Смазочно-охлаждающая жидкость для холодной обработки металлов
Патент 687110
Авторы
Смазочно-охлаждающая жидкость для холодной обработки металлов
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социалистических
Республик ц 687110
{61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено1907.76 (2! ) 2418054/23-04 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет (51}М. Кл.2
С 10 М 1/38
С 10 N 1/46
Государственный коинтет
СССР по деяаи изобретений и открытий (53} УДК 621.892. .621.7.016.3 (088.8) Опубликовано250979. Бюллетень Но35
Дата опубликовании описании 25.09.79 (72) Авторы В. А. Губанова, С. A. Степанянц, A. А. Пигульский, Из брe eH g Е. E. Быковская, Д. Ф. Боханов и А. И. Чупринина
Бердянский ордена Трудового Красного Знамени опытный нефтемаслозавод (71} Заявитель (54) СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ
ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ
Изобретение относится к производству смазочно-охлаждающих жидкостей для холодной обработки металлов давлением, резанием, штамповкой, производства гнутых профилей и прокатки черных и цветных металлов.
В настоящее время различные отрасли промышленности, связанные с металлообработкой, оснащаются полуавтоматическими и автоматическими линиями.
Постоянно расширяется ассортимент обрабатываемых материалов. Повышаются требования к точности геометрических форм, чистоте обрабатываемой поверхности, надежности и долговечности иэделий.
В автоматических линиях развиваются высокие и сверхвысокие скорости . резания металла, следствием чего являются все возрастающие требования к стойкости режущего инструмента, поскольку частая замена и настройка его отрицательно влияет на производительность станочных операций.
Кроме того, для обеспечения более высокой чистоты обрабатываемой поверхности смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) должна легко выводиться иэ рабочей зоны вместе с тонкой струж-З0 кой металла и продуктами износа инструмента. Особые проблемы возникают при эксплуатации автоматических линий, оснащенных сложными масляно-фильтрую.щими системами и устройствами.
Известна СОЖ для штамповки, вытяжки металлов, в состав которой входят: растительное масло, полииэобутилен марки П-20, кристаллический малозольный графит и нефтяное масло (1). Такая СОЖ недостаточно стабильна при хранении, является высоковязкой, что затрудняет прокачиваемость в автоматических линиях, обладает невысокими противоизносными свойствами.
Широкое применение в металлообработке находят синтетические смазочные материалы на основе смеси глицеридов (эфиров) и мыл жирных кислот и на основе ди- и триэфиров (2) и f3).
Одни из этих смазывающих материалов обладают недостаточной работоспособностью при высоких температурах, развивающихся в зоне контакта обрабатываемого металла с инструментом, другие — недостаточной эффективностью в ус;ловиях сравнительно больших деформаций.
6 87110
Известна СОЖ МР-2 для механической обработки металлов (сверления, тоЧения, резьбонарезанкя) на основе минерального масла с добавлением осерненного кашалотового жира, дкбутклового эфира трихлорметилфосфиновой кислоты и тетрахлорфенола (4).
Смазка МР-2 характеризуется невысокими противоизносными свойствами, снижает стойкость инструмента (прк изготовлении гаек к на операции зубофреэерования), обладает специфическим раздражающим запахом.
Наиболее близкой по составу к предлагаемой является СОЖ для холодной обработки металлов и металло-керамических деталей, содержащая следующие компоненты, вес,Ъ:
15
Дибутиловый эфир трихлорметилфосфиновой 2-3 кислоты
Бари ева я соль продук— та конденсации формальдегида и алкилфенола 4-6
Дкбутилпаракрезол 0,3-0 5
Полиметилсилоксановая жидкость (ПМС-200A) 0„005-0,015 25
Мкнеральное масло (фракция 290-410 С) До 100 (5).
Дкбуткловый эфир тркхлорметклфосфкновой кислоты
Трибутклфосфат
Продукт СЭН><
1,5-3,0
0,5-1
20-25 бэ
Однако известная СОЕ обладает невысокими противокзносными свойствами, не обеспечивает достаточной стойкостк режущего HHcTpóìåíòà, при высоких температурах, развивающихся в зоне резания металла, происходит дымление смазки. Она не может быть применена прк штамповке деталей из листовой стали на операциях глубокой вытяжки из-за недостаточной адгезии к металлу.
Целью изобретения является создание эффективной смазочно-охлаждающей 40 жидкости, обладающей достаточной адгезкей к металлу, хорошими анткоккслительными к высокими протквокзноснымк свойствами с широким диапазоном применения в металлообработке, обеспечивающей высокое качество обрабатываемой поверхности.
Для достижения поставленной цели предлагается COiK на основе минерального масла к дкбутилового эфира три- 0 хлорметилфосфкновой кислоты, которая дополнительно содержит тркбутклфосфат, одоркрующую добавку и продукт (СЭНЖ;, полученный прк последовательной этеркфикацик, конденсации и осер5 кения смеси синтетических жирных кислот фракции Ciq-С >. синтетических жирных спиртов фракции С;О-С и полкфункцкональных ккслородсодержащих соединений.
Состав COF, весj 60
Кислотное число, мг КОН/r
Число опыления, мг КОН/r
Температура вспышки в открытом тигле, С
Температура застывания, С
Содержание серы, вес.Ъ
Коррозия на стальной, медной, чугунной пластинке 3 часа 100 С
Ккнематическая вязкость при 50 С, сст
12,1-15
165,8-175
203-205
34,2-35
2,97-3,5 выдерживает
20,7-22
Противоизносные свойства
Рк, кг 112
Рсв, кг 891
ОПИ 139,3 °
Продукт СЭНЖ получают по следующей схеме.
B мешалку с масляным обогревом загружают 30-33 вес.Ъ алифаткческих синтетических жирных кислот фракции
Сю-С ц, 54 вес.Ъ синтетических жирных спиртов фракции С о-Со и 15-17 вес.Ъ полифункциональных кислородсодержащих соединений, полученных известным способом (6).
После загрузки указанных компонентов температуру в мешалке при постоянном перемешивании субстрата повышают до 155-160 С к осуществляют процесс этерификации.
В результате этерификации образуется смесь различных по молекулярному весу моно- и полиэфиров и их окси-, кето,к эпоксипроизводных. Этерификацию заканчивают при остаточном кислотном числе продукта 25-30 мг КОН/r.
Затем в том же аппарате осуществляют конденсацию полученных соединений. Для этого поднимают температуру в мешалке до 165-175 С, добавляют катализатор — окись алюминия, в количестве 0,1-0,2 вес.% к загруженному сырью к, перемешивая, выдерживают. продукт при этой температуре в течение 8-10 час.
Остаточное кислотное число субстрата после конденсации составляет
10-15 мг KOH/Ã.
Последним этапом в приготовлении
СЭНЖ является осернение продукта конденсации элементарной серой.
Для этого загружают в ту же мешалку элементарную серу в количестве
Одоркрующая добав— ка 3-5
Минеральное масло до 1рр, Продукт СЭНЖ имеет при температуре
25 С пастообразную консистенцию, хоо рошо растворяется в минеральном масле и в органических растворителях и имеет следующие физико-химические показатели: б 87110
69,9-74 выдерживает
Таблица 1
Количество, вес.%
Компоненты
Образец .
1 1
1 2
Продукт СЭНЖ
20,0 22,5 25,0
Дибутиловый эфир трихлорметилфосфиновой кислоты
1,5 2,25 3,0
0,5 0,75 1,0
Трибутилфосфат
Одорирующая присадка (кориандровое масло) 4,0 5,0
3,0
75,0 70,5 66,0
Иинеральное масло
8-10% весовых к продукту конденсации, поднимают температуру до 180-185 С и проводят .осернение при энергичном перемешивании до отсутствия в продукте свободной серы.
Ниже дана физико-химическая характеристика предложенной СОЖ, (далее 5
СОЖСИН):
Кислотное число, мг КОН/г 3,5-4,5
Эфирное число, мг K0H/r (О
Температура вспышки в открытом тигле, оС 186-188
Температура засты- минус 6вания, С минус 7 15
Коррозия на медной и стальной пластинах, 100 ОС, 3 часа . Содержание серы, вес.З
Кинематическая вязкость (50 С), сст 15 1
Введение в СОЖ продукта СЭНЖ способствует улучшению смазочных, противокоррозионных, антифрикционных свойств, 5
Для сравнения берут рецептуру известной СОЖ (образец 4) следующего состава, вес.Ъг
Дибутиловый эфир трихлорметилфосфиновой кислоты 3
Дибутилпаракрезол 0,5
Бариевая соль феповышению противоизносных характерис" тик и расширению диапазона ее применения в металлообработке.
Особенно высокие противоизносные, противозадирные свойства в СОЖ были получены при введении в базовую основу продукта СЭНЖ в сочетании с дибутиловым эфиром трихлорметилфосфиновой кислоты. Трибутилфосфат вводят для снижения вязкости смазки и улуч" шения ее фильтруемости.
При получении СОЖ в реактор, снаб" женный перемешивающим устройством, загружают масло, поднимают температуру до 50-60 С, затем добавляют расчетное количество присадки СЭНЖ, дибутилового эфира трихлорметилфосфиновой кислоты, трибутилфосфата и одорирующей добавки (кориандрового масла). Температуру в реакторе поднимают до 80 ОС, перемешивают продукт в течение 1-1,5 часа, после чего его охлаждают и сливают при температуре
50 60ОС.
По описанной технологии получают следующие образцы предлагаемых СОЖ (см.табл.1). нолформальде гид н ой конденсации б
Полиметилсилоксановая жидкость 0,015
Иинеральное масло до 100.
В табл. 2 представлены сравнительные данные по испытанию образцов на
4-х шариковой машине трения.
6 87110
Таблица 2
Испытание
2 . 1 4
Критическая нагрузка
Рк, кгс
Нагрузка сваривания, Рс, кгс
0)ероховатость поверхности, мкм
24 16
2 62
3 69
4 45
16
20
Сброс, В
Растекаемость, Ъ
Образец
Таблица 4
Коэффициент. вытяжки
Образец
Стойкость.инструмента (матрицы) количество прессований
0,07
62,0
55,1
0,065
0,06
0 15
0,7
78-100
85-120
92-126
8-12
53,8
60
0,75
0,78
82,3
Разрыв металла
Обобщенный показатель износа
Были проведены сравнительные испытания образцов предлагаемой СОЖ и из вестной при нареэании резьбы гаек
N 14.;1,5 иэ стали 45 и стали Х18Н10Т резцом ВК8 на станке 1К62 при режиме резания: Ч = 142 м/мин. Результаты испытаний приведены в табл. 3.
Таблица 3
Обра Стойкость резца, ми э ец сталь 54 сталь
К18Й10Т
В процессе испытаний установлено, что предлагаемая СОЖ способствует повышению стойкости режущего инструмента по сравнению с известной СОУ( в среднем в 1,5 раза на стали 45 и в 1,3 раза на стали Х18Н10Т при одновременном повышении чистоты обрабатываемой поверхности.
Были также проведены сравнительные испытания образцов предлагаемой и известной CQE при штамповке кастрюль из стали 12Х18НЭТ. Режим штамповки: скорость вытяжки 150 мм/мин, усилие прессования 160 тн. Результаты сравнительных испытаний приведены в табл. 4.
158 169 178 100
684 698 706-891 200
116 120 120-139 42,4
15 Сравнительные испытания показали, что СОЖ (СОЖСИМ) при одинаковых усилиях штамповки является более эффективной по сравнению с известной, способствует повышению стойкости инструмента, улучшению обрабатываемой поверхности, так как последняя оказалась практически непригодной для использования при обработке металлов давлением с глубокой вытяжкой.
Предлагаемая СОЖ (СОЖСИН) при обработке металлов резанием и холодной штамповке с глубокой вытяжкой оказалась более эффективной по сравнению с известной СОИ.
Предлагаемая СОЖ может также использоваться и при волочении металлов.
Таким образом СОЖ (СОЖСИН) может быть применена в более широком диапазоне металлообработки, чем известная с наибольшей эффективностью, посколь35 ку способствует увеличению .стойкости инструмента, повышению качества обрабатываемой поверхности, позволяет повысить производительность труда на том или другом участке металлообра4О ботки.
Адгезионные свойства смазочно-охлаждающих жидкостей оценивают путем определения растекаемости СОЖ, а также по сбросу СОЖ с металлической
4 поверхности в условиях центрифугирования при 6000 об/мин. Результаты испытаний представлены в табл. 5.
Таблица 5
В результате повышенной адгезии к металлу СОЖ (СОЖСИЯ) удерживается
687110
15
Формула и зобретени я
Составитель Е. Пономарева
Техред И .Асталош Корректор А . Гриценко
Редактор Д. Пинчук
Заказ 5672/26 Тираж 609 Подписное
БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открЫтий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Укгород, ул. Проектная, 4 на его поверхности в большей мере по сравнению с известной СОК.
Таким образом, предлагаемая СОЖ обладает высокой эффективностью и обеспечивает проведение процесса обработки металла давлением с глубокой вытяжкой. При этом повышается стойкость обрабатывающего инструмента, улучшается качество обрабатываемой поверхности, смазка легко удаляется с поверхности металла.
Комплекс технологических свойств позволяет применить предлагаемую СОХ
) ля механической обработки металла (резания, шлифовки), волочения проволоки, сплошных и полых профилей, при обработке отверстий деформирующими протяжками.
Смазочно-охлаждающая жидкость для .холодной обработки металлов на основе минерального масла и дибутилового эфира трихлорметилфосфиновой кислоты, отличающаяся тем, что, с целью повышения противоизносных свойств и качества обрабатываемой поверхности, жидкость дополнительно содержит трибутилфосфат, одорирующую добавку и продукт, полученный при 30 последовательной этерификации, конденсации и осернении смеси синтетических жирных кислот фракции С -СpO
Ф синтетических жирных спиртов фракции
Cl(f Cllt,и полифункциональных кислород- 35 содержащих соединений, при следующем содержании компонентов, вес.Ъ:
Дибутиловый эфир трихлорметилфосфиновой кислоты 1,5-3,0
Трибутилфосфат 0 5-1,0
Продукт, полученный при последовательной этерификации, конденсации и осернении смеси синтетических жирных кислот фракции
С, -C синтетических жирных спиртов фракции С о-С и полифукнциональных кислородсодержащих соединений 20-25
Одорирующая добавка 3-5
Минеральное масло до 100 °
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9444801, кл. С 10 М 1/18, 1972.
2. Авторское свидетельство СССР
9410076, кл, С 10 N 5/14, 1971.
3. Патент CIIlA 93567636, кл. 252-32.5, опублик. 1971.
4. Авторское свидетельство СССР
9341828, кл. С 10 М 1/38, 1970.
5. Авторское свидетельство СССР
9312866 кл. С 10 М 1/46, 1968 (прототип).
6. Авторское свидетельство СССр
9436809, кл. С 07 С 27/12, 1974,