Смазочно-охлаждающая жидкость на масляной основе
OIL-BASED LUBRICATING-COOLING LIQUID

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), применяемым в процессах металлообработки. По составу и назначению СОЖ делятся на две группы: масляные и водосмешиваемые. Основное назначение масляных СОЖ - предотвращение износа инструмента и обрабатываемой поверхности от износа, задиров и заеданий, вызываемых высокими нагрузками и температурой, развивающимися в процессах металлообработки. Показателем противозадирных свойств является нагрузка сваривания (Рсв), определяемая на четырехшариковой машине трения (ЧШМ) по ГОСТ 9490.
Для выполнения своих функций масляные СОЖ представляют собой нефтяные или синтетические масла с противозадирными присадками, а также присадками другого назначения, обеспечивающими факультативные свойства СОЖ: антиокислительными, противокоррозионными и др. Существуют сотни марок масляных СОЖ, содержащих различные присадки и базовые основы. Некоторые из них морально устарели, другие представляют собой высококачественные продукты, используемые в настоящее время. Наиболее актуальные СОЖ описаны в специальной литературе. (Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справочное издание, Под ред. В.М. Школьникова. - М.: Химия, 1999. - с. 397-417).
Большую группу масляных СОЖ составляют сульфофрезолы - осерненные нефтяные масла, содержащие не менее 1,7% серы. (Справочник станочника / Л.И. Вереина, М.М. Краснов. - М.: Академия, 2006. - 560 с.). Такие СОЖ характеризуются отличными противозадирными свойствами, но токсичны, требуют особых мер предосторожности и в процессе работы разлагаются с неприятным запахом. Поэтому их применение является нежелательным.
Известна смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов на основе нефтяного масла, содержащая (% мас.) осерненное хлопковое или осерненное рапсовое масло 4-6, сера элементарная 0,7-0,8; полиизобутилен мол. м. 70000-99000 - 0,8-1,0; полиметилсилоксан - 0,003-0,005; концентрат смеси олеата меди и олеиновой кислоты в нефтяном масле - 0,3-0,4 и нефтяное масло - остальное (RU №2041250, МПК С10М 169/04 (1995.01), С10М 125/06 (1995.01), С10М 135/02 (1995.01), С10М 129/40 (1995.01), С10М 143/06 (1995.01), С10М 155/02 (1995.01), C10N 30/06 (1995.01), опубл. 09.08.1995).
Ее недостатком является сложность технологии, предусматривающей смешение шести - семи компонентов в особом порядке и в строго определенных условиях.
Известна также смазочно-охлаждающая жидкость для резки слитков из алюминиевых сплавов, представляющая собой раствор фракции высших жирных спиртов (6-7%) и олеиновой кислоты (1%) в минеральном масле (RU №2228949, МПК С10М 129/02 (2000.01), С10М 129/02 (2000.01), С10М 129/06 (2000.01), С10М 129/40 (2000.01), C10N 40/20 (2000.01), опубл. 20.09.2003).
Эта СОЖ является сравнительно недорогой, обладает хорошими эргономическими характеристиками, удобна в применении.
Ее недостатком является невысокие противозадирные характеристики.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению является масляная смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая качестве базовой масляной основы индустриальные масла с большим диапазоном кинематической вязкости при 50°С, в качестве пакета присадок - присадку, представляющую собой смесь смазывающих, серосодержащих и антиокислительных компонентов, или модификатор-присадку, представляющую собой специально обработанную смесь противозадирных серо-фосфат-азот-содержащих компонентов, загустителей и гомогенизаторов, при следующем соотношении компонентов, мас. %: смесь смазывающих, серосодержащих и антиокислительных компонентов - 5-15 или смесь противозадирных серо-фосфат-азот-содержащих компонентов, загустителей и гомогенизаторов - до 20, индустриальные масла - до 100 (RU №2635329, МПК С10М 171/02 (2006.01), С10М 169/04 (2006.01), С10М 125/00 (2006.01), C10N 40/20 (2006.01), опубл. 16.11.2017).
Задачей предлагаемого изобретения является создание рецептуры СОЖ, получаемой в простом технологическом процессе и обладающей требуемыми физико-химическими свойствами, в частности высокими противозадирными характеристиками.
Поставленная задача решается тем, что смазочно-охлаждающая жидкость, содержащая базовую масляную основу и пакет присадок, в качестве базовой масляной основы содержит композицию нефтяного масла или смеси нефтяных масел различной вязкости, а в качестве пакета присадок содержит от 0,5% до 2% многофункционального пакета присадок следующего состава, % мас.:
ди-трет-бутилполисульфид
35-40
трибутилфосфат
1-5
углеводородный растворитель
остальное
Поставленная цель достигается тем, то в углеводородное масло вводят многофункциональный пакет присадок заявленного состава в концентрации 0,5-2,0% мас., обеспечивающий все требования, предъявляемые к масляным СОЖ, и представляющий собой сбалансированную композицию противоизносной, противозадирной, антиокислительной, моющей и противокоррозионной просадок в нефтяном масле.
Пакет присадок указанного выше состава вырабатывается фирмой ООО «Нортон» (Санкт-Петербург) по ТУ 0257-004-52211396-2002 под торговым наименованием «Кримсон», и используется как присадка к трансмиссионным маслам.
В качестве компонента СОЖ пакет «Кримсон» не использовался.
Требования, предъявляемые к присадкам для трансмиссионных масел и к присадкам для СОЖ, не совпадают. Поэтому использование пакета присадок «Кримсон» не вытекает явным образом из существующих знаний.
В качестве углеводородных масел могут использоваться индустриальные масла без присадок: И-20А, И-40А, их смеси, а при необходимости - их композиции с другими маслами.
Для приготовления образцов масляных СОЖ использовался пакет «Кримсон» марки «Кримсон-100М» со следующими характеристиками (табл. 1).
Состав пакета «Кримсон», % мас.
- ди-трт-бутилполисульфид
35-40
- трибутилфосфат
1-5
- углеводородный растворитель
остальное
Масла индустриальные И-20А, И-40А вырабатываются разными масляными заводами по ГОСТ 20799-88.
Для создания настоящего изобретения использовались товарные масла, вырабатываемые ПАО «Новокуйбышевский завод масел и присадок» со следующими характеристиками (табл. 2).
Приготовление СОЖ осуществляется следующим образом.
Подготавливают масляную основу требуемой вязкости. Для этого смешивают расчетные количества масел И-20А и И-40А. В подготовленную масляную основу замешивают пакет «Кримсон» при температуре 20-40°С (перегревание выше 45°С крайне нежелательно) до полного растворения. Полученную СОЖ фильтруют и анализируют.
Для иллюстрации предлагаемого изобретения было изготовлено пять образцов масляной СОЖ, различающихся концентрацией пакета «Кримсон», и определены их трибологические свойства (нагрузка сваривания). В качестве базового масла для приготовления было взято масло И-20А. Результаты представлены в табл. 3.
Таким образом, значимыми для настоящего изобретения являются концентрации пакета «Кримсон» в базовом масле от 0,5 до 2%. При дальнейшем увеличении концентрации (пример 5) существенного повышения противозадирной эффективности СОЖ не происходит. При концентрации меньше 0,25% (пример 1) противозадирная эффективность СОЖ уступает эффективности прототипа и даже приближается к базовой основе.
СОЖ с минимальной концентрацией «Кримсона» рекомендуется к применению в легких процессах, а с высокой концентрацией - в тяжелых процессах металлообработки.
В таблице 4 представлены результаты анализа двух образцов масляных СОЖ на соответствие требованиям к их физико-химическим характеристикам.
Таким образом, предлагаемый состав отвечает всем требованиям, предъявляемым к масляным СОЖ.
В производственных условиях некоторые требования к СОЖ могут меняться в зависимости от условий работы. Прежде всего, это относится к вязкости, которая с одной стороны, должна обеспечивать требуемые смазочные свойства, а с другой - легко прокачиваться по системе подачи к инструменту. Необходимая вязкость достигается смешением масел разной вязкости. Примеры таких составов приведены в табл. 5.
Таким образом, был создан состав смазочно-охлаждающей жидкости на смесевых базовых основах, имеющий улучшенные противозадирные свойства.
СОЖ может быть приготовлена с применением современных материалов и оборудования.