Смазочно-охлаждающая жидкость для алмазного выглаживания сталей

Смазочно-охлаждающая жидкость для алмазного выглаживания сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ВСЕС . РЗ 1:" <

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1-5

1-10

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТ .НИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3877788/23-04 (22) 28.02.85 (46) 30.07.86. Бюл. № 28 (» ) Брянский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт (72) Е. M Голубчик и Ю. Н. Дорофеев (53) 621.892.621.7.016.3(088.8) (56) Авторское свидетельство ГССР

451737, кл, С 10 M 3/24, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 836076, кл. С 10 М 3/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1171513, кл. С 10 М 3/02, 1984, (54)(57) СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ

ДЛЯ АЛМАЗНОГО ВЫГЛАЖИВАНИЯ СТАЛЕЙ,,содержащая глицерин, стеариновую кисÄÄSUÄÄ 1247410 А1 (50 4 С 10 М 141/02 //(С 10 М 141/02У

105:14, 125:02, 125:)8, 125:24, 1 29:32, 129:40) С 10 N 10:02, 1О:08, 40:20 лоту, хлорид меди и коллоидный графит, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества поверхности и проиэводительности обработки, жидкость дополнительно содержит уксусную кислоту, хлорид олова и пирофосфорно-кислый натрий при следующем соотношении компонентов, мас.Е:

Хлорид меди 4-10

Хлорид олова 0,5-5,0

Уксусная кислота 2-10

Стеариновая кислота 0,1-0,4

Пирофосфорно-кислый натрий

Коллоидный графит

Глицерин

1247

Изобретение относится к смазкам и смаз(зчно -oxJI(3211?ta?nl>IHYi жидкостям (СО?К) и может быть использовано при отделочной и упрочня?ощей обработке поверхностей стальных деталей алмазным Вы-глаживанием.

Цель изобретения - повышение качества поверхности я проязводктел:ьно-. сти обработки.

П12едлагаемый состQB СОЕ позволяет осаждать медьсодержащее покрытие с использованием процесса контактного обмена (вытеснения ио:-?ов металлов из раствора металлом основы), который осуществляется без внешних ис:точников тока п13остым нанесеня и электролита, СОЖ) на обрабать?73асмую по>зерхнс>сть,, Входящие В предлагаемый состав компоненты я?зл в|от ся эо>с>ектив11ымя сма-* зочно-.диспер Гяру?ощями и 03(3?а2>да?ошими

Вещес? вам?1,, а применясм?яи В качестве

CO)i(раствор этих веществ уменьшает пîверхнÎcтнуlо энeðãè:.> и облегчает пластическое Г?еформ?яро?за?Ние обрабатыВаемого металла,, способст?зует удалению окисной пленки и десорбцяи органи ?еских сОРдинс .TIHFI 11?зь(э ГО? ВОздей с гВЕИЕ де(1>ор?1?зру?о?о(= -0 ке?с Tp>J?;- .Етта H электролита на Обрабатываемую поверх-ность макси 1971û?о с(>езие?цс?>отсе? 130 ъре-ме??и и НОКН21язу?OTся 73 ?lpOcTp(IE?c о

Осаждпющееся яз рас f730p="- 1?a пластически деформяруемую стальну>о поверхность аптифрякционнОе -.::едьcîò?åp>;;ÿ:öåe

I?07(pbITHe CTI0CОЗ1- 0 раЗЪ(зль? 1ЯТЕ> (эКра"

1 Ф пировать 7 тру?цяеся тена. (деформярую:. щий янструменг и обрабатываемую де-.> таз?ь 7, п13едохраняя их от непосредстВиннОГÎ кО?>такта р Об;?адать ?ла?еь?2?

УДЕЛЪНЫМ СОПРОТГПЗЛЕНИ лМ СДВИГУ; МаК— сималь?10 ?!ОГл(2 ц?ггь теплоту T рен??я огра?п чивая нагре?3 е>зп-.?модейс:твуеощях поверхностей зпнць дог?ус?Т>ли>".ми температурами: 130?31117!??ть виброустойчивость янстру??ента „Ваэце!Iяте??ьнаЯ с?нте?(1>ре?ес пиое?ная пленка также препятствует на рабочей поверхности выглажяватег>.я протеканию процессов графитязации и раст>зорения алмаза в обрабатываемом материале, которые происходят при", сравнительно небольших температурах

В условиях трения в присутствия ка-тализаторов типа железа и никеля.

Уксусная кислота обеспечивает более быстрое растворение окясной пленки, что приводит к активации металлической повeðõíîñòè и ускорению осаждения мецного покрытия. Кроэтого введение уксусной кислоты способ(.твует повышению катопной поJ 7IpH9;!1;HH выделения меди 1>ря контактном обмене, что приводит к осаждению более плотного и менее пористого па"рь БЯ 1 ае" Р дейстВие. укс >2снои кис лоты связано с ее комплексообразую— шей спас.обностью по отношению к ио?-1 B?,I 2>P Цт.? „

Стеариновая кислоза способствует образо?>ан?лео на контактирующих поверхностях (деформирующего инструмента я обрабатываемого металла) твердообр?19?лых Органических пленок обпадающкх противоизносными свойствами, Стеарянс>вая кислота также повышает бусоер>I!.>е свойства раствора,. что 0Gec;-е -;яьае" дос:та; очнуlо активность поверхности (еталей, способс гезуе f удер -О я(а??иео кол. Еояцного графита В зоне контакта деформирующего инстру .ента с обраба."ываемой поверхностью. Колло:-IvF1Fle «(Icтяцы графита, выпадая на пов(зрхе?ость обрабать?ваемого металла !

I задер>(яваясь в порах осажцаюшегося яз рас ".нора покрытия, по??ада?от в зв— .-у деформация, Где под деействяем вы(.Окях давлений и температуры Образу?отс >1 мОдифя (ир 013 ан?!ь?е антиф ряк цяОн

ЗО -:Еыс. c!I(2:Ее Облада?ощяе по,o>I(итез?ьньь е электр?3 (ескям потенциалом, взвешенные в растворе ?астицы Графята. также выпопняют рол7= цен гров кристалли;зации

„:: форм"?рованяя композиционногÎ метал. ,!3oÃoÿô,1т073ОГ0 по?срытяя, 11ярс>()>осфатно--кислый натрий прояв.2(яе3 (с>мплексосбразующие свойства по

Отноше>п-:ю к ионам меця, что способвЂ;твует ?:овыкеник> качеств 3 Осаждающе 1О ГОOFI мс?дьсоцержашего по?срьгг?ля,, Кроме этого. Еснро(оосфорно-кислый натрий трое?7?л7?ет свойства ингяоитора корро.=:;ля по с тношеняю к ста77я,. ,Г??-.я ?30zalmeния скоростк кон..гаестно3-> 1.0 обмена я более интенсиВногО Осаждс?ЕИЯ меця в состав СОЖ зведен хлорид сло за. В>гра?огий роль медиатора я учас гву?о::цяй В электрохимическом процессе., Гле?церин Выполняет роль раствори5О 3 Р>?я В(e .; 7(омпонентов.

Процесс контактного осажцения меди, .p. лспопьзо:заняк глицеринового элек - с>еле?та Включает три стадии. каждая яз кото : Ix хе?ра?(теркзуется своим за=- медглспощям фактором. Вначале катодная реакция протекает с диффузионнь1м, а ,3ногтная " (О смешанным диффузяОнно>элeiK -. - 0 .>Ем?-.. Еескям контролем, На сред1247410 нем этапе анодная реакция начинает лимитироваться диффузией, а катодная протекает со смешанным контролем.

На завершающей стадии процесса анодная реакция продолжается в условиях диффузионных ограничений, а катодная имеет уже электрохимический контроль, Первая стадия процесса характеризуется также высокой пористостью осадка, через который продолжает диффузия ионов меди и олова к стальной основе, что способствует продолжению процесса. Поскольку осаждение медного покрытия происходит за счет растворения стальной основы под уже осадившимся покрытием, то при малой поверхности контакта осадка с основой может происходить его отслаивание. При этом уже через 20-60 с от начала процесса изменяется скорость осаждения покрытия, контактный обмен протекает уже в порах за счет растворения атомов железа под покрытием. Ввиду этого площадь контакта осадка с основой уменьшается, т.е. снижается сцепляемость покрытия с основой. Поэтому цля получения качественного медного покрытия необходимо снижять порис тость покрытия, переводя процесс быстрее в область второй или даже третьей стадии. При выдержке электролита на поверхность менее 20 с медьсодержащая пленка не успевает осесть на всю поверхность и остаются участки без покрытия. При выдержке более

60 с возможно отслаивание покрытия ввиду растворения достаточно больших участков подложки в порах под покрытием. . Предлагаемый состав эффективен не только как СОЖ в момент алмазного выглаживания стальной детали. Оставленный на обработанной поверхности этот состав в качестве граничной смазки в процессе приработки обеспечивает то, что воздействия микронеровностей и электролита на трущиеся поверхности также минимально совмещаются со времени и локализуются в пространстве.

Наличие в электролите (СОЖ) хлорида меди способствует протеканию про цесса контактного обмена, приводящего к сглаживанию островершинных выступов микрорельефа поверхности при одновременном осаждении меди практив чески во всех ее точках, Это повьппает площадь контакта пар трения. Осаждение медного покрытия снижает коэффициент трения ° Все это способствует повьппению износостойкости пар трения.

Концентрация в растворе хлорида меди должна быть достаточной для об- . разования как на исходной поверхности, так и на сглаженных выступах защитной пленки меди толщиной .1-2 мкм т.е. быть не менее 4 мас. (далее везде мас. ). При достижении концент10 рации соли 10 мас.Х раствор при нормальных условиях становится насьпцен-. ным, растворение в нем хлорида меди прекращается. Верхний предел концентрации хлорида олова (S ) связан с его растворимостью, а при содержании этой соли менее 0 5Х скорость охлаждения медьсодержащего покрытия оказывается недостаточной. Входящая в состав СОЖ уксусная кислота должна обеспечивать без предварительного механического воздействия активацию стальной поверхности и осаждение на ней тонких (толщиной до 2 мкм) медных пленок. Увеличение концентрации

25 в растворе уксусной кислоты свьппе

10 не повышает скорость осаждения меди, так как не наблюдается повьппение концентрации ионов водорода при ее диссоциации. Содержание же в растворе уксусной кислоты менее 2Х приводит к снижению скорости осаждения меди. Для выполнения укаэанных функций. СОЖ стеариновой кислоты должно быть не менее 0,1 . Верхний предел

35 содержания (0,4Х) связан с ее малой растворимостью; Избыток нерастворившейся стеариновой кислоты также является положительным качеством для электролита, выполняющего роль СОЖ, 40 так как эта кислота способна дополнительно поглощать теплоту трения за счет ее плавления, Верхний предел концентрации пирофосфорно-кислого натрия (5 ) обусловлен пределом растворимости этой соли, а нижний (1 )

45 комплексообразующими и ингибиторными свойствами. Содержание в растворе коллоидного графита менее I не обеспечивает эффективного проявления его положительных для электролита

50 свойств, а содержание в растворе частиц графита более IОХ резко ухудшает сцепляемость покрытия с основой, а также делает покрытие рыхлым и не прочным к механическому воздействию

55 деформирующего инструмента.

Предлагаемый состав готовят следующим образом.

1247410

Необходимое количество хлоридов меди и олова растворяют в подогретом до 60-80 С глицерине, затем вводят при перемешивании расчетное количество стеариновой и уксусной кислот, пирофосфорного натрия и коллоидного графита..СОЖ сразу готова к использо"ванию, Для приготовления СО!1(использова- 11! ли. медь хлорную (СИС1 2Н О) 1 и медь хлористую (СыС1) ч (результаты от применения этих веществ близки один, к другому, однако при использовании СИС1 раствор становится насы- 15 щенньгм при достижении концентрации соли 67), хлорид олова (BnC1 ° 2Н О! ч уксусную кислоту w стеариновую кислоту ч, пирофосфорно--киспый натрии (Иа,Р О 10Н.O) ч,д.а °, коллоид- 20 .Иый графи 1 j 1 лицерин ч а д а B a

Были приготовлены следующие составы СОЖ (табл. 1), В лабораторных условиях были про,ведены испытания предлагаемой СОЖ 25 при алмазном вибровыглаживании наконечником из синтетического алмаза

ACTIK-3 радиусом 3,5 мм наружной цилиндрической поверхности роликов диаметром 40 мм из нормализованной стали 45. 11анесение СОЖ осуществляли посредством части-гного погружения непрерывно вращающегося образца в ванночку с электролитом, Не вынимая образца из ванночки, производили его

: 3. > вибровыглаживание.

Режим вибровыглаживания: частота вращения заготовки 12,5 об/мин; подача 0,25 мм/об; число и амплитуда осцилляции наконечника 1400 дв./мин и 1,0 мм; усилие 196 Н.

Вибровыглаживанием получали на обрабатываемой поверхности регулярный микрорельеф, выступы которого образуют сетку с четырехугольными

l ячейками. После 20 ч испьгганий определяли объем Ъ1 изпошенной части выглаживателя> а т1ак>ке шероховатость R... микрот вердость H„ и линейный износ

1 обрабо ганной поверхности, Микротвердость Н измеряли в соответствии с ГОСТ 9450-76 на приборе

ПЯТ-3 < нагрузкой на индентор 0,981 Н, время выдержки 5 с. Параметр шероховатости и линейный износ поверхности нахоцили с помощью профилсметра— профилографа.

Составы 1 — 13 СОЖ испыть:вали в сравнении с прототипом — составом 14. Использовали следующий состав СОЖ по прототипу, мас,K: хлорид меди (Cu=l)

6, ксвкпоидный графит 7, 5; ацетамид ! 0; мочевина 1,0; стеариновая кислота

1„,0; вода 10 и глицерин остальное.

С целью исследования антифрикционных свой"тв рассматриваемых СОЖ обработанные аг1мазным наконечником ролики изнашивали в режиме скольжения на машине трения МИ-1М. Трущиеся образцы (ролики) находились в той же ванночке с тем же электролитом, что.и при вибровь!глаживании.

Ре;ким изнашивания. давление 9,8 Kla

> скорость 0,,43 м/с; продолжительность

20 ч. Окончание периода приработки опреде;1япи по стабилизации температур61 в зоне фрикционного контакта. Резу. 1ьтаты испытаний приведены в табл. 2, Из гьолученных результатов видно, что СО!!(согласно изобретению обеспечивает высокую производительность обработки, большую стойкость алмазпых выглаживателей и лучшие ха.рактеристиси качества обработанной поверхности.

Предлагаемая смазочно-охлаждающая

;кицкость для алмазного выглаживания стали позволяет повысить стойкость инструмента почти в 2 раза при улучшении качества обрабатываемой поверхности. Р!риведенные данные также показывают,. :то пары трения, составленные из образцов, при изнашивании которых быг1а использована в качестве смазки заявляемая СОЖ. имеет высокие фрикционные характерис-,ики.! 247410

СоБремя выдерстав, N - Хлорид мед

Глицери

Коллоидный графит

Хлорид олова

Уксусная ки

Стеарин. новая

Пирофос форнокислый натрий жки

СОЖ

CUC12 к

2Н 0

СиС1 перед вибро выгла. слота кислота живанием, Остальное 40

1 4

2 10

3 8

4 3,5

0,5 2

0,1

10

0,4

1О

То же

10

0i2

0,09

5 105

0,45

0,1

10

0,4

40 и

20

0,2

60

0,2

10

0,2

61

0,2

Таблица 2

Состав, 1!! ериод приработки образцо (роликов) Изнашивание образцов (износ), MKM ксплуатация алмазного наконечника

Износ, мкм

Время, У, мм/10

Н„, Kia

Н, мкм

0,4

0,45

0,6

0,4

0,36

0 5

0,31

0,4

0,55

0 5

0,7

9 4

10 8

11 8

12 8

13 8

Состав элекролита! мас.Е

0,4 1,5

5,5 10,5

0 5 2

4 10 0,2

0,5 6,0 0,10

3 5

0,8 0,8

5,5 10,5

3 5

1,0 1,0

3 5

Таблица!

0,22 2198

0,21 2300

0,20 2345

0,26 2020

1247410

Продолжение табл.2

Эксплуатация алм:..зного наконечника риод приработки образцо (роликов) знашивание бразцов износ), мкм

Состав, 9

В„, мкм Н,, HI1a V, з/ 10ремя, ч Износ, мкм

0,52

0,5

0,7

0,44

0,4

0,38

0,4

0 5

0,30

0,3

0,4

0,38

0,4

0,5

0,39

0,4

0,5

0,37

0,4

0,57

0,6

0,8

0,54

0,5

0,7

0,69

0,7

0,9

Составитель Е. Пономарева

Редактор M. Келемеш Техред Б.Кадар Корректор Г„ Решетник

Заказ 4080/26

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 482,Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и QTKpbiTBH

113035, Москва, Ж-35,,Раушская наб., д. 4/5

0,25 2097

0,21 2206

0,21 2298

0,20 2331

0,21 2270

0,23 2186

0,23 2322

0,27 2105

0,26 2112

0,34 2003