RS50313B - Biorezistentno polusintetičko emulgujuće ulje za obradu aluminijuma i njegovih legura - Google Patents

Abstract

Biorezistentno polusintetičko emulgirajuće ulje za obradu aluminiiuma i njegovih legura naznačeno time, što sadrži: 5-15% nejonogenih emulgatora, 5-l5% anjonaktivnih emulgatora, 1-4% koemulgatora, 5-10% biljnog ulja kao EP agensa, 1-5% alkanolaminske soli alkil ćilibame kiseline, 5-20% alkanolaminske soli bome kiseline, 0,1-1% inhibitora korozije za obojene metale, 1-3% baktericida, 17-20% mineralnog naftenskog ulja i industrijsku vodu do 100% Prijava sadrži 3 patentna zahteva.

Description

Oblasttehnike na koju se pronalazak odnosi

Pronalazak se odnosi na biorezistentno polusintetičko emulgirajuće ulje za obradu aluminijuma i njegovih legura i na osnovu raspoložive dokumentacije nije bilo moguće sa sigurnošću utvrditi da li spada u klasu Cl OMI41/10 ili u neku drugu klasu međunarodne klasifikacije patenata.

Tehničko- tehnološki problem koji se rešava predloženim pronalaskom

Pronalaskom se rešava tehničko-tehnološki problem hlađenja i podmazivanja u obradi aluminijuma i njegovih legura, čime se ekonomično, pouzdano i sigurno obezbeđuje visok kvalitet obrađenih površina, dug vek radnih alata i dobra zaštita od korozije u dužem periodu eksploatacije.

Stanje tehnike

Sredstva za hlađenje i podmazivanje su važna komponenta mašinske tehnologije. Tehnički zahtevi za sredstvima za hlađenje i podmazivanje proizilaze iz tehnoloških karakteristika linije za obradu, zadatog nivoa kvaliteta obrađenih delova, triboloških parametara alata i mašina i propisanih ekoloških parametara radne sredine.

Pri đefimsanju tehničkih zahteva, koji se odnose na materijal radnog predmeta, posebnu pažnju treba obratiti na fizičko-hemijske i mehaničke karakteristike samog materijala (Magnee,A,Gaspard,and Gabrijel M.CRM;Metalturgical reports,No57., 1980,25-39).

Alumiriijum je metal relativno male specifične težine,kovan, tegljiv,dobar provodnik toplote i elektriciteta, relativno male otpornosti na kidanje koja se mnogostruko povećava dodatkom malih količina legirajućih metala.

Široka i značajna primena (u prvom redu u avionskoj i automobilskoj industriji) nametnula je potrebu za optimizacijom sredstva za obradu đelova od aluminijuma i njegovih legura.

Aluminijum i njegove legure su lako obradivi materijali, ali primenjivana rashladno-maziva sredstva univerzalnog tipa, mineralni, polusintetički i sintetički koncentrati pH-vrednosti iznad 9, pokazali su se neadekvatnim u obradi jer amfoterne osobine aluminijuma uslovljavaju da sredstva koja se koriste u obradi imaju nižu pH-vrednost od koncentrata za obradu čelika, i dobre mazive osobine pri nižim upotrebnim koncentracijama (Lorenz,G.:Reliable Cutting Fluid Rating 34/l(1985),p.95-97).

Primena biorezistentnih emulgirajućih ulja do sada nije poznata u obradi aluminijuma i njegovih legura.

Međunarodne specifikacije za kvalitet ovih sredstava ne postoje. Upotrebna svojstva, pronalaskom optimizirane kompozicuje,defmisana su na bazi ispitivanja triboloških karakteristika.

Opis tehnološkog problema sa primerima izvođenja

Pronalazak se odnosi na biorezistentno polusintetičko emulgirajuće ulje sa kojim se postižu: dobre hladive i mazive osobine sa dosta niskom koncentracijom (što je važan faktor pri obradi lakih metala),dobra koroziona zaštita na raznorodnim materijalima, emulziona stabilnost, a samim tim i dug radni vek u eksploataciji, rezerve funkcionalnih materija, neškodljivost po ljude i okolinu prilikom uklanjanja,ekonomičnost, pouzdanost i sigurnost u obradi aluminijuma i njegovih legura.

Kako u postupku obrade usled habanja dolazi do rasipanja mase, a usled trenja u zoni kontakta alata i radnog predmeta do rasipanja energije, oslobođena toplotna energija dovodi do povećanja temperature u zoni rezanja. Nivo temperature i oblik temperaturnog polja utiču na: proces obrazovanja strugotine, deformaciju strugotine, veličinu sile rezanja, intenzitet habanja reznog alata, pojavu naslaga i zavarenih spojeva na reznom alatu, kvalitet obrađene površine i mikro strukturu obrađenih površina. Minimiziranje oslobođene toplote u zoni rezanja postiže se smanjenjem spoljašnjeg trenja između alata i radnog predmeta i direktno zavisi od svojstava rashladno-mazivog sredstva. S druge strane, odvođenje toplote iz zone rezanja uslovljeno je rashladnim karakteristikama upotrebljenog sredstva; specifičnom toplotom i koeficijentom prelaza toplote sa alata i radnog predmeta na rashladni fluid. Obzirom da količina odvedene toplote zavisi i od velične dodirne površine između rashladnog sredstva i alata, odnosno radnog predmeta, potrebno je da rashlađno sredstvo ima osobinu homogenog rasprostiranja i dobrog prijanjanja za radne površine.

Biorezistentno polusintetičko emulgirajuće ulje za obradu aluminijuma i njegovih legura prvenstveno je namenjeno centralnim sistemima, mada uspešno može da se koristi i u individualnim sistemima različitih mašina. Primenjuje se u proizvodnim operacijama: struganja, bušenja, glodanja, razvrtanja, urezivanja i narezivanja navoja i sečenja, u koncentracijama 2-4%. Upotrebne koncentracije optimiziraju se prema vrsti obrade, kvalitetu obrađene površine i kvalitetu obradivog materijala. Najzastupljenije u obradi su aluminijumove legure za livenje, u kojima su legirajući elementi najčešće silicijum i magnezijum i legure za gnječenje u kojima je aluminijum najčešće legiran magnezijumom, bakrom i mesingom.

Biorezistentno polusintetičko emulgirajuće ulje za obradu aluminijuma i njegovih legura formulisano je, bez sadržaja Mora, nitrata i nitrita, sa posebno selektivno odabranim emulgatorima, inhibitorima korozije, antihabajućim (AW) i EP agensima, rafinisanim naftenskim mineralnim uljem rkonzervansom. Pronalaskom optimizirana kompozicija koncentrata biorezistentnog polusintetičkog emulgirajućeg ulja za obradu aluminijuma i njegovih legura sadrži:

Kombinacijom nejonogenih polioksietilenskih emulgatora; etoksilata masnih alkohola sa 2-6 etilenoksidne grupe i etoksiiovanih nonilfenilpoliglkoletra koji sadrže 6-20 etilenoksidnih grupa, sa anjonaktivnim petrolsulfonatima dobijen je stabilan emulgirajući sistem sa HLB vrednošću većom od 10, koji obezbeđuje emulgovanje unutrašnje, otvorene ili diskontinualne uljne u spoljašnju ili kontinualnu vodenu fazu pri čemu nastaje stablna semitransparentna emulzija tipa ulje u vodi (U/V).

Koemulgator, niži masni alkohol, nema ulogu primarnog emulgatora, ali deluje kao stabilizator emulzije tako što sa primamim emulgatorima obrazuje kompaktniji film oko dispergovane uljne kapi.

Biljno ulje je smeša, estara glicerina i masnih kiselina sa alkil ostatkom Ci8-C22i kao uljerastvorna biodegradibima površinsko aktivna materija ima ulogu EP-agensa.

Alkanol aminske soli su polifunkcionalni ađitivi.Trietanolaminska so alkil ćilibarne kiseline, sa alkil supstituentom od C6-C2o, deluje kao inhibitor korozije i fungicidni agens, a trietanolaminska so borne kiseline je AW, EP-agens, inhibitor korozije i baktericidna komponenta.

Komponente sa baktericidno-fimgicudnim svojstvima obezbeđuju da se mikrobijalni napadi, u eksploataciji, bez upotrebe konzervansa ne javljaju mesecima, a emulzija je bezbedna po zdravlje ljudi i životnu sredinu.

Za uspešno suzbijanje korozije obojenih metala, kao inhibitor širokog spektra delovanja korišćen je derivat benzotriazola.

Vodotopivi, pronalaskom koncipiran koncentrat, konzerviranje veoma delotvornim baznim baktericidom, koji je kondenzacioni proizvod formaldehida. U pogledu hemijske stabilnosti on se srazmerno brzo razgrađuje u koncentratu, ali njegovu upotrebu u predkonzerviranju opravdava činjenica da koncentrat poseduje baktericidne i fungicidne osobine i da materijal koji se obrađuje često sadrži bakar i mesing koji deluju fungicidno.

Pronalaskom definisana kompozicija koncentrata lako se emulguje u vodi pri čemu nastaje stabilna semitransparentna emulzija tipa ulje u vođi (U/V), pH-vrednosti do 8,4, sa dobrim hlađivim i pođmazujućim svojstvima, dobrom zaštitom od korozije i visokom mikrobiološkom rezistentnošću koja obezbeđuje dug vek radnim alatima, visok kvalitet obrađene površine, ekonomičnu, pouzdanu i sigurnu obradu.

Primenom biorezistentnog emulgirajućeg ulja za obradu aluminijuma i njegovih legura postiže se visok kvalitet obrađenih površina jer se sprečava nagomilavanje materijala obrade na graničnoj površini alata, a ujedno sprečava se habanje leđnih površina, što povećava njihovu trajnost.

Tehnički zahtevi koji se odnose na tribološke parametre mašinske obrade proističu iz dinamičkih karakteristika procesa rezanja delova od aluminijuma i njegovih legura i obuhvataju mahanizme trenja i habanja između alata i predmeta obrade.

U skladu sa tribološkim prikazom procesa rezanja, moguće je razmatranje složenog sistema, u kome se ostvaruje kontakt između leđne površine alata i predmeta obrade,svesti na analizu kontakta dva čvrsta tela od kojih jedno klizi određenom brzinom po drugom uz prisustvo sredstva za hlađenje i podmazivanje.

Za određivanje triboloških karakteristika korišćen je tribometar „PINohDISK"sa diskom od legure aluminijuma Al Si6 Cu2 i blokom od brzoreznog čelika koji uslovljava granično podmazivanje pri čemu je geometrija kontakta linija.

Praćene su tribološke karakteristike emulzija pri obimnoj brzini klizanja diska 60m/min i normalnoj sili opterećenja od 150N.Prilikom ispitivanja kontinualno je merena temperatura rashladno-mazivog sredstva,sila trenja i koeficijent trenja u vremenu trajanja operacije od tri sata.Habanje na bloku i disku mereno je na kraju svakog ispitivanja. Pod navedenim uslovima ispitivanja praćene su tribološke karakteristike 2%,3% i 4% emulzije.Rezultati izvršenih merenja dati su primerima izvođenja od 1-3.

Primer 1-3

Rezultati dobijeni ispitivanjem triboloških karakteristika 2%,3% i 4% emulzije biorezistentnog polusintetičkog emulgirajućeg ulja za obradu aluminijuma i njegovih legura,pod navedenim uslovima,dati su tabelarnim pregledom:

i dijagramima:veličina koeficijenta trenja (slika 1) i trag habanja na bloku (slika 2).

Na osnovu dobijenih rezultata merenja nedvosmisleno sledi zaključak da najbolje tribološke karakteristike sa stanovišta habanja pokazuje 3%-tna emulzija,a najbolje tirbološke karakteristike sa gledišta koeficijenta trenja (frikcione karakteristike) 4%-tna emulzija, mada se i sa 2%-tnom 3%-tnom emulzijom đobijaju slične vrednosti, te se pouzdano ne može tvrditi koja je koncentracija sa stanovišta koeficijenta trenja najbolja. Flagrantno, iz rezultata triboloških ispitivanja, proističe daje 3%-tna emulzija optmalna koncentracija za primenu, pronalaskom optimiziranog, rashladno-mazivog sredstva za obradu aluminijuma i njegovih legura.

Praćenjem u eksploataciji ustanovljeno je da 3% emulzija, samo uz redovno održavanje radne koncentracije, ostaje stabilna i pouzdana u primeni i više od godinu dana.

Claims (4)

1. Biorezistentno polusintetičko emulgirajuće ulje za obradu aluminijuma i njegovih legura, naznačeno time, što sadrži: 5-15% nejonogenih emulgatora, 5-15% anjonaktivnih emulgatora, 1-4% koemulgatora, 5-10% biljnog ulja kao EP agensa, 1-5% alkanolaminske soli alkil ćilibarne kiseline, 5-20% alkanolaminske soli borne kiseline, 0,1-1% inhibitora korozije za obojene metale, 1-3% baktericida, 17-20% mineralnog naftenskog ulja i industrijsku vodu do 100%.

2. Biorezistentno polusintetičko emulgirajuće ulje za obradu aluminijuma i njegovih legura prema zahtevu 1, naznačeno time, što se kao EP-agens koristi biljno ulje koje je smeša biodegradibilnih estara glicerina i masnih kiselina sa alkil ostatkom Ci<g->C22-

3. Biorezistentno polusintetičko emulgirajuće ulje za obradu aluminijuma i njegovih legura prema zahtevu 1, naznačeno time, što se kao inhibitor korozije i rungicidni agens koristi trietanolaminska so alkil ćilibarne kiseline sa alkil supstituentom C6-C2o-

4. Biorezistentno polusintetičko emulgirajuće ulje za obradu aluminijuma i njegovih legura prema zahtevu 1, naznačeno time, što je alkanolaminska so borne kiseline, trietanolaminska so borne kiseline.