смазочно-охлаждаюшая жидкость

Классы МПК:C10M173/02 не содержащие минеральных или жирных масел
C10M129/40 монокарбоновые
C10M129/74 полиоксисоединений
C10M137/04 эфиры фосфорной кислоты
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью "Научное предприятие "Высокие технологии" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-06-23
публикация патента:

Использование: на операциях при точении, сверлении, фрезеровании и шлифовании, обеспечивающих процессы абразивной и лезвийной обработки черных металлов. Сущность: смазочно-охлаждающая жидкость содержит, мас.%: олеиновая кислота 2,2-2,4; гидроксид калия 0,6-0,8; алкилполиоксиэтиленфосфат 0,2-0,4; сукцинатполиэтиленгликоль моноэтаноламина 3,0-3,2; вода - остальное до 100. Технический результат - повышение коррозионной стойкости обработанных изделий и улучшение качества обработанной поверхности. 2 табл.

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), обеспечивающим процессы абразивной и лезвийной обработки черных металлов в машиностроении.

Сущность: смазочно-охлаждающая жидкость содержит, мас.%: олеиновая кислота 2,2-2,4; сукцинатполиэтиленгликоль моноэтаноламина 3,0-3,2; гидроксид калия 0,6-0,8; алкилполиоксиэтиленфосфат 0,2-0,4; вода - остальное до 100. Технический результат - повышение антикоррозионных свойств СОЖ и улучшение качества обработанной поверхности.

Широко известна СОЖ, которая готовится из концентрата по патенту РФ на изобретение № 2047655. Однако применение этой СОЖ не обеспечивает в достаточной степени повышение коррозионной стойкости обработанных изделий, стойкости инструмента и качества обработанной поверхности, что указывает на невысокие антикоррозионные и смазочные свойства данной жидкости.

Наиболее близкой СОЖ (прототипом) к заявляемой СОЖ является 6%-ный водный раствор, который готовится из концентрата СОЖ по патенту РФ на изобретение № 2415177, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Олеиновая кислота 2,2-2,4
Боратдиэтаноламин 3,0-3,2
Гидроксид калия 0,6-0,8
Алкилполиоксиэтиленфосфат 0,2-0,4
Вода Остальное до 100

Целью заявляемого изобретения является создание СОЖ с улучшенными эксплуатационными свойствами, обеспечивающими повышение качества обработки поверхности деталей и их защиту от коррозии. Поставленная цель достигается за счет того, что заявляемая СОЖ, используемая при механической обработке металлов, содержащая воду, олеиновую кислоту алкилполиоксиэтиленфосфат, гидроксид калия, дополнительно содержит сукцинатполиэтиленгликоль моноэтаноламина при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Олеиновая кислота 2,2-2,4
Сукцинатполиэтиленгликоль моноэтаноламина3,0-3,2
Гидроксид калия 0,6-0,8
Алкилполиоксиэтиленфосфат 0,2-0,4
Вода Остальное до 100

Приготовление этой СОЖ в виде 6%-ного водного раствора осуществляют следующим образом. Сначала готовят 60%-ный водный концентрат следующих ингредиентов при их соотношении, мас.%:

Олеиновая кислота 28
Сукцинатполиэтиленгликоль моноэтаноламина30
Гидроксид калия 6
Алкилполиоксиэтиленфосфат 2
Вода Остальное до 100

Смесь интенсивно перемешивают в течение 20-30 минут при комнатной температуре. Используемый в этом растворе сукцинатполиэтиленгликоль моноэтаноламина синтезируют растворением янтарной кислоты в ацетоне, затем добавляют полиэтиленгликоль ПЭГ-400. В качестве катализатора используют гидроксид калия. Смесь нагревают при перемешивании до 140°С.

В ходе синтеза протекает следующая реакция:

смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610

В ходе синтеза определяют кислотное число (КЧ) реакционной смеси по методике ГОСТ 29039-91. Синтез прекращают, когда КЧ не меняется в течение 30 минут. Полученное соединение 1 условно можно изобразить в виде НООС-R-COOH, где R: [СН2-СН2-ОН]. Выход синтезированного сукцинат полиэтиленгликоля составляет 83,7%.

Для полученного соединения 1 определены плотность, показатели преломления, молекулярная рефракция, значения которых следующие:

Р=0,7996 г/см3; nД=1,4003; МRДэкс =113,58; МRДрас.=115,5.

Из приведенных данных величин мольных рефракций следует, что экспериментально найденные и рассчитанные значения отличаются не более чем на 1,68%, что является подтверждением предполагаемой структуры сукцинат полиэтиленгликоля.

Далее полученное соединение 1 применяют для проведения реакции с моноэтаноламином по следующему уравнению:

смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610

Полученное соединение 2 представляет собой соль, которую в дальнейшем применяют в составе СОЖ.

Из полученного 60%-ного концентрата готовят 6%-ный водный раствор необходимого количества СОЖ путем растворения рассчитанного количества концентрата в воде при комнатной температуре.

Испытание заявляемой в качестве изобретения СОЖ и прототипа проводят следующим образом. Образцы стали 3, размером 50×·10×·2мм, шлифуются, обезжириваются и в течение суток выдерживаются в эксикаторе над хлоридом кальция. Коррозионной средой являются растворы СОЖ заявляемой и прототипа, указанных составов, контроль - водопроводная вода. Испытания проводятся в стационарных условиях. Через 3 месяца после экспозиции очищенные от продуктов коррозии образцы взвешиваются с точностью до четвертого знака. Скорость коррозии смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 определяется по формуле

смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 =смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 m·1000/s смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 (г/м2·час),

где смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 m -потеря массы в г, смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 - время в час, s - площадь в см2.

Защитные свойства СОЖ прототипа и заявляемой выражаются величинами ингибиторного эффекта смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 и защитного действия z и вычисляются по формулам, соответственно:

смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 1=смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 0/смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 1 и z1=(смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 0-смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 1)·100/смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 0 (%) и смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 2=смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 0/смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 2 и z2=(смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 0-смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 2)·100/смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 0 (%),

где смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 0 - скорость коррозии в контроле, смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 1 - скорость коррозии в растворе СОЖ прототипа, смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 2 - скорость коррозии в растворе СОЖ заявляемой.

Прочностные свойства определяют на установке для коррозионно-усталостных испытаний. Для этого из листа стали 3, вдоль направления прокатки, вырезали образцы размером 100·10·1 мм. Далее образцы обрабатывают вышерассмотренным методом, нерабочая поверхность образцов и места контакта с захватом машин и приспособлений, создающих напряжение, изолируются лаком типа БФ. Кюветы, из органического стекла, заполняли раствором около 0,5 л, при этом уровень жидкости находился на 1,5-2 см выше верхней границы рабочей части образца. Раствор периодически сменяется для поддержания постоянного значения рН. Циклическое напряжение в металле создаётся симметричным изгибом образцов с частотой 500 цикл/мин. Полученные средние данные из 3-5 параллельных измерений при знакопеременных напряжениях смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 =±25 кгс/мм2 приведены в табл.1.

Пересчет на напряжение производят по формуле

смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 =3Ehf/смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 2,

где Е - модуль упругости испытуемого материала; h - толщина образца, мм; f - стрела прогиба образца (амплитуда колебания), мм; смазочно-охлаждаюшая жидкость, патент № 2461610 - рабочая длина образца, мм.

Коррозионную стойкость защитных пленок, образующихся на поверхности металла в процессе обработки СОЖ, оценивают электрохимическим методом. Исследование проводят с помощью потенциостата П-5848 в потенциодинамическом режиме поляризации со скоростью изменения потенциала 0,5 мВ/с. Поверхность электрода из стали 3 обрабатывают по вышеописанной методике. Коррозионную стойкость защитных пленок оценивают по значениям потенциалов активации стали (поляризационные кривые записывают электронным самописцем). Заявляемый состав СОЖ испытывают в сравнении с прототипом. Результаты испытаний представлены в табл.1 и табл.2.

Таблица 1
Сравнительные данные коррозионной стойкости и прочностных свойств стали под влиянием известной (прототипа) и заявляемой СОЖ
СОЖ Потеря массы, г Скорость коррозии, г/м2·г Ингибиторный эффект Защитное действие, % Число циклов до разрушения
Прототип0,0042 7,8·10-3 21,9 95,71,9·10 6
Заявляемая0,0003 5,7·10-4 298,2 99,73,0·10 6

Из данных табл.1 видно, что заявляемая СОЖ практически полностью защищает обрабатываемую деталь от коррозии и повышает циклическую прочность изделий по сравнению с прототипом в 1,5 раза.

Электрохимические исследования подтверждают результаты гравиметрии и коррозии металлов под напряжением. В заявляемом составе СОЖ сталь сразу же переходит в пассивное состояние, которое сохраняется до значения потенциала +1,02В. В этой области скорость растворения металла в заявляемой СОЖ ниже на 0,9 мкА/см2, чем в составе СОЖ прототипа, что объясняется образованием более качественной защитной пленки.

Для изучения влияния рассматриваемых составов СОЖ на шероховатость обработки металла используют стали 33ХС и 45ХН при различных режимах работы на плоскошлифовальном станке ЗГ-71. В табл.2 приведены средние значения из 10 измерений на шероховатость обрабатываемого материала, изготовленного из стали 33ХС. Полученные данные показывают, что заявляемая СОЖ на 18-20% уменьшает шероховатость стали по сравнению с прототипом.

Таблица 2
Сравнительные данные влияния заявляемого состава СОЖ и прототипа на шероховатость обрабатываемых деталей
Способ обработки Шероховатость, мкм
ЗаявляемаяПрототип
По направлению вращения шлифовального круга 0,220,28
Против направления вращения шлифовального круга 0,250,30
Поперек направления вращения шлифовального круга 0,770,96

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Смазочно-охлаждающая жидкость, используемая при механической обработке металлов, содержащая воду, алкилполиоксиэтиленфосфат, гидроксид калия и олеиновую кислоту, отличающаяся тем, что дополнительно содержит сукцинатполиэтиленгликоль моноэтаноламина при следующем соотношении компонентов, мас.%:

олеиновая кислота 2,2-2,4
сукцинатполиэтиленгликоль моноэтаноламина3,0-3,2
гидроксид калия 0,6-0,8
алкилполиоксиэтиленфосфат 0,2-0,4
вода остальное до 100


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2461610

patent-2461610.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C10M173/02 не содержащие минеральных или жирных масел

Патенты РФ в классе C10M173/02:
способ покрытия металлических поверхностей композицией смазочных материалов, содержащей воски -  патент 2515984 (20.05.2014)
способ покрытия металлических поверхностей фосфатным слоем, а затем полимерным слоем смазочных материалов -  патент 2501848 (20.12.2013)
смазочно-охлаждающая жидкость для обработки стекла -  патент 2495096 (10.10.2013)
композиция антифрикционного твердого смазочного покрытия -  патент 2493241 (20.09.2013)
смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки стекла и других материалов -  патент 2475522 (20.02.2013)
смазочный материал и способ его получения -  патент 2467061 (20.11.2012)
графитсодержащая высокотемпературная смазка для применения при горячей обработке высококачественных и углеродистых сталей давлением -  патент 2454452 (27.06.2012)
композиция смазочного материала для металлообработки -  патент 2451059 (20.05.2012)
смазочно-охлаждающая технологическая среда для обработки цветных металлов -  патент 2441060 (27.01.2012)
смазочно-охлаждающая технологическая среда для обработки серебра и серебряных сплавов -  патент 2441059 (27.01.2012)

Класс C10M129/40 монокарбоновые

Класс C10M129/74 полиоксисоединений

Класс C10M137/04 эфиры фосфорной кислоты

Патенты РФ в классе C10M137/04:
электроизоляционное масло -  патент 2528832 (20.09.2014)
смазочное масло для газовых турбин -  патент 2505591 (27.01.2014)
фосфитные стабилизаторы основных компонентов смазочных масел и термопластических полимеров -  патент 2500683 (10.12.2013)
смазка для применения при горячей штамповке -  патент 2497937 (10.11.2013)
композиция консистентной смазки -  патент 2480516 (27.04.2013)
смазочная композиция универсального синтетического масла, работоспособного в газотурбинных двигателях и редукторах вертолетов, а также турбовинтовых двигателях и турбовинтовентиляторных двигателях самолетов -  патент 2452767 (10.06.2012)
смазочно-охлаждающая технологическая среда для обработки цветных металлов -  патент 2441060 (27.01.2012)
моторно-редукторное масло -  патент 2441058 (27.01.2012)
сож для влажной дрессировки оцинкованных стальных лент на дрессировочных станах перед пассивацией на скоростных линиях -  патент 2425862 (10.08.2011)
смазочно-охлаждающая жидкость -  патент 2415177 (27.03.2011)


Наверх