Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Завод горного воска(72) Автор Данишевский Виктор Николаевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Завод горного воска(57) Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, включающая минеральное масло, серосодержащий модификатор трения и углеводородную антиокислительную присадку, отличающаяся тем, что в качестве минерального масла содержит масло индустриальное И-20, в качестве модификатора трения - жидкость осерненную масляную Техсойл , а в качестве антиокислительной присадки - экстракт фенольной очистки масел и масло ПН-6 при следующем соотношении компонентов, мас.жидкость осерненная масляная Техсойл 2,0-6,0 экстракт фенольной очистки масел 3,0-10,0 масло ПН-6 2,1-10,0 масло индустриальное И-20 остальное. Изобретение относится к машиностроительной отрасли, в частности к производству смазочно-охлаждающих составов, используемых при механической обработке металлов на операциях точения, сверления, резьбонарезания, а также фрезерования, зубообработки конструкционных углеродистых и легированных сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов. Известен концентрат смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) для механической обработки металлов на основе минерального масла 1. В состав данной СОЖ входит также продукт реакции триэтаноламина с ненасыщенной жирной кислотой или кислотами таллового масла, моноэтаноламин, борная кислота, триэтаноламин, бис-(алкилполиоксиэтилен)-фосфат-оксифос КД-6 и вода. Концентрат имеет хорошие смазывающие свойства, но недостаточные биостойкость и антикоррозионную устойчивость. При тяжелонагруженных операциях резьбонарезания, сверления, зубообработки конструкционных углеродистых и легированных сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов широко применяют СОЖ на масляной основе, включающей пакет антикоррозионных,противозадирных (ЕР-присадок) на основе серо-, фосфор-, хлорсодержащих соединений. 11086 1 2008.08.30 Известна, например, смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая продукт нейтрализации отходов производства себациновой кислоты(ОПСК) триэтаноламином и соль меди, выбранную из группы, включающей хлорид, нитрат, сульфат перманганата калия, вода - остальное 2. Обладая удовлетворительными антифрикционными и противоизносными свойствами,данная смазочно-охлаждающая жидкость имеет существенный недостаток, а именно ее состав содержит труднодоступное исходное сырье (ОПСК), а промышленный способ получения себациновой кислоты путем щелочной обработки касторового масла отличается низким выходом, что ведет к удорожанию производства СОЖ с этим сырьем. Известен способ охлаждения режущего инструмента с применением смазочноохлаждающей жидкости, включающей сернокислую медь и этаноламид 3. Данная СОЖ содержит дополнительно масло минеральное, триэтаноламин, эмультал, Олеокс-5, кислоту олеиновую, оксифос Б-1, бактерицидный препарат Бакцид, остальное - вода. Недостатком известной СОЖ является высокая стоимость, обусловленная использованием многокомпонентного (10 наименований) состава. Кроме того, проблемным для СОЖ указанного состава является обеспечение хорошей совместимости, стабильности и гомогенности. Использование в составе, для обеспечения указанных параметров, группы стабилизирующих компонентов ограничивает, в свою очередь, применение компонентов,ответственных за снижение сил трения, уменьшение наклепа металла, улучшение противоизносных свойств (минеральное масло, моноэтаноламид). Известно применение при механической обработке металлов смазочно-охлаждающих жидкостей, содержащих дополнительно к минеральному маслу, олеиновой кислоте и триэтаноламину присадку Детерсол-140, а также хлорпарафины жидкие ХП-470 4. Включение в состав хлорированных углеводородов позволяет улучшить противозадирные и противоизносные свойства СОЖ. Однако применение данной СОЖ сопряжено со снижением санитарной безопасности из-за выделения из нее в воздух рабочей зоны токсичных паров хлора, оказания раздражающего действия на кожные покровы. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металла, предназначенная для глубокого сверления 5. СОЖ содержит в своем составе, мас.минеральное масло 36,0-75,0 масло для производства химволокна 0-37,5 сера техническая 0,6 диалкилмалеинат 9,5-11,0 фосфол 10 Т 2,5-3,5 Агидол-1 0,3 масло рапсовое 4,5-5,5 спирты синтетические 5-6 эмультал 2-3. Недостатком данного средства является наличие несвязанной серы в качестве модификатора трения, что приводит к нарушению гомогенности состава в процессе приготовления и применения, снижению модифицирующей активности присадки. Повышение же температуры при проведении процесса осернения непредельных кислот рапсового масла приводит к сильному повышению вязкости и ухудшению текучести СОЖ, повышенному расходу и ухудшению охлаждающей способности. Кроме того, применение в качестве антиокислителя алкилфенольной присадки Агидол-1 не является достаточно эффективной защитой от протекания окислительных процессов в зоне высокотемпературной обработки металла. Последнее вызвано низким заявленным количеством присадки, количество которой в составе СОЖ не обеспечивает оптимальный экранирующий эффект. Целью изобретения является устранение указанных недостатков и улучшение качества СОЖ. 2 11086 1 2008.08.30 Технический результат заключается в расширении сырьевой базы для получения осерненных СОЖ, повышении стойкости режущего инструмента, качества поверхностей обрабатываемых изделий и улучшении их коррозионной защиты. Поставленная цель достигается тем, что смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, включающая минеральное масло, серосодержащий модификатор трения и углеводородную антиокислительную присадку, согласно изобретению, в качестве минерального масла содержит масло индустриальное И-20, в качестве модификатора трения - жидкость осерненную масляную (Техсойл-ХХ), а в качестве антиокислительной присадки - экстракт фенольной очистки масел и масло ПН-6 при следующем соотношении компонентов, мас.жидкость осерненная масляная (Техсойл-ХХ) 2,0-6,0 экстракт фенольной очистки масел 3,0-10,0 масло ПН-6 2,1-10,0 масло индустриальное И-20 остальное по расчету. Пластификатор нефтяной в виде масла ПН-6 (ТУ 38.1011217-89) является остаточным экстрактом от фенольной очистки сернистых нефтей в смеси с экстрактом от фенольной очистки вязкостных дистиллятов, содержащим до 2-3 серо - и азоторганических соединений. Здесь вся сера находится в связанном виде в составе бензо-, дибензотиофенов, а также тиоцикланов. До 80 указанной фракции составляют ароматические соединения. Такие ароматические масла обычно отсутствуют в индустриальных маслах фенольной очистки, а их присутствие в СОЖ положительно влияет на увеличение стойкости металла к задиру. Экстракт нефтяной по ТУ РБ 05778477-25-93 является продуктом, полученным от фенольной очистки дистиллятных и масляных фракций. Массовая доля серы в экстракте составляет 1,2-2,0 . Жидкость осерненная масляная Техсойл-ХХ по ТУ 0258-001-12685569-2003 представляет собой гомогенную смесь индустриальных масел с антифрикционной присадкой на основе осерненной полимердистиллятной фракции. Оценка эффективности СОЖ, согласно изобретению, на основе представленных компонентов проводилась в производственных условиях при обработке изделий на станках модели ВС-Е 02 В (на операциях обработки резанием вала шестерен), на сверлильном станке 2 Н 135 (на операциях нарезания внутренней резьбы М 641,5 - 6 Н). В качестве показателей, характеризующих качество СОЖ, оценивались стойкость к износу режущих шеверов, резьбонарезной плашки М 6416, отсутствие заедания поверхности обрабатываемого материала, отсутствие на деталях коррозии, а также расход СОЖ. Экспериментально установлено, что при концентрации осерненной жидкости Техсойл-ХХ менее 2 происходит заметное снижение противозадирной способности СОЖ. Увеличение же концентрации указанной присадки более 6 приводит, при сохранении высоких противозадирных свойств, к увеличению себестоимости продукта. При содержании масла ПН-6 менее 2 происходит снижение термостабильности СОЖ, что выражалось в увеличении кислотного числа жидкости после месяца эксплуатации. При содержании масла ПН-6 более 10 происходит увеличение вязкости в интервале температур применения СОЖ, увеличение удельного расхода. При содержании экстракта нефтяного менее 3 повышается склонность СОЖ к биоповреждению, ухудшается ее стабильность, что отрицательно сказывается на стойкости инструмента. Повышение количества экстракта нефтяного более 10 приводит к увеличению степени замасливания обрабатываемой поверхности металла, снижению охлаждающей способности. Масло индустриальное И-20 в предложенной СОЖ является основным смазывающим компонентом. При снижении количества масла менее 80 увеличиваются силы трения,что отражается в интенсификации износа инструмента. 3 11086 1 2008.08.30 Изобретение реализуют следующим образом. В реактор-смеситель загружают расчетное количество масла И-20, которое разогревают до температуры 20-40 . При включенной мешалке в реактор загружается расчетное количество пластификатора нефтяного (ПН-6) и экстракта нефтяного. Смесь разогревается до температуры 80-90 С, после чего в реактор загружается предварительно разогретая в плавителе осерненная жидкость Техсойл-ХХ. После гомогенизации смеси в течение 30-90 мин содержимое реактора охлаждается до 40-50 С и через фильтр полученная СОЖ сливается в упаковочную тару. Полученный таким образом продукт содержит по массе 5 пластификатора нефтяного (ПН-6), 4 экстракта нефтяного,4 осерненной жидкости Техсойл-ХХ, 87 масла И-20. В готовом виде СОЖ представляет собой однородную маслянистую жидкость коричневого цвета со специфическим запахом, плотностью при 20 С - 0,87 г/см 3 вязкостью кинематической при 50 С - 25 мм 2/с с кислотным числом 1,2 мг КОН на 1 г средства массовой долей механических примесей - 0,01 массовой долей серы - 2,0 . Содержание серы в СОЖ определяли на модернизированном аппарате ПОСТ-2 МК,укомплектованном микроконтроллеромфирмы , метрологическая аттестация которого проведена в соответствии с требованиями отраслевых документов МУ 38.101013 и ОСТ 38.01350 (МС ИСО 4259). При обнаружении, по результатам анализа, содержания серы в СОЖ меньше заданного проводится корректировка продукта вводом дополнительного количества жидкости,осерненной Техсойл-ХХ. Приготовленную СОЖ заливают в циркуляционную систему охлаждения токарного станка и производят обработку деталей, как описано ниже. На токарном станке устанавливают цилиндрическую заготовку из стали марки Х 18 Н 10 Т. В суппорте станка закрепляют резец с режущей пластиной (шевером) из твердого сплава ВК 8. С помощью циркуляционной системы охлаждения на режущую пластину и заготовку в зону резания подают СОЖ и осуществляют непрерывное точение заготовки при скорости резания 50 м/мин, поперечной подаче 0,2 мм/об., глубине резания 0,5 мм. Непрерывное точение ведут до износа задней грани режущей пластины (шевера) на величину 0,45 мм. Стекающую в картер станка СОЖ собирают и после очистки вновь непрерывно подают в зону резания с помощью насоса. Условия испытания были идентичны для двух станков с подобными деталями, обрабатываемыми с применением заявленной СОЖ и, для сравнения, с прототипом СОЖ состава, мас.масло И-12 А 86,4 масло рапсовое 4,2 сера техническая 0,6 агидол-1 0,3 жир ОСЖ-1 8,5. Образцы СОЖ, используемой для точения, оценивали по периоду работы шеверов до переточки, определяемому по вышеуказанному параметру износа. Кроме того, сравнение эффективности СОЖ определялось по показанию расхода (вымакания на детали), связанного с необходимостью дозагрузки системы СОЖ. Учитывалось также и время задержки деталей в технологической межоперационной цепочке для обтекания СОЖ с деталей. Полученные результаты испытаний СОЖ с варьированием заявленного состава в сравнении с прототипом представлены в табл. 1 и 2. 11086 1 2008.08.30 Таблица 1 Наименование компонентов Масло И-20 Пластификатор нефтяной ПН-6 Экстракт нефтяной Жидкость осерненная Техсойл-ХХ Стойкость инструмента, Количество обработанных Время обтекания,мин деталей до долива СОЖ мин 148 53 19 144 50 20 130 45 25 120 41 35 Как видно из представленной серии результатов (табл. 2), применение предлагаемой СОЖ повышает стойкость инструмента в 1,2 раза, более экономично по расходу с получением одинакового качества поверхности обработанных изделий в сравнении с прототипом и соответствует заявленному техническому результату в отношении расширения сырьевой базы для приготовления осерненных смазочно-охлаждающих жидкостей. Производство смазочно-охлаждающей жидкости, согласно изобретению, освоено предприятием-заявителем. Источники информации 1. Патент РФ 1383779 С 2, МПК 610 173/00, 1995. 2. Патент РФ 2186094 С 2, МПК 710, 173/00, 2000. 3. Патент РФ 219951 С 2, МПК 710 173/00, 2001. 4. Патент РФ 2266948 С 2, МПК 710 173/00, 2004. 5. Патент РФ 2172334 С 2, МПК 710 163/00 С 10 4020, 2001 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5