RU2059694C1

RU2059694C1 - Concentrate of water emulsion lubricating and cooling liquid for machining metals

Info

Publication number: RU2059694C1
Application number: RU94019467A
Authority: RU
Inventors: Вера Томовна Процишин; Галина Николаевна Чугай; Алексей Валентинович Ноцик; Алексей Валентинович Галкин; Владимир Александрович Уткин; Надежда Васильевна Волнянская; Михаил Владимирович Маркевич; Леонид Леонтиевич Максимонько; Евгений Иосипович Дидун; Ирина Иосиповна Панцюк
Original assignee: Украинский научно-исследовательский институт нефтепереработки "МАСМА" (UА); Львовский опытный нефтемаслозавод
Priority date: 1993-05-28
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 1996-05-10
Also published as: UA10991C2

Abstract

FIELD: machining metal. SUBSTANCE: proposed concentrate contains (%): nonionic emulsifier 5-8, product of heat treatment of rape oil with triethanolamine in the presence of potassium hydroxide (their mass ratio being (2.3-7): (0.66-2): 0.5) 13-25 and petroleum oil up to 100. EFFECT: improves machining metal. 4 tbl

Description

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям для механической обработки металлов и может быть использовано на металлообрабатывающих предприятиях различных отраслей народного хозяйства. The invention relates to cutting fluids for machining metals and can be used at metal processing enterprises in various sectors of the economy.

Известна смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая, мас. Known cutting fluid for machining metals, containing, by weight.

Эмульсол на основе нефтяного масла 3,0-10,0 Триэтаноламин 0,3-5,0 Трихлоруксусная кислота 0,2-0,5 Вода Остальное
Данная смазочно-охлаждающая жидкость хотя и обладает определенным запасом стабильности, удовлетворительными технологическими свойствами, имеет ряд недостатков: нет запаса антикоррозионных свойств, низкое моющее действие, на некоторых операциях нет высокой стойкости рабочего инструмента. Неудобство состоит в том, что добавки триэтаноламина и трихлоруксусной кислоты производятся непосредственно в металлообрабатывающий станок, что требует дополнительных затрат времени.Oil-based emulsol 3.0-10.0 Triethanolamine 0.3-5.0 Trichloroacetic acid 0.2-0.5 Water Else
This cutting fluid, although it has a certain margin of stability, satisfactory technological properties, has a number of disadvantages: there is no margin of anticorrosion properties, a low washing effect, in some operations there is no high tool life. The disadvantage is that the additives of triethanolamine and trichloroacetic acid are produced directly in the metalworking machine, which requires additional time.

Известна смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая, мас. Минеральное масло 2,5-4,0
Продукт обработки гидро-
ксидом натрия отходов,
полученных при щелочной очистке дистиллятных масел 0,4-0,7
Остаточный продукт про-
изводства белых масел
сульфированием мине- ральных масел 0,04-0,1 Вода До 100
Данная смазочно-охлаждающая жидкость обеспечивает высокую стойкость режущего инструмента при обработке стальных деталей, но обладает недостаточно высоким запасом антикоррозионных свойств, низким моющим действием, что сказывается на качестве обрабатываемой поверхности. Кроме того, концентрат этой СОЖ ЯЗ-1 имеет плохой товарный вид, неудобен вследствие плохой стабильности в перевозках, при хранении.Known cutting fluid for machining metals, containing, by weight. Mineral oil 2.5-4.0
Hydro Processing Product
sodium hydroxide waste,
obtained by alkaline purification of distillate oils 0.4-0.7
The residual product is
white oil production
sulfonation of mineral oils 0.04-0.1 Water Up to 100
This cutting fluid provides high resistance of the cutting tool when machining steel parts, but does not have a sufficiently high supply of anticorrosion properties, low detergent effect, which affects the quality of the processed surface. In addition, the concentrate of this coolant YAZ-1 has a poor presentation, it is inconvenient due to poor stability in transportation, during storage.

Известен эмульсол смазочно-охлаждающей жидкости для холодной обработки металлов давлением, содержащий, мас. Known emulsol cutting fluid for cold metal forming, containing, by weight.

Гудроны от дистилляции
жирных кислот, выделен-
ных из соапстоков расти-
тельных масел или техни- ческого жира 10-60
Полиоксиэтилированные
первичные спирты фр. С₁₀-С₁₈ 5-9 Диалкилфосфат калия 5-7 Минеральное масло Остальное
Данный эмульсол обеспечивает при концентрации 5-10% в воде нормальную обработку металлов давлением, эмульсии его относительно стабильны, но имеют низкие моющие и антикоррозионные свойства, не обеспечивают достаточной стойкости рабочего инструмента при обработке металлов резанием.Distillation tar
fatty acids isolated
of soapstocks
vegetable oils or technical fat 10-60
Polyoxyethylated
primary alcohols fr. C ₁₀ -C ₁₈ 5-9 Potassium dialkyl phosphate 5-7 Mineral oil
This emulsol provides, at a concentration of 5-10% in water, normal metal forming by pressure, its emulsions are relatively stable, but have low detergent and anticorrosion properties, and do not provide sufficient tool life when processing metals by cutting.

Задачей изобретения является создание концентрата смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, обладающей высокой стабильностью, высокими моющими и антикоррозионными свойствами, обеспечивающей повышение стойкости режущего инструмента. The objective of the invention is the creation of a concentrate of cutting fluid for machining metals with high stability, high detergent and anti-corrosion properties, providing increased resistance to cutting tools.

Поставленная задача решается тем, что концентрат смазочно-охлаждающей жидкости, содержащий нефтяное масло и неионогенный эмульгатор, дополнительно содержит продукт термической обработки рапсового масла триэтаноламином в присутствии гидроокиси калия при соотношении между рапсовым маслом, триэтаноламином и гидроксидом калия (2,3 7) (0,66 2) 0,5, соответственно, при следующем соотношении компонентов в концентрате, мас. Неионогенный эмульгатор 5-8
Продукт термической
обработки рапсового масла
триэтаноламином в присут- ствии гидроокиси калия 13-25 Нефтяное масло До 100
В качестве нефтяных масел используют масла индустриальные общего назначения ГОСТ 20799-75 марки И-12А, И-20А, масло веретенное ТУ 38 УРСР 2-01-202-75, дистиллят трансформаторного масла по ТУ 38.101575-75.The problem is solved in that the lubricant-coolant concentrate containing petroleum oil and a nonionic emulsifier additionally contains the product of heat treatment of rapeseed oil with triethanolamine in the presence of potassium hydroxide in the ratio between rapeseed oil, triethanolamine and potassium hydroxide (2,3 7) (0, 66 2) 0.5, respectively, in the following ratio of components in concentrate, wt. Nonionic Emulsifier 5-8
Thermal product
rapeseed oil processing
triethanolamine in the presence of potassium hydroxide 13-25 Oil up to 100
General-purpose industrial oils GOST 20799-75, grades I-12A, I-20A, spindle oil TU 38 URSR 2-01-202-75, distillate of transformer oil according to TU 38.101575-75 are used as petroleum oils.

В качестве неионогенного эмульгатора применяются:
оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена, выпускаемый промышленностью под названием Неонол АФ 9-6 по ТУ 38 50727-87;
оксиэтилированные первичные спирты фр. С₁₂ С₁₄, выпускаемые промышленностью под названием Синтанол ЭС-3 по ТУ 38.5901268-90.As a nonionic emulsifier are used:
ethoxylated monoalkylphenol based on propylene trimers, manufactured by the industry under the name Neonol AF 9-6 according to TU 38 50727-87;
ethoxylated primary alcohols fr. C ₁₂ C ₁₄ , manufactured by the industry under the name Sintanol ES-3 according to TU 38.5901268-90.

Продукт термической обработки получают взаимодействием рапсового масла с триэтаноламином в присутствии гидроокиси калия при температуре 100 120^оС в среде минерального масла.Heat treating the product obtained by reacting rapeseed oil with triethanolamine in the presence of potassium hydroxide at a temperature of 100 ¹²⁰ ° C in a mineral oil.

Получаемый продукт представляет собой смесь сложных эфиров глицерина, триэтаноламина и мыл жирных кислот. Точный состав его не установлен. Химизм процессов переэтерификации растительных масел известен. The resulting product is a mixture of glycerol esters, triethanolamine and fatty acid soaps. Its exact composition has not been established. The chemistry of transesterification of vegetable oils is known.

Для получения продукта термической обработки использовались: Рапсовое масло ГОСТ 8988-77, технический триэтаноламин по ТУ 6-02-916-79, гидроокись калия ГОСТ 9285-78. To obtain the heat treatment product, the following were used: Rapeseed oil GOST 8988-77, technical triethanolamine according to TU 6-02-916-79, potassium hydroxide GOST 9285-78.

Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости получают простым смешением компонентов. Coolant concentrate is obtained by simple mixing of the components.

Применяют СОЖ в виде 3-5% водных эмульсий. Apply coolant in the form of 3-5% aqueous emulsions.

В табл. 1 приведены примеры предлагаемого концентрата смазочно-охлаждающей жидкости (1-5), а также примеры, содержащие запредельные концентрации вновь вводимого компонента (6 и 7). In the table. 1 shows examples of the proposed coolant concentrate (1-5), as well as examples containing transcendental concentrations of the newly introduced component (6 and 7).

В табл.3 приведены физико-химические свойства образцов концентрата смазочно-охлаждающей жидкости. Table 3 shows the physicochemical properties of the samples of the concentrate of cutting fluid.

Из приведенных в табл.3 результатов следует, что при введении в концентрат продукта термической обработки ниже указанных пределов наблюдается его расслоение при низких температурах и в условиях хранения, а также ухудшается стабильность рабочих эмульсий. При введении в концентрат указанного продукта выше указанных пределов происходит желатинизация концентрата. Очевидно, эти процессы связаны со свойством мицеллярных структур, которые образуются в процессе получения концентрата СОЖ при определенных соотношениях между всеми входящими в состав компонентами. From the results given in Table 3, it follows that when the heat treatment product is introduced into the product concentrate below the indicated limits, its separation occurs at low temperatures and in storage conditions, and the stability of working emulsions also deteriorates. With the introduction of the specified product into the concentrate above the specified limits, the gelation of the concentrate occurs. Obviously, these processes are associated with the property of micellar structures, which are formed in the process of obtaining coolant concentrate at certain ratios between all components included in the composition.

Для получения образцов заявляемой СОЖ были взяты соответственно продукты термической обработки рапсового масла, приведенные в табл.2. To obtain samples of the claimed coolant were taken, respectively, heat treatment products of rapeseed oil, are given in table.2.

Для доказательства эффективности заявляемого концентрата СОЖ проводились сравнительные испытания его 3%-ных эмульсий с 3%-ной эмульсией известного концентрата СОЖ (пример 4), содержащей мас. To prove the effectiveness of the inventive coolant concentrate, comparative tests of its 3% emulsions with a 3% emulsion of a known coolant concentrate (example 4) containing wt.

Веретенное масло АУ ГОСТ 1624-75 80
Гудроны от дистилляции
жирных кислот, выделен-
ных из соапстоков расти- тельных масел 10 Синтанол ДС-10 5 Диалкилфосфат калия 5
Антикоррозионные свойства определяли по ГОСТ 6243-75 п.2.2.Spindle oil AU GOST 1624-75 80
Distillation tar
fatty acids isolated
of soap stocks of vegetable oils 10 Syntanol DS-10 5 Potassium dialkyl phosphate 5
Anticorrosion properties were determined according to GOST 6243-75 p.2.2.

Моющую способность определяли весовым методом, сущность которого заключается в определении степени отмываемости загрязнений с поверхности металлических пластинок. Мойка образцов осуществлялась на лабораторной моечной установке методом окунания с возбуждением раствора СОЖ при помощи мешалки, имеющей постоянное число оборотов 120 об/мин. Время мойки составляло 10 мин. Температура мойки -20^оС. В качестве модельного загрязнителя применялся состав, содержащий мас.The washing ability was determined by the gravimetric method, the essence of which is to determine the degree of washability of contaminants from the surface of metal plates. The samples were washed in a laboratory washing installation by dipping with excitation of the coolant solution using a mixer having a constant speed of 120 rpm. The washing time was 10 minutes. Wash temperature -20 ^° C as a model contaminant applied composition comprising by weight.

Масло индустриальное И-20А ГОСТ 20799-75 98 Графит ГОСТ 8295-73 1 Пыль из чугуна СЧ-20 1
Загрязнитель наносился с помощью стеклянной палочки на поверхность пластины равномерным слоем. Количество нанесенного загрязнителя составляло 0,10 0,15 г.Industrial oil I-20A GOST 20799-75 98 Graphite GOST 8295-73 1 Dust from SCH-20 cast iron 1
The contaminant was applied with a glass rod on the surface of the plate in a uniform layer. The amount of contaminant applied was 0.10 0.15 g.

После мойки пластины высушивали в потоке холодного вентиляторного воздуха и взвешивали. Моющая способность определялась как отношение количества загрязнений, смытых с поверхности пластинок, к общему количеству загрязнений, находившихся на их поверхности до мойки, и выражалась в
Моющая способность определялась по формуле:
M.C.

• 100% где Р_о вес чистой пластинки;
Р₁ вес загрязненной пластинки;
Р₂ вес пластинки после мойки.After washing, the plates were dried in a stream of cold fan air and weighed. Washing ability was defined as the ratio of the amount of contaminants washed off the surface of the plates to the total amount of contaminants that were on their surface before washing, and was expressed in
The washing ability was determined by the formula:
MC

• 100% where P is _the weight of the clean plate;
P _{1 is the} weight of the contaminated plate;
P _{2 the} weight of the plate after washing.

За результат принимали среднее арифметическое от трех измерений. Испытания по влиянию СОЖ на износ режущего инструмента при операции точения определяли при обработке стали 45 на токарном станке IK62 проходными резцами из быстрорежущей стали Р65М размером 16 х 25 мм с геометрией заточки: задний угол α= 8^о, передний угол β= 10^о, угол в плане Φ= 45^о.The result was taken as the arithmetic mean of three measurements. Tests on the influence of coolant on the wear of a cutting tool during the turning operation were determined during the processing of steel 45 on an IK62 lathe with straight cutting tools made of P65M high-speed steel 16 x 25 mm in size with a grinding geometry: trailing angle α = 8 ^о , rake angle β = 10 ^о , angle in terms of Φ = 45 ^о .

Режим резания: подачи S 621 мм/об, глубина резания t 1 мм, скорость резания V 40 м/мин. Cutting mode: feed S 621 mm / rev, cutting depth t 1 mm, cutting speed V 40 m / min.

Способ подачи рабочей эмульсии полив расходом q4,5 л/мин. За критерий оценки было принято время работы резца до износа по задней грани h_з 0,6 мм.The method of supplying a working emulsion watering with a flow rate of q4.5 l / min. The evaluation criterion was taken to be the operating time of the cutter before wear along the rear face h _h 0.6 mm.

Результаты испытаний приведены в табл.4. The test results are given in table.4.

Как видно из приведенных результатов, предлагаемая СОЖ по антикоррозионным свойствам в 18 24 раза превышает известный, по моющему действию в 2,1 2,4 раза, стойкость инструмента резца повышается при использовании заявленной СОЖ в 1,6 1,7 раза. As can be seen from the above results, the proposed coolant in anticorrosion properties is 18 24 times higher than the known, in washing action 2.1 to 2.4 times, the tool life of the cutter increases when using the declared coolant 1.6 to 1.7 times.

Достижение этих результатов обусловлено применением в составе композиции нового для СОЖ компонента продукта переэтерификации рапсового масла, содержащего адсорбционно-активные вещества: сложные эфиры глицерина, триэтаноламина и мыла жирных кислот. The achievement of these results is due to the use in the composition of a composition new for the coolant for the transesterification product of rapeseed oil containing adsorption-active substances: glycerol esters, triethanolamine and fatty acid soaps.

Введение в состав СОЖ продукта в указанных соотношениях с другими компонентами обеспечивает решение поставленной задачи и достижение технического результата. Introduction to the composition of the coolant product in these ratios with other components provides a solution to the problem and the achievement of a technical result.

Достигнутые свойства СОЖ положительно влияют на надежность и долговечность металлообрабатывающего оборудования, позволяют уменьшить расход режущего инструмента, улучшают качество обрабатываемой поверхности, надежно защищают обрабатываемое изделие и станочное оборудование от коррозии, улучшают культуру производства. The achieved properties of coolant positively affect the reliability and durability of metalworking equipment, reduce the consumption of cutting tools, improve the quality of the machined surface, reliably protect the workpiece and machine equipment from corrosion, and improve the production culture.

Claims

A CONCENTRATE OF A WATER-EMULSION LUBRICANT-COOLANT LIQUID FOR MECHANICAL METAL PROCESSING, containing petroleum oil and a nonionic emulsifier, characterized in that it additionally contains a product of heat treatment of rapeseed oil with triethanolamine in the presence of 6; 5 in the following ratio of components in concentrate, wt.

Nonionic emulsifier 5 8
The product of heat treatment of rapeseed oil with triethanolamine in the presence of potassium hydroxide at a mass ratio of 2.3 - 7 0.66 2.0 0.5 13 25, respectively
Petroleum Oil Up to 100