Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для магнитно-абразивной обработки металлов

Область техники

Процессы обработки металлов характеризуются исключительным многообразием условий, обусловленных обширной номенклатурой обрабатываемых и инструментальных материалов, спецификой конкретных операций, видом и масштабами производств. Одним из путей увеличения производительности обработки и обеспечения заданного качества обработанной поверхности является правильный выбор и использование СОЖ. Решение задач повышения эффективности применения СОЖ реализуется путем подбора и изменения их составов, что позволяет осуществлять многосторонние изменения параметров функционирования систем обработки металлов.

Изобретение относится к концентратам СОЖ, которые могут быть использованы в виде водных растворов в машиностроительной отрасли на операциях МАО цветных металлов, сталей и их сплавов.

Уровень техники

Известен концентрат технологической СОЖ для финишной алмазно-абразивной обработки металлов, содержащий, мас.%: триэтаноламиновое мыло жирных кислот фракции С₆-С₂₀ 25,0-30,0, диэтиленглиголь 20,0-30,0, нитрит натрия 0,4-0,6 и воду [1]. Недостатком известного концентрата СОЖ является нестабильность его эксплуатационных свойств, а именно, в процессе эксплуатации наблюдается снижение режущей способности инструмента.

Известен концентрат технологической СОЖ для финишной абразивной обработки металлов, содержащий, мас.%: триэтаноламин 10,0-20,0, метилсульфат 1,0-3,0, оксиэтилированные монолакилфенолы на основе тримеров пропилена 20,0-30,0 и воду [2]. Недостатком известного концентрата СОЖ является недостаточная производительность режущего инструмента при его использовании на финишных операциях обработки.

Известен концентрат технологической СОЖ для механической обработки металлов, содержащий, мас.%: триэтаноламин 0,8-2,0, триэтаноламиновое мыло высших жирных кислот 9,0-14,0, триэтаноламиновое мыло синтетических жирных кислот фракции С₇-С₉ или С₁₀-С₁₃ 1,5-3,5, полиоксиэтилированные первичные жирные спирты фракции С₁₀-С₁₃ или С₁₂-С₁₄ или С₁₀-С₁₈ 4,0-8,0, пек дистилляции таллового масла 4,0-8,0, диалкилдитиофосфат цинка 1,0-4,0, экстракт селективной очистки нефтяных масел 10,0-20,0 и остальное - минеральное масло [3]. Недостатком известного концентрата СОЖ является наличие в его составе производных глиголей, которые в процессе эксплуатации окисляют СОЖ с образованием кислотных коррозионностойких агентов, что уменьшает рН и степень допускаемых загрязнений.

Наиболее близким к заявленному техническому решению изобретения является концентрат СОЖ, использующийся для механической обработки металлов резанием, содержащий, мас.%: триэтаноламин 4,0-10,0, триэтаноламиновое мыло жирной кислоты 8,0-20,0, моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов 2,0-6,0, кальциевое и/или натриевое мыло кислот касторового масла 2,0-12,0, минеральное масло 1,0-7,0 и воду [4]. Недостатком прототипа является то, что он не универсален, содержит низкий процент масла (более 50% состоит из воды).

Задача, решаемая изобретением - разработка состава концентрата СОЖ для МАО, который соответствует требованиям к показателям качества СОЖ, используемых для финишных операций металлообработки сталей и сплавов, а также способствует расширению номенклатуры выпускаемых СОЖ.

Сущность изобретения

Поставленная задача достигается тем, что концентрат СОЖ, который может быть использован в виде водного раствора в машиностроительной отрасли на операциях МАО цветных металлов, сталей и их сплавов, включает триэтаноламиновое мыло синтетических жирных кислот С7-С9, олеиновую кислоту, гидроксид калия, нитрит натрия, индустриальное масло и воду, что дополнительно содержит сульфоэтоксилат натрия, мас.%:

Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в одновременном повышении производительности и снижении шероховатости обрабатываемых поверхностей при МАО путем улучшения эксплуатационных характеристик заявляемого концентрата.

В составе концентрата СОЖ используются следующие компоненты:

- триэтаноламиновое мыло фракции С₇-С₉, выпускается по ТУ 2423-061-05807977-2002 (приводит к улучшению смачивающих, моющих и эмульгирующих свойств, а также способствует образованию стабильной эмульсии и при хранении в течение длительного времени не расслаивается);

- олеиновая кислота, выпускается по ГОСТ 7580-91 (приводит к улучшению эмульгируемости масла и смазывающих свойств);

- сульфоэтоксилат натрия, выпускается по ТУ 2481-017-71150986-2011 (является ПАВ предлагаемого концентрата СОЖ и выполняет функцию моющего детергента);

- гидроксид калия, выпускается по ГОСТ 24363-80 (в предлагаемом концентрате СОЖ используется как смазочный материал);

- нитрит натрия, выпускается по ГОСТ 19906-74 (используется для изолировании соли жесткости и предотвращения их реакции с мылом, что влияет на производительность процесса в целом);

- масло индустриальное И-8А, выпускается по ГОСТ 20799-88 (используется для операции химического или электрохимического обезжиривания деталей в процессе обработки).

Предложенное соотношение компонентов позволяет получить материал с высокими эксплуатационными свойствами и наименьшими затратами.

Предлагаемый концентрат СОЖ получают простым механическим смешиванием входящих в нее компонентов с водой путем непрерывного помешивания в течение 45-60 мин при температуре (50-70)°С. Для магнитно-абразивной обработки металлов используют 3%-ный раствор концентрата СОЖ в воде.

Заявляемые концентраты СОЖ представляют собой маслянистые жидкости желто-коричневого цвета, легко разбавляются как технической, так и водопроводной водой при температуре (10-20)°С с образованием полупрозрачных растворов молочного цвета.

Приготовлены следующие предлагаемые составы концентратов СОЖ (табл. 1).

В таблице 2 представлены эксплуатационные показатели качества предлагаемых составов концентрата СОЖ и 3%-ного раствора этого концентрата СОЖ.

Рабочие растворы в концентрации 2-5% обладают достаточными антикоррозионными свойствами, рН растворов и находятся в пределах 8-9.

Испытания прототипа и предлагаемых составов СОЖ выполнялись на экспериментальной установке для МАО модели ЭУ-1 при следующих параметрах: величина магнитной индукция в рабочем зазоре, 1,0 Тл, скорость вращения детали, 2,5 м/с, скорость осцилляции детали, 0,12 м/с, амплитуда осцилляции, 2,0 мм, величина рабочего зазора, 1,0 мм, время обработки, 60 с. В качестве ферроабразивного порошка применялся Ж15КТ ТУ 6-09-03-483-81, зернистость которого 200-315 мкм. Исходная шероховатость поверхностей образцов составляет 1,2-1,4 мкм. В качестве образцов использовали втулки из шарикоподшипниковой стали и алюминиевого сплава ШХ15 ГОСТ 801-78 и Д16 ГОСТ 4784-97 соответственно, которые крепились на ферромагнитной оправке. Габаритные размеры втулок: диаметр 36,0 мм, длина 32,0 мм, толщина стенки 1,0 мм. В процессе испытания оценивали массовый съем металла (AG) и шероховатость поверхности (Ra).

Массовый съем металла определяется как отношение масс образцов до и после МАО. Масса исходных образцов - 28 и 10 г соответственно, взвешивание образцов выполнялось на лабораторных весах модели ВЛА-200-2М с точностью до ±0,001 г. Исследование шероховатости поверхности образцов выполнялось на профилографе-профилометре модели 250 завода «Калибр» посредством фиксации данных на профилограмме. Значение показателей для данных условий МАО определялось как среднее арифметическое результатов замеров на пяти образцах.

Результаты испытаний прототипа и предлагаемых составов приведены в таблице 3.

В результате проведенных испытаний (табл. 3) было выявлено, что оптимальным является состав №2 предлагаемого концентрата СОЖ. Он имеет улучшенные технологические показатели по производительности обработки (в 1,17-1,22 раза) и шероховатости обрабатываемой поверхности (в 1,27-2,0 раза). Данный состав обладает хорошими технологическими свойствами, повышающими производительность МАО и снижающими шероховатость обрабатываемых поверхностей. Для состава №1 увеличение количества воды приводит к снижению режущей и моющей способности. Из-за уменьшения количества воды для состава №3 снижаются смазочные и омывающие свойства СОЖ, что связано с неполным растворением нитрита натрия и гидроксида калия.

Источники информации

1. А.с. 1055757, МПК С10М 3/02, 1983.

2. А.с. 1740404, МПК С10М 173/02, 1992.

3. Патент РФ №1814307, МПК С10М 173/00, 1995.

4. Патент РФ №2148622, МПК С10М 173/00, 2000 (прототип).