Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлических сплавов и способ ее получения

фикатора Используют параформ в количестве 1-6 мас. от массы канифоли, при этом процесс модификации ведут при температуре 140-160 С.Изобретение относится К технологии машиностроения и, в частности, К смазочноохлаждающим жидкостям (СОЖ) для механической обработки изделий из металлических сплавов с пониженными антикоррозионными характеристиками, например серых чугунов и нелегированных сталей, обеспечивая смазку (исключение охватывания материала резца с обрабатываемым объектом), эффективное охлаждение зоны резания.Известны СОЖ аналогичного назначения, которые являются водными растворами известных и широко используемых эмульсолов, содержащих масла эмульсол НГЛ - 205Существенными недостатками известных СОЖ являются 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.Наиболее близкой по технической сущности и назначению использования к заявляемому изобретению является СОЖ (прототип) для механической обработки, являющаяся водным раствором синтетического концентрата, содержащего моноэтаноламиновую соль терпеноидномалеинового аддукта, нитрата натрия, тринатрийфосфата, триэтаноламин и воду 1. В качестве терпеноидномалеинового аддукта были использованы КМА - канифольномалеиновь 1 й аддукт КТМА - канифолетерпеномалеиновь 1 й аддукт ТМА - терпеномалеиновь 1 й аддукт.повышенная коррозионная агрессивность при взаимодействии с поверхностями обрабатываемых изделийнедостаточный смазочный эффект сопряженных при резании поверхностей обрабать 1 ваемого объекта и инструмента, что приводит к ухудшению чистоты обработки (шероховатость) поверхности и повышенному абразивному износу инструмента.Причиной вышеуказанных недостатков этой СОЖ является относительно невысокая термостабильность аминовых или натриевых солей терпеноидномалеинового аддукта, которые приводят к быстрой ее вырабатываемости в рабочем растворе СОЖ. Возникающая при этом несбалансированность количественного состава СОЖ ведет к повышению коррозионной агрессивности последней.Задача изобретения - создание СОЖ, которая исключает или значительно снижает недостатки вышерассмотренной и других СОЖ, обеспечиваялучшие моющий и охлаждающий эффекты за счет лучшего смачивания поверхности обработки и инструментабольшую долговечность СОЖ из-за снижения деструкции солей терпеноидномалеинового аддукталучшие условия труда рабочего (зона дыхания и контакта с частями и органами тела),удовлетворяющие требованиям СЭСснижение расхода соли терпеноидномалеинового аддукта, что обеспечивает снижение себестоимости СОЖ.(СОЖ) для механической обработки металлических сплавов, содержащая этаноламиновую, диэтаноламиновую, триэтаноламиновую или натриевую соль терпеноидномалеинового аддукта или их смесь, нитрит натрия, тринатрийфосфат, триэтаноламин и воду, в качестве указанных солей терпеноидномалеинового аддукта содержит соли канифольномалеинового аддукта, предварительно модифицированного параформом при следующем соотношении компонентов, мас.этаноламиновая, диэтаноламиновая, триэтаноламиновая или натриевая соль канифольномалеинового аддукта, предвари тельно модифицированного параформом 0,090-7,5 нитрит натрия 0,040-7,5 тринатрийфосфат 0,030-5,0 триэтаноламин 0,030-7,5 вода остальное.В предлагаемой рецептуре СОЖ впервыеиспользованы этаноламиновая, диэтаноламиновая, триэтаноламиновая или натриевая соль канифольномалеинового аддукта, предварительно модифицированного параформом(МКМА), или их смесь в различных соотношенияхэтаноламиновые, диэтаноламиновые и триэтаноламиновые соли получены в водных растворах и при пониженных температурах (80-98 С), вместо получения в расплавах при 160-170 Сдостигнут наиболее высокий уровень термостабильности этаноламиновой, диэтаноламиновой, триэтаноламиновой и натриевой соли канифольномалеинового аддукта (предварительно модифицированного параформом)достигнут требуемый уровень антикоррозионных характеристик при наименьших, в сравнении с известной СОЖ, концентрациях компонентовсущественный бактерицидный эффект обеспечивает диэтаноламиновая соль модифицированного канифольномалеинового аддукта (МКМА) - основной компонент СОЖ.Впервые для производства СОЖ используются (табл. 1) известный аддукт КМА со свойствами Тр 135 С, КЧ - 263 мгКОН/г с различной глубиной модифицирования (от 1 до 6 мас. ) параформа при температуре 140-160 С, который по параметрам острой внутрижелудочной токсичности, согласно ГОСТ 12.1.007-76, относится к 3-му классу опасности - умеренно опасным веществам, что делает возможным его использование в народном хозяйстве.Выполнение задачи и эффект достигаются также тем, что в способе получения смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлических сплавов, при котором в реактор загружают терпеноиды, модификатор и малеиновый ангидрид, перемешивают при нагревании до заданной температуры, выдерживают до получения терпеноидномалеинового аддукта, отгоняют остатки малеинового ангидрида и скипидара,терпеноидномалеиновый аддукт смешивают с подогретыми водными растворами этаноламина, диэтаноламина, триэтаноламина или гидроокиси натрия или их смесями, выдерживают в нагретом состоянии до образования соли или солей и затем вводят нитрит натрия, тринатрийфосфат и триэтаноламин, при получении аддуктов в качестве терпеноидов используют канифоль, а в качестве модификатора используют параформ в количестве 1-6 мас. от массы канифоли, при этом процесс модификации ведут при температуре 140-160 С. Ранее для этих целей (повышения термостабильности КМА) параформ не применялся.Фосфаты и нитриты (в нашем случае) - тринатрийфосфат и нитрит натрия - используются соответственно для снижения трения в зоне резания и налипания материала на инструмент (тринатрийфосфат), а также для снижения корррозионной агрессивности СОЖ(нитрит натрия). В рецептуре СОЖ для снижения ее коррозионной агрессивности дополнительно используется триэтаноламин.Так как в процессе эксплуатации СОЖ подвергается локально (в зоне резания) нагреванию до температуры 300 С И выше, термостабильность солей модифицированных канифольномалеиновых аддуктов и, как следствие, темостабильность СОЖ являются важнейшим параметром, обеспечивающим ее большую долговечность. Другие же компоненты СОЖ, вследствие их более высокой термостабильности, нами не рассматриваются,так как Ткип триэтаноламина составляет 360 С, а температура деструкции нитрита натрия и тринатрийфосфата лежит в интервале температур 460-550 С. Этаноламиновые, диэтаноламиновь 1 е, триэтаноламиновые и натриевые соли модифицированных канифольномалеиновых аддуктов имеют значительно более высокий уровень термостабильности, что было установлено следующим образом.Для определения величин параметров термоокислительной деструкции модифицированных канифольномалеиновых аддуктов и их солей были использованы методы динамической термогравиметрии 2. Исследования проведены на дериватографе фирмы МОМ типа ОД-103 в режиме программированного нагрева образца. Образец массой 0,1 г нагревали в платиновом тигле на воздухе со скоростью 5 град/мин. Шкала весов 100 мг, гальванометра ДТА-1/3, гальванометра ДТГ-1/10. Данные термостойкости модифицированных канифольномалеиновых аддуктов и их солей приведены в табл. 1 и 2.Исследования, позволяющие выявить эффект введения модификатора - параформа,границы содержания последнего, обеспечивающие эффект и его оптимальное содержание по повышению термостабильности КМА, выполнены следующим образом. В трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником и термометром,загружают канифоль и параформ. Реакционную смесь нагревают до температуры 140160 С и реакцию ведут в течение 2-3 часов. Далее в реакционную смесь вводят расчетное количество малеинового ангидрида и нагревают до температуры 18515 С. Реакция считается законченной, когда в реакционной смеси содержание свободного несвязанного малеинового ангидрида составляет не более 2 . Затем, поддерживая температуру смеси в пределах 18515 С перегретым острым паром или под вакуумом (приблизительно 20 мм рт. ст.), отгоняют непрореагировавшии малеиновыи ангидрид.При всех вариантах получения модифицированный канифольномалеиновый аддукт представляет собой стеклообразную массу от светло-желтого до коричневого цвета, хорошо растворимую в ацетоне, спиртах и эфирах.Как видно из данных табл. 1, по основным критериальным параметрам (Тдф температура деструкции по усредненным данным кривых ДТГ и ДТА, Ед - энергия активации термоокислительной деструкции) устойчивость к термоокислительной деструкции приведенных аддуктов в ряду КМА, МКМА 1 МКМА 2, МКМА 3, МКМА 4, МКМА 5,МКМАб возрастает. Рост устойчивости к термоокислительной деструкции в ряду КМА МКМАб является следствием (табл. 1) увеличения температуры размягчения и вязкости анализируемых продуктов, что напрямую связано с Тдр и Ед. Из данных табл. 2 следует,что обработка аддуктов этанол-, диэтанол-, триэтаноламинами и гидроокисью На повь 1 шает их устойчивость к термоокислительной деструкции. Так, абсолютные значения Тдср исследованных этаноламиновых солей в среднем на 24 С, диэтаноламиновых солей в среднем на 27 С, триэтаноламиновых солей на 31 С, натриевых солей аддуктов на 45 С выше по сравнению с величинами Тдр аналогичных солей, полученных на основе КМА. Данные табл. 2 показывают, что наиболее устойчивы к термоокислительной деструкции натриевые соли МКМА. Соли аддуктов по степени устойчивости к термоокислительной деструкции располагаются в ряд ЫаСМКМА ТАСМКМА ДАСМКМА ЭАСМКМА. Таким образом, установлено значительное повышение термостабильности заявляемых солей аддуктов по сравнению с солями канифольномалеиновых аддуктов, используемых в прототипе 1.Ниже приводится конкретный пример получения заявляемой СОЖ.В реакционную трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром И обратным холодильником, загружают 99,67 г воды И 0,15 г триэтаноламина. Колбу помещают в термостат И содержимое ее подогревают до 80-98 С. Затем при включенной мешалке в колбу вводят 0,05 г измельченного модифицированного канИфольномалеИнового аддукта И,поддерживая температуру в вышеуказанных пределах, реакцию ведут при тщательном перемешивании в течение 0,5 часа. По окончании реакции образования соли триэтаноламиновой МКМА в реактор загружают 0,1 г нитрита натрия (ЫаЫО 2), 0,03 г трИнатрИйфосфата (Ыа 3 РО 4). Смесь перемешивают до полного растворения компонентов И фильтруют. Профильтрованная смесь И является предлагаемой СОЖ, имеющей специфИчнь 1 й легкий запах лесной хвоИ.Результаты Исследований И ИспытанИй всех вариантов СОЖ (включая прототип) представлены в табл. 3, при этом Изготовление опытных СОЖ сводилось к применению вь 1 бранного комплекса предлагаемых компонентов при различных содержаниях последних. Из результатов табл. 3 следует, что эффект снижения коррозионной агрессивности СОЖ от применения антикоррозионных компонентов проявляется И достигает оптимального значения при Их следующем содержанииНитрит натрия (НН). Существенно проявляется при содержании 0,07 мас. И достигает оптимума при содержании его 0,09 мас. при меньших значениях снижается величина эффекта, а при больших эффект практически не увеличивается.Триэтаноламин (ТЭА). Существенно проявляется при содержании 0,07 мас. И достигает оптимума при содержании его 0,09 мас. .ТрИэтаноламИновая соль модифицированного канИфольномалеИнового аддукта(ТАСМКМА). Существенно проявляется при содержании 0,07 мас. И достигает оптимума при содержании его 0,09 мас. .ТрИнатрИйфосфат (ТНФ). Существенно проявляется при содержании 0,015 мас. И достигает оптимума при содержании его 0,03 мас. .Из вышеизложенного следует, что оптимальная по концентрации рабочая СОЖ по п. 1 формулы Изобретения для обработки, например, серого чугуна СЧ 21 включает (мас. )триэтаноламиновая соль модифицированного канИфольнома леинового аддукта 0,09 нИтрИт натрия 0,09 трИнатрИйфосфат 0,03 трИэтаноламИн 0,09 вода остальное.Видно также, что соотношение масс вышеуказанных (кроме воды) компонентов, обеспечивающее оптимальные эффекты, практически следующее ТАСМКМА НН ТНФ ТЭА 3313.Таким образом, определены пределы содержания компонентов, обеспечивающих проявление эффекта, И Их оптимальное содержание в заявляемой рабочей СОЖ для обработкИ серых чугунов.Из практики Известно, что, в сравнении с чугунамИ, для обработки вь 1 соколегИрованных сталей могут успешно Использоваться СОЖИ с уменьшенным в 2-3 раза содержанием антикоррозионных (нИтрИт натрия И трИэтаноламИн) И, напротив, повышенным в 1,5-2,0 раза содержанием антифрикционных компонентов (трИнатрИйфосфат). Поэтому нижние гранИць 1 заявляемых пределов содержания антикоррозионных компонентов в СОЖ представлены для высоколегированных сталей И составляют величину 0,03 мас. . Нижние гранИць 1 заявляемого предела концентраций антИфрИкцИонного компонента в рабочей СОЖ определены для обработки чугуна СЧ 21 И составляют 0,03 мас. .Верхние гранИць 1 заявленных концентраций СОЖ определяются максимально возможным содержанием комплекса заявленных компонентов (27,5 мас. ), растворяющихся