Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов

(51)10 173/02 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Злотников Игорь Иванович Селицкий Сергей Францевич Пискунов Сергей Васильевич Кушнеров Денис Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая триэтаноламин, поливиниловый спирт и воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит натриевое жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.триэтаноламин 1,3-4,9 поливиниловый спирт 0,8-4,2 натриевое жидкое стекло 1,6-5,0 вода остальное. Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ) и может использоваться в машиностроении на операциях точения, сверления, фрезерования и шлифования. Известен смазочный материал для горячей обработки металлов давлением, содержащий, мас.графит 11,0-60,8 полиэтилен 3,7-18,4 неорганическую присадку 5,3-35,3 и органический стабилизатор, выбранный из группы, включающей поливинилацетат, поливиниловый спирт, полисахариды, поливинилбутираты, поливинилбутирали, алкилцеллюлозу, 0,2-80,0. Неорганическая присадка содержит мас.полифосфат натрия (3),где 6-50000, 0,2-98,8 неорганическое соединение бора, выбранное из группы, включающей буру, борную кислоту, 23, КВ 5 О 84 Н 2 О, борат цинка 0,2-25,0 жидкое стекло натрия или жидкое стекло калия с содержанием 2 21-47 мас.1,0-99,6 1. Недостатком смазочного материала является его низкая эффективность при использовании для обработки металлов резанием, так как для получения СОЖ его необходимо разбавить водой,а при этом происходит разделение водорастворимых и нерастворимых компонентов. Известна СОЖ для хонингования металлических поверхностей, содержащая, мас.натриевое жидкое стекло 3-6 нитрит натрия 0,3-0,5 сульфит натрия 0,2-0,4 и воду 2. Недостатком известной СОЖ является невозможность использования ее на таких опера 7487 1 2005.12.30 циях резания, как точение, сверление, фрезерование, а только при хонинговании, что резко сужает область применения СОЖ. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является СОЖ для механической обработки металлов, содержащая, мас.олеиновую кислоту 0,40,8 триэтаноламин 0,3-0,5 йодид калия 0,1-0,2 поливиниловый спирт 0,3-0,6 полидиеновую олифу 4,9-7,9 и воду 3. Недостатком СОЖ является сложность ее приготовления, а также низкая эффективность ее применения, что проявляется в малом съеме металла при высоком коэффициенте трения, а также невысокое качество обработанной поверхности. Задача изобретения - повышение эффективности СОЖ за счет снижения коэффициента трения, увеличения интенсивности съема металла, улучшение качества обрабатываемой поверхности, а также упрощение ее приготовления. Поставленная задача решается за счет того, что СОЖ для механической обработки металлов, содержащая триэтаноламин, поливиниловый спирт и воду дополнительно содержит натриевое жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.триэтаноламин 1,3-4,9 поливиниловый спирт 0,8-4,2 натриевое жидкое стекло 1,6-5,0 вода остальное. Водный раствор органического полимера - поливинилового спирта обеспечивает высокие смазывающие свойства СОЖ, снижая коэффициент трения и повышая стойкость режущего инструмента. При содержании поливинилового спирта менее 0,8 мас.смазочные свойства проявляются слабо, а содержание сверх 4,2 мас.сильно увеличивает вязкость СОЖ, ухудшая охлаждающие свойства. Натриевое жидкое стекло играет роль неорганической смазки, особенно эффективной при высоких температурах. При резании в зоне локальных повышений температур СОЖ испаряется с образованием силикатной микропленки, которая, в отличие от пленок поливинилового спирта, не разлагается при температурах до 950 С. Это снижает коэффициент трения и защищает режущий инструмент от износа при жестких режимах резания. Кроме того, жидкое стекло повышает качество обрабатываемой поверхности, что связано с микроабразивным действием частиц диоксида кремния, образующихся при испарении жидкого стекла. При содержании жидкого стекла менее 1,6 мас.положительный эффект от его введения выражен крайне слабо. При введении жидкого стекла более 5,0 мас.происходит налипание силикатной пленки на режущий инструмент и забивание поверхностей шлифовальных инструментов, что ухудшает качество обрабатываемых поверхностей. Триэтаноламин играет роль стабилизатора системы жидкое стекло - поливиниловый спирт, так как совместить водные растворы жидкого стекла и поливинилового спирта в чистом виде невозможно из-за взаимной коагуляции. Кроме того, триэтаноламин играет роль ингибитора коррозии. При содержании триэтаноламина менее 1,3 мас.возможна самопроизвольная коагуляция СОЖ при хранении, а также возможна коррозия обрабатываемого металла. Содержание триэтаноламина более 4,9 мас.не приводит к дополнительному положительному эффекту. СОЖ готовят следующим образом. В заранее приготовленный 5-10 водный раствор поливинилового спирта добавляют расчетное количество триэтаноламина и тщательно перемешивают. Затем в полученную смесь при непрерывном помешивании добавляют необходимое количество натриевого жидкого стекла. Полученный концентрат транспортируют к месту эксплуатации и разбавляют водой до необходимой концентрации. Составы СОЖ конкретного выполнения приведены в табл. 1. Сравнительные свойства предлагаемой СОЖ и прототипа приведены в табл. 2. Таблица 2 Сравнительные свойства СОЖ Заявляемый состав Показатель Коэффициент трения Интенсивность съема металла, мг/ч 56 Шероховатость обработанной поверхности, мкм после шлифования 0,8 после точения 2,5 Коррозионная агрессивность следы 0,7 0,7 0,6 0,6 0,7 0,8 1,25 1,4 2,2 2,0 2,3 2,3 2,4 2,5 10 12 нет нет нет нет нет нет нет нет Как следует из представленных в табл. 2 данных, предлагаемая СОЖ обладает более высокими показателями, чем СОЖ по прототипу. Так, например, интенсивность съема металла при использовании предлагаемой СОЖ в 2,2-2,3 раза больше, чем при использовании известной СОЖ. При этом коэффициент трения в случае использования СОЖ по изобретению в среднем на 20 ниже, чем при использовании СОЖ по прототипу. Качество обработанной поверхности при применении предлагаемой СОЖ выше, чем при применении известной. К преимуществам предлагаемой СОЖ следует отнести также полное отсутствие коррозионной агрессивности, простоту изготовления и недефицитность компонентов. Контрольные примерыипоказывают, что выход за заявляемые пределы содержания компонентов СОЖ приводит к снижению всех показателей. Контрольный примерпоказывает, что исключение из состава СОЖ жидкого стекла приводит к резкому уменьшению съема металла и ухудшению качества обработанной поверхности. Контрольный примерпоказывает, что исключение из состава СОЖ поливинилового спирта приводит к значительному росту коэффициента трения при невысоком съеме металла и к ухудшению качества обработанной поверхности. Коэффициент трения при шлифовании и интенсивность съема металла определяли на машине трения СМЦ-2 по схеме ролик-колодка. В качестве ролика использовали абразивный круг диаметром 40 мм марки 25 А 25 ПСТ 15. Колодку шириной 10 мм и радиусом 3 7487 1 2005.12.30 внутренней поверхности 20 мм изготавливали из стали 3. Шлифование проводили при нагрузке 1 МПа и скорости 0,5 м/с при непрерывной подаче СОЖ в зону шлифования. Точение производили на токарно-винторезном станке при глубине резания 1,5 мм и подаче 0,08 мм/об. Материал заготовки сталь Ш-15. Шероховатость обработанной поверхности измеряли на профилографе Калибр ВЭИ. Коррозионную агрессивность определяли капельным методом по ГОСТ 6243-75. Источники информации 1. Патент СССР 1395145, МПК 01 165/00, 1988. 2. А.с. СССР 1766955, МПК 01 173/02, 1992. 3. А.с. СССР 709668, МПК 01 3/02,01 3/18,01 3/26, 1980 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4