Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов и способ ее получения

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Агабеков Владимир Енокович Жидков Юрий Николаевич Ювченко Анатолий Петрович Пучкова Наталья Валерьевна Дуко Юлия Владимировна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая тринатрийфосфат, триэтаноламин, соли канифольномалеинового аддукта, модифицированного олеиновой кислотой, и воду, отличающаяся тем, что содержит калиевые соли канифольномалеинового аддукта, модифицированного олеиновой кислотой, и дополнительно содержит продукт конденсации рапсового масла и моноэтаноламина при следующем соотношении компонентов, мас.тринатрий фосфат 0,35-0,70 триэтаноламин 0,16-0,35 калиевые соли канифольномалеинового аддукта,модифицированного олеиновой кислотой 0,130-0,275 продукт конденсации рапсового масла и моноэтаноламина 0,16-0,35 вода остальное. 2. Способ получения смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов по п. 1, заключающийся в том, что в реактор загружают продукт конденсации рапсового масла и моноэтаноламина, полученный путем конденсации рапсового масла и моноэтаноламина при температуре 200 С в течение 2 ч, канифольномалеиновый аддукт,модифицированный олеиновой кислотой, тринатрий фосфат, триэтаноламин, калия гидроксид и воду и полученную смесь нагревают в течение 0,5 ч при температуре 90-95 С и перемешивании. 18612 1 2014.10.30 Предлагаемое изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ) для механической обработки изделий из чугуна и нелегированных сталей. Известны СОЖ аналогичного назначения на основе минеральных масел - эмульсолов,например эмульсол АТМ-СОЖ-2 1. Существенным недостатком таких СОЖ является наличие минерального масла, которое необходимо утилизировать после окончания срока службы СОЖ, так как без утилизации такие СОЖ наносят существенный вред окружающей среде. Существенными недостатками таких СОЖ являются также наличие масляного компонента, с которым связано выделение продуктов деструкции масла (газов) в зону дыхания рабочего повышенная загрязняемость СОЖ в процессе ее эксплуатации наличие масляного тумана в зоне дыхания от разбрызгивания СОЖ при ее использовании повышенная биопоражаемость и, соответственно, более короткий срок эксплуатации до замены практическая невозможность регенерации, а значит, и безотходной ее выработки при эксплуатации существенное снижение показателей основных характеристик СОЖ из-за накапливания продуктов разложения, что не исключается доливкой новых порций расслоение на отдельные компоненты при длительном хранении. Известны также водорастворимые СОЖ на основе продуктов переработки растительных масел, содержащие в качестве поверхностно-активных веществ (ПАВ) различные соли жирных кислот растительных масел - натриевые 2 или триэтаноламиновые соли 3. Недостатком таких СОЖ является малая технологичность, так как концентрированные растворы этих солей имеют пастообразную консистенцию и при хранении расслаиваются. Наиболее близкой к заявляемому изобретению по технической сущности и назначению является СОЖ для механической обработки металлических сплавов и способ ее получения 4. Эта СОЖ имеет два основных недостатка наличие в рецептуре нитрита натрия - высокотоксичного вещества (класс опасности 1), а также токсичного моноэтаноламина (класс опасности 2), входящих в состав СОЖ и находящихся в виде солей, которые в водных растворах диссоциируют и поэтому при нагревании в зоне резания испаряются, что приводит к неблагоприятной санитарно-гигиенической обстановке для работающих на станках. Кроме этого, несвязанный моноэтаноламин обладает недостаточно высокой биостойкостью, что приводит к уменьшению срока службы СОЖ и появлению коррозии на обрабатываемых деталях. Задача изобретения - создание СОЖ, которая в сравнении с другими известными СОЖ и прототипом обеспечит дополнительно повышение консервирующего эффекта обработанной резанием поверхности металла повышение биостойкости рабочего раствора СОЖ повышение моющего и охлаждающего эффектов за счет лучшего смачивания поверхности обработки и инструмента улучшение условий труда рабочего (зона дыхания и контакта с частями и органами тела) в части требований норм СЭС более эффективное разделение взаимодействующих при резании поверхностей объекта обработки и инструмента (лучшая чистота обработки и меньший износ инструмента) создание экологически чистой СОЖ, которая позволит увеличить срок эксплуатации СОЖ, исключить вредные выбросы в сточные воды в сравнении с маслосодержащими СОЖ, улучшить условия труда. Выполнение задачи и эффект достигаются тем, что смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая тринатрийфосфат, триэтаноламин,соли канифольномалеинового аддукта, модифицированного олеиновой кислотой, и воду,дополнительно содержит калиевые соли канифольномалеинового аддукта, модифицированного олеиновой кислотой, и продукт конденсации рапсового масла и моноэтаноламина при следующем соотношении компонентов, мас.2 18612 1 2014.10.30 тринатрий фосфат 0,35-0,70 триэтаноламин 0,16-0,35 калиевые соли канифольномалеинового аддукта,модифицированного олеиновой кислотой 0,130-0,275 продукт конденсации рапсового масла и моноэтаноламина 0,16-0,35 вода остальное. В сравнении с прототипом 4 в предлагаемой СОЖ впервые использованы смесь калиевых солей канифольномалеинового аддукта, модифицированного олеиновой кислотой, и амиды - продукт конденсации рапсового масла и моноэтаноламина увеличение срока эксплуатации СОЖ достигается тем, что в составе смазочноохлаждающей жидкости для механической обработки металлов отсутствует высокотоксичный нитрит натрия, а химически связанный моноэтаноламин находится в виде амидов жирных кислот рапсового масла в сравнении с прототипом в предлагаемой СОЖ наиболее токсичный и летучий из алканоламинов - моноэтаноламин - связывается путем аминирования рапсового масла моноэтаноламином. Это приводит к уменьшению образования паров моноэтаноламина в зоне резания и увеличению срока службы СОЖ за счет увеличения ее биостойкости использование продукта конденсации рапсового масла с моноэтаноламином в рецептуре СОЖ приводит к повышению консервирующего эффекта обработанной резанием поверхности металла. Фосфаты (в нашем случае - тринатрийфосфат) используются соответственно для снижения трения и исключения налипания материала на инструмент в зоне резания, триэтаноламин - для снижения коррозионной агрессивности СОЖ. Для производства концентрата заявляемой СОЖ продукт конденсации рапсового масла и моноэтанол амина получается по следующему способу в трехгорлую колбу емкостью 1 л, снабженную мешалкой и термометром, заливают 500 г рапсового масла и 60 г моноэтаноламина. Смесь нагревают при перемешивании до температуры 200 С в течение 2 ч и выдерживают при 200 С и перемешивании 30 мин. Контроль реакции ведут путем определения кислотного числа реакционной смеси. Готовый продукт представляет собой вязкую массу желто-коричневого цвета с плотностью 0,97 г/см 3 и кислотным числом 0 мг КОН/г. Пример получения концентрата смазочно-охаждающей жидкости. Концентрат предлагаемой СОЖ готовили по следующему примеру в трехгорлую колбу емкостью 1 л, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, вносили следующие компоненты 35 г продукта конденсации рапсового масла, 20 г модифицированного канифольномалеинового аддукта (приготовленного по методике,описанной в прототипе 4), 70 г тринатрийфосфата, 35 г триэтаноламина, 7,5 г калия гидроксида и 320 г воды. Смесь нагревали в колбонагревателе до 90-95 С при перемешивании в течение 0,5 ч. Получали 30 -ный концентрат СОЖ коричневого цвета. Результаты испытаний рабочего раствора СОЖ на антикоррозионную активность, биостойкость и консервирующий эффект приведены в табл. 3, 4 и 5. 30 -ный концентрат СОЖ разводили водой в соотношении 120. Выполнение задачи и эффект достигаются также тем, что в способе получения смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, при котором в реактор загружают продукт конденсации рапсового масла и моноэтаноламина, полученный путем конденсации рапсового масла и моноэтаноламина при температуре 200 С в течение 2 ч, канифольномалеиновый аддукт, модифицированный олеиновой кислотой, тринатрий 18612 1 2014.10.30 фосфат, триэтаноламин, калия гидроксид и воду и полученную смесь нагревают в течение 0,5 ч при температуре 90-95 С и перемешивании. Как видно из таблиц, предлагаемая СОЖ имеет большую биостойкость и антикоррозионную активность, что позволяет увеличить длительность ее работы в 5-7 раз. Отсутствие в составе СОЖ нитрита натрия и химически не связанного моноэтаноламина улучшает экологическую безопасность СОЖ при ее эксплуатации и утилизации. Интервал концентраций компонентов в предлагаемой СОЖ определяется тем, что уменьшение концентрации приводит к снижению коррозионной активности и биостойкости, а увеличение - к нерастворимости компонентов в 30 -ном концентрате - товарной форме СОЖ. Антикоррозионную активность определяли по методике 5. Подготовка к определению круглый бумажный фильтр диаметром 50 мм помещают в чашку Петри, с помощью шпателя равномерно наносят 20,1 г чугунной стружки. Мерной пипеткой отбирают 2 мл хорошо перемешанной эмульсии или раствора и равномерно смачивают стружку чашку Петри закрывают крышкой и выдерживают 2 ч при нормальной температуре,при этом чашка не должна подвергаться воздействию сквозняков и солнечных лучей стружку удаляют, круглый бумажный фильтр погружают в петролейный эфир и просушивают при комнатной температуре результаты параллельных определений не должны отличаться на 1 балл. За результат испытания принимается большая степень коррозии. Таблица 1 Оценка степени коррозии чугунной стружки 5 после обработки ее рабочим раствором СОЖ Балл Оценка Внешний вид 0 Отсутствие коррозии Без изменений 1 Следы коррозии До трех пятен диаметром менее 1 мм 2 Легкая коррозия Пятна диаметром более 1 мм 3 Умеренная коррозия Пятна 4 Сильная коррозия-//Степень микробиологического поражения СОЖ определяли по методике 5. Подготовка к определению приготавливают 0,5 -ный раствор 2,3,5-трифенилтетразолий хлористый (ТТХ) для этого 0,5 г ТТХ взвешивают с точностью до 0,01 г, помещают в мерный цилиндр и доливают дистиллированной воды до 100 мл для растворения ТТХ цилиндр энергично взбалтывают промывают и высушивают пробирки (при 260 С в течение 6-8 ч). Проведение определения степени микробиологического поражения СОЖ в пробирки наливают по 9 мл испытуемой эмульсии и по 1 мл 0,5 -го раствора ТТХ содержимое пробирки тщательно перемешивают пробирки помещают в термостат (305) С и выдерживают в течение 12-24 ч оценивают визуально наличие и интенсивность окраски эмульсии в пробирке определяют балл микробиологического поражения СОЖ. Таблица 2 Оценка степени биопоражения СОЖ в зависимости от цвета эмульсии с ТТХ 5 Характер и интенсивность окрашивания эмульсии ТТХ Балл Цвет эмульсии не изменился 0 Незначительное окрашивание в виде пятна или кольца Ярко-красная окраска в виде пятна на дне пробирки Розовая окраска всей эмульсии в пробирке Ярко-красная окраска всей эмульсии в пробирке 18612 1 2014.10.30 Таблица 3 Результаты испытаний антикоррозионной активности СОЖ Содержание компонентов СОЖ вот массы Продукт конденсации рапсового масла и моноэтаноламина 5 Таблица 4 Результаты испытаний СОЖ на биостойкость Содержание компонентов СОЖ вот массы Калиевые соли канифольномалинового аддукта,модифицированного олеиновой кислотой Продукт конденТриэтанола- Тринатрий- сации рапсового мин фосфат масла и моноэтаноламина 0,16 0,35 0,35 0,2 0,08 Калиевые соли канифольномалинового ад п/п Нитрит дукта, модифицированнатрия ного олеиновой кислотой Коррозионная активКоррозионная акность СОЖ тивность СОЖ по по отношеотношению к сению к серорому чугуну СЧ 21 му чугуну 18612 1 2014.10.30 Результаты исследований рабочей (используемой в станке) СОЖ с добавками продукта конденсации рапсового масла и моноэтаноламина по выявлению эффективности консервирования обработанной резанием поверхности представлены в табл. 5. Из данных табл. 5 следует, что содержание в рабочем растворе СОЖ 0,3 мас.продукта конденсации рапсового масла и моноэтаноламина приводит к проявлению эффекта консервирования, а содержание 0,35 мас.- к обеспечению приемлемого уровня консервирования. Технологическая приемлемость заявляемой СОЖ оценивалась и практически по результатам ее использования на станках моделей А 1730 (токарный), А 658 (агрегатный), 1 Б 104,1 М 6 А (токарный). На станках моделей А 1730 и А 658 в трехсменном режиме обтачивали в размер наружные поверхности гильз цилиндров (из чугуна) к холодильникам ЗАО АТЛАНТ Барановичского станкостроительного завода (БСЗ) с учетом требований к детали(шероховатость), к режущему инструменту (износ и стойкость) и затратам энергии на резание. На токарных станках продольного фасонного точения 1 Б 10 А, 1 МБА обрабатывали деталь из чугуна. Материал резцов - вольфрамокобальтовый сплав ВК-6, материал сверл быстрорежущая сталь Р-6. Результаты трехмесячных производственных испытаний предлагаемой СОЖ положительные. Из всего вышеизложенного следует, что заявляемая СОЖ разработана, изготовлена, исследована и испытана лабораторно и в производстве, обеспечивает ряд вышеоговоренных эффектов, технологически, санитарно-гигиенически и экономически приемлема и может быть использована на предприятиях машиностроения с массовым производством. Таблица 5 Результаты исследований рабочей (используемой в станке) СОЖ с добавками продукта конденсации рапсового масла и моноэтаноламина по выявлению эффективности консервирования обработанной резанием поверхности Содержание компонентов в СОЖ (мас. ) Процент корродирующей поПродукт конденКалиевые соли канифоль- верхности образца из серого чуВариант сации рапсового Тринатрийфосфат Триэтаноламин номалеинового аддукта, гуна СЧ 21, смоченного поливом СОЖ Вода техн. водой после высыхания на масла и моноэта(ТНФ)(ТЭА) модифицированного ней СОЖ ноламина олеиновой кислотой 1 остальное 0,00 3 2 остальное 0,1 2 3 остальное 0,15 2 4 остальное 0,2 1 5 остальное 0,25 1 6 остальное 0,3 0,7 0,35 0,275 0 7 остальное 0,35 0 8 остальное 0,4 0 9 остальное 0,5 0 18612 1 2014.10.30 Источники информации 1. Патент РФ 2375418, МПК 710 173/00, 2009. 2. Патент РФ 2368651, МПК 710 173/00, 2009. 3. Патент РФ 2333240, МПК 710 177/00, 2008. 4. Патент РБ 13218, МПК 910 173/02, 2008. 5. Энтелис С.Т., Берлинер Э.М. и др. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием. - М. Машиностроение, 1986. - 352 с. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 8

МПК / Метки

МПК: C10M 173/00, C10M 177/00

Метки: обработки, смазочно-охлаждающая, способ, механической, металлов, жидкость, получения

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/8-18612-smazochno-ohlazhdayushhaya-zhidkost-dlya-mehanicheskojj-obrabotki-metallov-i-sposob-ee-polucheniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов и способ ее получения</a>

Похожие патенты