховатость R обработанной поверхности нержавеющих сталей равна 0,84-2,10; шероховатость R обработанной поверхности медных деталей равна 1,05-2,50; шероховатость R обработанной поверхности титановых сплавов равна 1,15-2,61.
Таким образом, перед авторами стояла задача разработать состав твердой смазки для абразивной обработки металлов и сплавов, позволяющий повысить качество обрабатываемой поверхности за счет снижения ее шероховатости.
Поставленная задача решена в составе твердой смазки для абразивной обработки металлов и сплавов, содержащей хлорфторуглеродное масло, низкомолекулярный полиэтилен, минеральное масло, высокодисперсный порошок смеси продукта термического восстановления лейкоксена и карбида кремния или нитрида алюминия, которая дополнительно содержит линолевую кислоту при следующем соотношении компонентов, масс.%:
хлорфторуглеродное масло
6-8
низкомолекулярный полиэтилен
1-2
минеральное масло
11-14
высокодисперсный порошок
смеси продукта термического восстановления
15-18
лейкоксена и карбида кремния
или нитрида алюминия
линолевая кислота
16,5-31
стеариновая кислота
остальное,
при этом она содержит смесь продукта термического восстановления лейкоксена и карбида кремния или нитрида алюминия, взятых в соотношении, равном 0,5-1:1, соответственно.
В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен состав твердой смазки для абразивной обработки металлов, в состав которой входит линолевая кислота, при этом в качестве наполнителя которая содержит смесь продукта термического восстановления лейкоксена и карбида кремния или нитрида алюминия в определенном соотношении.
Экспериментальные исследования, проведенные авторами, позволили установить, что дополнительное введение в состав смазки линолевой кислоты в определенном количестве позволяет улучшить смазывающие свойства. Так, при содержании линолевой кислоты менее 16,5 масс.% наблюдается увеличение трения прохода инструмента по материалу. При содержании линолевой кислоты более 31 масс.% наблюдается проскальзывание инструмента по материалу и, как следствие, время обработки увеличивается. Также путем эксперимента был установлен оптимальный состав наполнителя - высокодисперсного порошка. Лучшие результаты по физико-химическим свойствам были получены при введении в состав смазки смеси продукта термического восстановления лейкоксена и карбида кремния или нитрида алюминия в соотношении, равном 0,5-1:1, соответственно. Ряд экспериментов был необходим для установления оптимального сочетания двух факторов: совокупности в составе наполнителя карбида кремния или нитрида алюминия в качестве "твердой" составляющей, обладающей высокой микротвердостью, обеспечивающей снятие шероховатостей с поверхности, и продукта термического восстановления лейкоксена в качестве "мягкой" составляющей, обеспечивающей заглаживание неровностей, образовавшихся в результате действия "твердой" составляющей, полировку поверхности, при этом только определенное соотношение этих составляющих обеспечивает достижение технического результата - повышение качества обрабатываемой поверхности за счет снижения ее шероховатости. Так, при соотношении продукта термического восстановления лейкоксена и карбида кремния или нитрида алюминия менее 0,5:1 наблюдается ухудшение чистоты обрабатываемой поверхности. При соотношении продукта термического восстановления лейкоксена и карбида кремния или нитрида алюминия более 1:1 наблюдается засаливание рабочей поверхности абразивного инструмента.
Предлагаемая твердая смазка для абразивной обработки металлов и сплавов может быть получена следующим образом.
В качестве исходных компонентов используют стеариновую кислоту ГОСТ 6484-64, линолевую кислоту ГОСТ 30623-98, низкомолекулярный полиэтилен марки НМПЭ-1 ТУ-6-05-18-37-82, минеральное масло (веретенное) ГОСТ 1642-75, хлорфтроуглеродное масло ОСТ 6-02-6-81 и смесь порошков продукта термического восстановления лейкоксена и карбида кремния или нитрида алюминия, взятых в соотношении, равном 0,5-1:1, соответственно, ультрадисперсного или микронного размера.
В расплав смеси стеариновой и линолевой кислот при 70-75°C вводят расплав низкомолекулярного полиэтилена и эмульсию хлорфторуглеродного масла в минеральном масле. Затем добавляют смесь ультрадисперсного или микронного порошка продукта термического восстановления лейкоксена и карбида кремния или нитрида алюминия, взятых в соотношении, равном 0,5-1:1, соответственно. Полученную массу перемешивают в течение 10-15 минут при 70-75°C.
a
a
Полученную смазку испытывают при шлифовании образцов из нержавеющей стали, меди и титанового сплава (см. табл.). Образцы размером 18×30×40 мм шлифуют лентой 14А25Н С/с по ТУ 2-036-766-78 с прижимом 29,4 Н и скоростью 25 м/с. Результат использования смазки оценивают по шероховатости поверхности R. Шероховатость поверхности R обработанной поверхности измеряют на профилографе-профилометре мод.201. Смазку наносят через каждые 10 циклов.
Таблица
Шероховатость поверхности R<sub>a</sub> (мкм) материала, обработанного абразивным кругом с применением твердой смазки
материал
известная смазка (патент RU 2114903)
предлагаемая смазка
Нержавеющая сталь 14Х17Н2
1,04-1,80
0,45 (пример 1)
Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т
1,02-2,01
0,45 (пример 1)
Медь
1,05-2,50
0,54 (пример 2)
Титановый сплав ВТ-1-0
1,15-2,61
0,87 (пример 2)
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующими примерами.
a
Пример 1. Берут 50,5 г (50,5 масс.%) стеариновой и 16,5 г (16,5 масс.%) линолевой кислот, нагревают до 70°C и вводят в расплав 1 г (1 масс.%) расплавленного полиэтилена марки НМПЭ-1 ТУ 6-05-18-37-82 и эмульсии 6 г (6 масс.%) хлорфторуглеродного масла ОСТ 6-02-6-81 в 11 г (11 масс.%) минеральном масле И-20. Затем добавляют 15 г (15 масс.%) ультрадисперсного порошка смеси продукта термического восстановления лейкоксена и карбида кремния, при этом смесь содержит 5,0 г продукта термического восстановления лейкоксена и 10,0 г карбида кремния, что соответствует соотношению продукта термического восстановления лейкоксена к карбиду кремния, равному 0,5:1. Полученную массу перемешивают в течение 10 минут при 70°C. Шероховатость R обработанной поверхности при использовании предлагаемой смазки приведена в табл.
a
Пример 2. Берут 27 г (27 масс.%) стеариновой и 31 г (31 масс.%) линолевой кислот, нагревают до 70°C и вводят в расплав 2 г (2 масс.%) расплавленного полиэтилена марки НМПЭ-1 ТУ 6-05-18-37-82 и эмульсии 8 г (8 масс.%) хлорфторуглеродного масла ОСТ 6-02-6-81 в 14 г (14 масс.%) минеральном масле И-20. Затем добавляют 18 г (18 масс.%) ультрадисперсного порошка смеси продукта термического восстановления лейкоксена и нитрида алюминия, при этом смесь содержит 9 г продукта термического восстановления лейкоксена и 9 г нитрида алюминия, что соответствует соотношению продукта термического восстановления лейкоксена к нитриду алюминия, равному 1:1. Полученную массу перемешивают в течение 15 минут при 75°C. Шероховатость R обработанной поверхности при использовании предлагаемой смазки приведена в табл.
Таким образом, авторами предлагается твердая смазка для использования на операциях сухого шлифования и полирования деталей из нержавеющей стали, меди, титановых сплавов, обеспечивающая высокое качество обрабатываемой поверхности. Кроме того, использование предлагаемой смазки позволяет хорошо очищать круг при сухом шлифовании, препятствует засаливанию круга, способствует созданию экологически чистых условий работы.