КОНЦЕНТРАТ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ
CONCENTRATE OF LUBRICANT-COOLING LIQUID FOR MECHANICAL TREATMENT 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, поверхностно-активных веществ (ПАВ) и др. [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) и др.
Однако стойкость металлорежущих инструментов при использовании подобных СОТС остается недостаточно высокой. Кроме того, для разбавления их концентратов необходимо использовать воду общей жесткости 2-7 мг-экв./л при значении рН 5,2-7,0, что существенно снижает экономичность их использования (в связи с подготовкой воды) или широту применения.
Более перспективными представляются концентраты СОЖ, реализующие в зоне резания режим избирательного переноса.
2+
К подобным высокоэффективным СОЖ относится водоэмульсионная СОЖ, приготавливаемая на основе концентрата, содержащего ПАВ (омыленный гудрон), а также салицилальанилинат или ацетат меди (доноры ионов Cu) и салицилальанилин (лиганд поверхностных комплексов) в весовом соотношении 1:1 и 1,5:1 для ацетата меди [4].
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, полное обеспечение экологической чистоты и стабильности при хранении СОЖ и ее концентрата, а также возможность разбавления концентрата водой любой жесткости.
Поставленная цель достигается тем, что концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов включает:
2
2
3
3
а) глицерин CHOH-CHOH-CHOH в смеси с изопропанолом СН-СНОН-СН, обеспечивающие требуемую вязкость жидкости и хорошее смазочное действие, обладающие достаточно высокой адгезией к металлу, имеющие сопоставимые триботехнические свойства, хорошо растворимые в воде и хорошо смываемые с поверхности деталей и станка; не токсичные, не летучие, не имеющие неприятного запаха и вредного воздействия на кожу и слизистые оболочки человеческого организма;
2
2
2
2
2
2
б) растворимый в воде комплекс меди (II) с трилоном Б Cu[Na(OOCHC)N(CH)N(CCHCOO)Na], обеспечивающий за счет термической диссоциации наличие ионов меди (II) в зоне резания;
2
2
2
2
2
2
в) трилон Б Na,H(OOCHC)N(CH)N(CCHCOO)H,Na, не связанный в комплекс, для умягчения водопроводной воды;
3
3
г) борную кислоту НВО, обеспечивающую бактерицидные свойства, которая растворима в воде (таблица) и спиртах, в частности, это относится к глицерину, с которым она способна образовывать соединение в водной среде;
2
3
2
д) кальцинированную соду NaCO·10HO, которая обеспечивает антикоррозионное действие, является экологически безопасным, разрешена к использованию в быту для умягчения воды, удаления накипи и в качестве ингибитора коррозии в системах отопления, при этом не обладает неприятным запахом, раздражающим кожу и токсическим действием, неаллерген, хорошо растворима в воде, легко смывается с поверхностей и препятствует развитию гнилостной микрофлоры за счет создания слабощелочной среды;
е) воду - для интенсификации охлаждения, так как она имеет высокую теплоемкость (удельная теплоемкость воды 4,2 кДж/кг×К) и теплоту испарения (удельная теплота испарения воды при 100°С равна 2258 кДж/кг),
при следующем содержании компонентов, вес %:
1) глицерин - 77
2) изопропанол - 5
3) медный комплекс трилона Б и трилон Б - 2
4) кальцинированная сода - 0:5
5) борная кислота- 0,25
6) вода - 15,25
Технология приготовления концентрата СОЖ в расчете на 1 кг заключается в следующем: растворяют при небольшом нагревании медный купорос 5 г в 50 г 50 мл воды, добавляют этот раствор в 770 г (610 мл) глицерина и добавляют туда же трилон Б* (*Половина трилона Б в концентрате остается не связанной в медный комплекс) (10 г), хорошо размешивают до полного растворения, растворяют в 50 г (63 мл) изопропанола борную кислоту (2,5 г) и кальцинированную соду (5 г), затем прибавляют полученную смесь к глицериновому раствору, перемешивают, и небольшими порциями прибавляют концентрированный раствор NaOH до достижения рН 9-9,5 (контроль по универсальной индикаторной бумаге).
При промышленном применении концентрат поставляется готовым, обязательно в пластиковой таре, так как наличие солей меди не допускает хранения концентрата в железных бочках. Концентрат разбавляется водопроводной водой 1:9.
мм
об
Испытание СОЖ на основе предлагаемого концентрата проводилось при точении стали 45 резцами, оснащенными неперетачиваемыми трехгранными пластинами из твердого сплава Т15К6, на токарно-винторезном станке модели 1К625 при следующих режимах: глубина резания t=0,5 мм, подача S=0,43 /, скорость резания
м
мин
V=204,6 /). Время работы резцов составляло 20 минут. СОЖ подавалась в зону резания при расходе 5 л/мин. Концентрат разбавлялся водопроводной водой с жесткостью 11 мг-экв.л. Отработанная СОЖ экологически безопасна, так как содержит вещества, допустимые для слива в канализацию, и не требует дополнительной очистки. Результаты стойкостных испытаний приведены в таблице 1. Величина износа измерялась на большом инструментальном микроскопе БИМ-21.
Источники информации
1. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием. Справочник. / Под общ. ред. Энтелиса С.Г. - М.: Машиностроение, 1995. - 496 с.
2. Handbook. An Engineering Journal №6 (111). - M., 2006. - 64 c. - Современные СОЖ и их прменение 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.
Испытание 10% СОЖ на основе предлагаемого концентрата (t=0,5 мм, S=0,43 <sup>мм</sup>/<sub>об</sub>, V=204,6 <sup>м</sup>/<sub>мин</sub>)
№ п/п
Состав концентрата, вес.%
Средний износ по задней грани, мм
Примечание
Глицерин
Медный комплекс трилона Б и трилон Б
Изопропанол
1
40
2
5
0,642
2
77
2
5
0,579
3
90
2
5
0,716
ухудшается охлаждение
4
77
1
5
0,670
неприменима жесткая вода, осадок
5
77
3
5
0,580
увеличивается расход
6
77
2
2
0,620
снижается растворимость компонентов
7
77
2
8
0,692
ухудшается охлаждение
8
Прототип
0,643