Состав для получения смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов

Известны СОЖ для механической обработки металлов, представляющие собой растворы электролитов, Минеральные или растительные масла с добавлением различных присадок, содержащих хлор, серу, фосфор, например СОЖ состава (в ) керосин - 45,сульфофрезол - 24, олеиновая кислота - 30 и триэтаноламин - 1, применяемая для обработки нержавеющей стали 1. Эти жидкости не обеспечивают достаточной стойкости режущего инструмента из-за низкой охлаждающей способности и не удовлетворяют санитарно-гигиеническим условиям труда.Известна СОЖ 2 для механической обработки металлов следующего состава, мас.Указанная СОЖ обладает высокой охлаждающей способностью, однако низкими смазочными свойствами. В результате этого происходит налипание металла на инструмент,что, в свою очередь, приводит к задирам обрабатываемых поверхностей. Кроме того, наличие в составе СОЖ водорастворимого полимера (поливиниловый спирт) обуславливает засорение проводных магистралей оборудования.При механической обработке металлов в промышленности большое распространение в качестве смазочных сред получили водные эмульсии на основе стандартных эмульсолов типа Э-2, ЭТ и др., а также эмульсии на основе минеральных масел, смесей из растительных масел с добавками, улучшающими эксплуатационные свойства смазок 3. В качестве таких добавок чаще всего используют хлорированные углеводороды.Недостатками таких смазок являются низкая стабильность водных эмульсий на их основе и высокая токсичность хлорированных углеводородов.Прототипом изобретения является эмульсол для металлообработки 4 следующего состава, мас.олеиновая кислота 9-1 1 триэтаноламин 2-4 этиленгликоль 2-4 гидроокись калия 0,5-1,5 присадка Л 3-23 К 0,5-1,5 рафинированное минеральное масло остальное.низкая стойкость водной эмульсии к расслаиваниюЗадачи, на решение которых направлено изобретениеповышение противокоррозионных свойств водной эмульсии.Поставленные задачи решаются тем, что состав СОЖ для механической обработки металлов, содержащий триэтаноламин, олеиновую кислоту, эмульгатор и водонерастворимый смазочный компонент, отличается тем, что в качестве эмульгатора содержит продукт взаимодействия свободных жирных кислот растительного масла со смесью органического основания и 15-20 -ного водного раствора неорганического основания в массовом соотношении 1(5-7), а в качестве водонерастворимого смазочного компонента - нейтрализованное растительное масло или его смесь с маслосодержащей фракцией переработки нефти в массовом соотношении 1 (0,1-0,5) при следующем соотношении компонентов, мас.триэтаноламин 5 -10 олеиновая кислота 10-20 эмульгатор 10-20 водонерастворимый смазочный компонент остальное.Второй вариант состава состоит в том, что в качестве эмульгатора содержит продукт взаимодействия свободных жирных кислот растительного масла со смесью триэтаноламина и 15-20 -ного водного раствора ЫаОН или КОН в соотношении 1(5-7).Третий вариант состава состоит в том, что в качестве маслосодержащей фракции переработки нефти содержит вакуумный газойль.Сущность изобретения состоит в том, что предлагаемый состав содержит в качестве смазочного компонента растительное масло или его смесь с минеральным маслом и вь 1 сокоэффективные эмульгаторы, получаемые из применяемого растительного масла.Растительные масла обладают более высокой смазочной способностью по отношению к минеральным, однако растительные масла быстро окисляются из-за наличия в их составе свободных жирных кислот и теряют свои свойства. В настоящем изобретении предлагается использовать нейтрализованное растительное масло или его смесь с минеральным маслом.Нейтрализованные растительные масла (как и минеральные) обладают высокой стабильностью свойств при длительной эксплуатации и хранении. Кроме того, растительные масла образуют более устойчивые водные эмульсии, чем минеральные. Однако минеральные масла обладают более высокой термостойкостью, поэтому их целесообразно использовать в смеси с растительными.Для эмульгирования масел подобрано большое количество поверхностно-активных веществ (ПАВ). Как правило, те ПАВ, которые хорошо зарекомендовали себя в качестве эмульгаторов минеральных масел, обладают низкой эффективностью по отношению к растительным маслам и наоборот.В зависимости от природного происхождения растительного масла в его составе преобладают определенные жирные кислоты олеиновая и линоленовая - в льняном пальмитиновая, олеиновая и линоленовая - в хлопковом эруковая, линолевая и эйкозеновая - в рапсовом 5. При нейтрализации растительных масел происходит образование мыл, которые обладают поверхностно-активными свойствами и являются высокоэффективными эмульгаторами.В заявляемом составе в качестве эмульгатора растительных масел и их смеси с минеральными маслами используют продукт взаимодействия свободных жирных кислот растительного масла со смесью органического и неорганического оснований. При этом образуются соединения с ярко выраженными поверхностно-активными свойствами.В качестве неорганических оснований используют 15-20 -ные водные растворы ЫаОН или КОН. Использование других оснований щелочных или щелочноземельнь 1 х металлов не столь удобно, т.к. они образуют менее растворимые соли органических кислот.В качестве органического основания предлагается использовать триэтаноламин. Его использование в составе СОЖ широко известно в качестве высокоэффективного ингибитора коррозии. В настоящем изобретении он выполняет еще одну функцию - образует органические мыла свободных жирных кислот растительных масел, которые обладают еще более высокой эмульгирующей способностью, чем неорганические соли жирных кислот. Наличие в составе смеси органического и неорганического оснований приводит к образованию высокоэффективного комплексного эмульгатора, способного удерживать в водной фазе молекулы минеральных и нейтрализованных растительных масел. Как правило, при приготовлении эмульсий с использованием минеральных масел применяют низковязкие индустриальные или депарафинированные масла, т.к. они образуют более устойчивые водные эмульсии. Однако они обладают низкими смазочными свойствами по отношению к неочищенным маслам.В заявляемом составе, благодаря наличию высокоэффективного эмульгатора, в качестве смазочного компонента возможно использование вакуумного газойля. Вакуумный газойль является промежуточной фракцией при перегонке нефти и представляет собой высоковязкую жидкость коричневого цвета с характерным запахом нефтепродукта, кото В 18791 С 12006.12.30рь 1 й производится в Республике Беларусь на Мозь 1 рьском нефтеперерабатывающем заводе по ТУ 38. 1011304 - 90. По химическому составу является широкой углеводородной фракцией, полученной при вакуумной дистилляции мазута. Применяется для производства базовь 1 х масел и содержит в своем составе до 2 серы и комплекс нефтяных кислот,которые обусловливают высокие противозадирнь 1 е свойства.В заявляемом составе применение вакуумного газойля в смеси с нейтрализованнь 1 м растительным маслом и продуктом взаимодействия свободных жирных кислот растительного масла со смесью органического и неорганического оснований позволяет повысить смазочные характеристики водной СОЖ при сохранении ее высокой стабильности.Введение в заявляемый состав олеиновой кислоты обеспечивает протекание химической реакции с неорганическим и органическим основаниями с образованием металлического мыла (олеата натрия или олеата калия) и органического мыла - олеата триэтаноламина, которые в совокупности с остальными продуктами взаимодействия оснований образуют высокоэффективный эмульгатор. Кроме того, присутствие в заявляемом составе образовавшихся соединений триэтаноламина и жирных кислот обеспечивает высокие биостойкость и противокоррозионные свойства СОЖ.Для реализации заявляемого изобретения и приготовления состава-прототипа были использованы следующие веществатриэтаноламин (ТЭ) - ТУ 6-09-2448-91, олеиновая кислота (ОК) - ТУ 6-09-5290-86,рапсовое масло (РМ) - ГОСТ 8988-77, льняное масло (ЛМ) - ГОСТ 5791-81, индустриальное масло (ИМ) И-12 А - ГОСТ 20799-75, вакуумный газойль (ВГ) - ТУ 38. 1011304 - 90,КОН - ГОСТ 24363-80, ЫаОН - ГОСТ 4328-77, этиленгликоль (ЭГ) - ГОСТ 6259-75,присадка Л 3-23 К - ТУ 6-01-13-53-88. В качестве депарафинированного минерального масла для приготовления состава по прототипу использовали вазелиновое масло (ВМ) ГОСТ 3164-78, а композицию готовили простым смешением компонентов.Заявляемый состав готовят следующим образом.Приготавливают 15-20 -ный водный раствор МаОН или КОН и растворяют в нем расчетное количество триэтаноламина.На стадии предварительных исследований было установлено, что оптимальной концентрацией водных растворов ЫаОН и КОН является 15-20 . Приготовление растворов более высокой концентрации (свыше 20 ) нежелательно с точки зрения техники безопасности. Более низкие концентрации нецелесообразны, т.к. для процесса нейтрализации масел требуется большее количество смеси, что повлечет за собой необоснованное введение дополнительного количества воды. Это, в свою очередь, замедляет химическую реакцию омыления. Поскольку в процессе реакции нейтрализации участвуют триэтаноламин и ЫаОН или КОН, а не вода, то их соотношение выбрано 11 в пересчете на безводные вещества. Таким образом, одна часть безводного ЫаОН или КОН будет эквивалентна пяти частям их 20 -ных водных растворов.В отдельную емкость загружают водонерастворимый смазочный компонент (растительное масло или его смесь с минеральным маслом или вакуумным газойлем) и нагревают до температуры 70-80 С. Затем при непрерывном перемешивании в масло (или смесь масел) медленной струей вливают смесь водного раствора ЫаОН или КОН с триэтаноламином и перемешивают содержимое емкости еще в течение 15-20 минут. При этом происходит нейтрализация растительного масла за счет омыления его свободных жирных кислот и нефтяных кислот минерального масла смесью триэтаноламина и ЫаОН или КОН.После охлаждения смеси до 20-25 С без перемешивания реакционная масса расслаивается. Вверху собирается нейтрализованное растительное масло и его смесь с минеральным маслом, а внизу - образовавшийся в процессе нейтрализации эмульгатор. Разделение компонентов осуществляют путем декантации верхнего слоя. Затем отбирают расчетное количество нейтрализованного масла, добавляют олеиновую кислоту, триэтаноламин и эмульгатор. После перемешивания, благодаря введенным ОК и ТЭА, получают однород 4ную нерасслаиваюшуюся массу. На этом процесс приготовления состава считается законченнь 1 м.Для получения рабочего состава СОЖ приготавливали 5 -нь 1 е водные эмульсии (в том числе и для композиции-прототипа) перемешиванием расчетного количества концентрата в водопроводной воде. Составы образцов СОЖ приведены в табл. 1.Смазочную способность СОЖ оценивали на 4-шариковой машине трения ЧШМ -32,согласно ГОСТ 9490 - 75.Все опыты проводили с использованием подшипниковых шариков диаметром 12,7 мм из стали ШХ - 15 с твердостью НКС 60-62. Число оборотов шпинделя - 1420 об/мин. Длительность проведения каждого опыта составляла 10 сек. Нагрузку повышали ступенчато. Определяли критическую нагрузку (Рк) и нагрузку сваривания (Рс).Испытания коррозионного действия эмульсий, приготовленных на жесткой воде, проводили в соответствии с пунктом 2.2. ГОСТ 6243-75 с использованием пластинок из стали марки 10 по ГОСТ 1050-74 и стружки из серого чугуна по ГОСТ 1412-85. Через каждые 24 часа осуществляли визуальный контроль за состоянием металлических поверхностей и определяли время образования (Т 1, час) точечной или сплошной коррозии. Стабильность эмульсий определяли в соответствии с п. 3.1 ГОСТ 6243-75. За критерий оценки принимали время (Т 2, дней), за которое происходит выделение 1 масла на поверхности по объему. Результаты испытаний образцов СОЖ приведены в табл. 2. Как видно из табл. 2, при использовании заявляемых составов при оптимальном содержании компонентов (составы Не 3-8) смазочная способность СОЖ по показателю Рк превышает прототип в 1,3-1,4 раза,а по показателю Рс - в 1,2-1,4 раза. По противокоррозионным свойствам заявляемый состав СОЖ превышает аналогичные свойства прототипа в 1,7-2,7 раза, а стабильность эмульсии - в 3-4 раза.