RU2109036C1

RU2109036C1 - Concentrate of lubricating and cooling liquid for machining metals

Info

Publication number: RU2109036C1
Application number: RU95100523A
Authority: RU
Inventors: Г.П. Шалунов; Е.П. Шалунов; Ю.Н. Сайдаков; В.Л. Андреев; В.К. Ваганов; М.А. Кузнецова; С.З. Курзанова
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-техническая фирма "Техма"; Акционерное общество "Пермский завод смазок и смазочно-охлаждающих жидкостей"
Priority date: 1995-01-12
Filing date: 1995-01-12
Publication date: 1998-04-20
Also published as: RU95100523A

Abstract

FIELD: machining metals. SUBSTANCE: concentrate comprises, mas. %: glycols, 10-50; higher fatty acids, 10-55; triethanol amine, 15-60; salt of cyclohexylamine and synthetic fatty acids of $$$ fraction, 15-60. Water and foam suppressor may be added into proposed concentrate (their quantities being 4-40 mass % and 0.05-0.15 mass % respectively) to simplify preparation of aqueous solution of desired concentrate and to increase convenience of its storage and transportation. EFFECT: increased resistance of cutter; improved quality thus treated surface. 2 cl

Description

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ) и может быть применено в виде концентрата для приготовления рабочих растворов, используемых для механической обработки металлов. The invention relates to cutting fluids (coolant) and can be used in the form of a concentrate for the preparation of working solutions used for machining metals.

В машиностроении при обработке металлов резанием в качестве СОЖ широко используют водные растворы эмульсолов [1]. Недостаток таких жидкостей состоит в том, что они имеют малый срок службы из-за быстрого микробного поражения, что приводит к ухудшению их технологических и эксплуатационных свойств. Поэтому в современном машиностроении повышаются требования к смазочно-охлаждающим жидкостям. Перспективные СОЖ должны быть долговечными в работе, безопасными для станочников, не оказывать вредного воздействия на окружающих, стабильными. In mechanical engineering in the processing of metals by cutting, water solutions of emulsols are widely used as coolant [1]. The disadvantage of such liquids is that they have a short service life due to rapid microbial damage, which leads to a deterioration in their technological and operational properties. Therefore, in modern mechanical engineering, requirements for cutting fluids are increasing. Prospective coolant must be durable in operation, safe for machine operators, not have a harmful effect on others, stable.

Один из путей решения данной задачи - создание синтетических СОЖ, обладающих рядом преимуществ по сравнению с традиционно применяемыми эмульсолами. Основой синтетических СОЖ является вода. С целью придания необходимых свойств к воде добавляют соответствующие присадки. При их применении отмечается уменьшение загрязненности сточных вод нефтепродуктами, повышается устойчивость к биопоражению, упрощается утилизации отработанной СОЖ. Кроме того, синтетические СОЖ универсальны по сравнению с эмульсолами, обладают длительным сроком службы, повышают стойкость инструмента по сравнению с эмульсолами. One of the ways to solve this problem is the creation of synthetic coolants, which have a number of advantages compared to traditionally used emulsols. The basis of synthetic coolant is water. In order to give the necessary properties to water add appropriate additives. When using them, a decrease in wastewater contamination with oil products is noted, resistance to biodefeat is increased, and disposal of spent coolant is simplified. In addition, synthetic coolants are versatile compared to emulsols, have a long service life, and increase tool life compared to emulsols.

Водные растворы синтетических СОЖ имеют вязкость, близкую к вязкости воды. Это делают их практически незаменимыми при абразивной обработке чугунов, где применение эмульсионных жидкостей менее эффективно: эмульсии вызывают нестабильность растворов, повышенный износ инструмента, коррозию частей станков и деталей, быструю микробопоражаемость. Aqueous solutions of synthetic coolant have a viscosity close to that of water. This makes them practically indispensable for the abrasive treatment of cast irons, where the use of emulsion fluids is less effective: emulsions cause instability of solutions, increased tool wear, corrosion of machine parts and parts, and quick microdefeatability.

В настоящее время разработан ряд синтетических смазочно-охлаждающих жидкостей для механической обработки. Одной из них является СОЖ [2] на основе воды с добавлением, мас.%:
Натрийтетраборноэтиленгликолевый комплекс - 0,4-0,6
Триэтаноламин - 0,2-0,4
Однако данная жидкость имеет невысокие смазочные свойства и в большей степени обеспечивает охлаждающий эффект, не обеспечивая при этом удовлетворительные показатели стойкости режущего инструмента и качества обработанной поверхности. Кроме того, жидкость имеет низкие моющие свойства.A number of synthetic cutting fluids have been developed for machining. One of them is coolant [2] based on water with the addition, wt.%:
Sodium tetraboethylene glycol complex - 0.4-0.6
Triethanolamine - 0.2-0.4
However, this fluid has low lubricating properties and to a greater degree provides a cooling effect, while not providing satisfactory indicators of the resistance of the cutting tool and the quality of the processed surface. In addition, the liquid has low cleaning properties.

Наиболее близким является концентрат СОЖ [3], содержащий гликоли, а именно - диэтиленгликоль, продукт взаимодействия жирных кислот фракции C₆-C₂₀ и триэтаноламина - триэтаноламиновое мыло, а также нитрит натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Нитрит натрия - 0,4-0,6
Диэтиленгликоль - 20-30
Триэтаноламиновое мыло жирных кислот фракции C₆-C₂₀ - 25-30
Вода - Остальное
Применение полученной из такого концентрата СОЖ для обработки металлов резанием не обеспечивает в достаточной степени повышение стойкости инструмента, уменьшение шероховатости обработанной поверхности, что указывает на невысокую смазочную способность данной жидкости. Кроме того, технология получения этой СОЖ предусматривает предварительное получение триэтаноламинового мыла взаимодействием жирных кислот фракции C₆-C₂₀ и триэтаноламина, что требует дополнительных затрат.The closest is a coolant concentrate [3] containing glycols, namely diethylene glycol, a product of the interaction of fatty acids of the C ₆ -C ₂₀ fraction and triethanolamine — triethanolamine soap, as well as sodium nitrite in the following ratio, wt.%:
Sodium nitrite - 0.4-0.6
Diethylene glycol - 20-30
Triethanolamine soap of fatty acids fraction C ₆ -C ₂₀ - 25-30
Water - Else
The use of coolant obtained from such a concentrate for metal cutting does not provide a sufficient increase in tool life, reduction of the surface roughness, which indicates a low lubricity of this fluid. In addition, the technology for producing this coolant involves the preliminary production of triethanolamine soap by the interaction of fatty acids of the C ₆ -C ₂₀ fraction and triethanolamine, which requires additional costs.

Изобретение направлено на создание смазочно-охлаждающей жидкости с улучшенными эксплуатационными свойствами, применение которой позволило бы повысить стойкость режущего инструмента и улучшить качество обработанной поверхности. The invention is directed to the creation of a cutting fluid with improved performance properties, the use of which would increase the resistance of the cutting tool and improve the quality of the processed surface.

Предлагаемый концентрат СОЖ для механической обработки металлов, содержащий гликоли, включает в себя высшие жирные кислоты, триэтаноламин, соль циклогексиламина и синтетических жирных кислот фракции C₁₂-C₁₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Гликоли - 10-50
Высшие жирные кислоты - 10-55
Триэтаноламин - 15-60
Соль циклогексиламина и синтетических жирных кислот фракции C₁₀-C₁₃ - 15-60
Кроме того, для удобства дальнейшего использования концентрата в виде приготовленных из него рабочих водных растворов, удобства перевозок в концентрат может быть добавлено вода в количестве 4-40% и пеногаситель в количестве 0,05-0,15%.The proposed coolant concentrate for machining metals, containing glycols, includes higher fatty acids, triethanolamine, a salt of cyclohexylamine and synthetic fatty acids of fraction C ₁₂ -C ₁₃ in the following ratio, wt.%:
Glycols - 10-50
Higher Fatty Acids - 10-55
Triethanolamine - 15-60
Salt of cyclohexylamine and synthetic fatty acids of fraction C ₁₀ -C ₁₃ - 15-60
In addition, for the convenience of further use of the concentrate in the form of working aqueous solutions prepared from it, ease of transport, water in an amount of 4-40% and an antifoam in an amount of 0.05-0.15% can be added to the concentrate.

Для приготовления концентрата были использованы гликоли, а именно: этиленгликоль (ГОСТ 19710-93), диэтиленгликоль (ГОСТ 10136-77), триэтиленгликоль (ТУ 6-01-864-78), полигликоли очищенные, представляющие собой раствор гликолей в воде с массовой долей 75-90% (ТУ 6-15-1761-94). В качестве жирных кислот использованы: миристиновая кислота (ТУ 6-09-3841), олеиновая кислота (ГОСТ 7580-81), стеариновая кислота (ГОСТ 9119-60), триэтаноламин (ТУ 6-02-916-84), соль циклогексиламина и синтетических жирных кислот фракции C₁₀-C₁₃ (ТУ 6-02-1132-88), пеногаситель кремнийорганический ПГКО-1001 (ТУ 600-65763441-64-92) или ПЭС-5.To prepare the concentrate, glycols were used, namely: ethylene glycol (GOST 19710-93), diethylene glycol (GOST 10136-77), triethylene glycol (TU 6-01-864-78), purified polyglycols, which are a solution of glycols in water with a mass fraction 75-90% (TU 6-15-1761-94). The following were used as fatty acids: myristic acid (TU 6-09-3841), oleic acid (GOST 7580-81), stearic acid (GOST 9119-60), triethanolamine (TU 6-02-916-84), cyclohexylamine salt and synthetic fatty acids of fraction C ₁₀ -C ₁₃ (TU 6-02-1132-88), antifoam silicone PGO-1001 (TU 600-65763441-64-92) or PES-5.

Концентрат СОЖ готовит путем механического смещения всех компонентов при перемешивании до получения однородной массы при нагревании до 60-70^oC. Составы предлагаемого и известного концентратов приведены в табл. 1-16. Для работы используют 2-5%-ные водные растворы концентрата. Причем, если используют концентрат, не содержащий воду и пеногаситель, в водный рабочий раствор добавляют пеногаситель, который не влияет на свойства СОЖ, что создает более удобные условия для работы.The coolant concentrate is prepared by mechanical displacement of all components with stirring until a homogeneous mass is obtained when heated to 60-70 ^o C. The compositions of the proposed and known concentrates are given in table. 1-16. For work using 2-5% aqueous solutions of the concentrate. Moreover, if a concentrate is used that does not contain water and an antifoam, an antifoam is added to the aqueous working solution, which does not affect the properties of the coolant, which creates more convenient working conditions.

Составы концентратов 1-209 были использованы при точении стали 45 на токарном станке 16K20 инструментом из быстрорежущей стали P6AМ5 при скорости резания 24 м/мин, подачи 0,2 мм/об., глубине резания 1,5 мм. Оценивалась стойкость режущего инструмента и шероховатость обработанной поверхности. Стойкость режущего инструмента определялась при износе по ее задней поверхности h₃=0,4 мм. Шероховатость обработанной поверхности определялась на профилометре 296.The concentrate compositions 1–209 were used for turning steel 45 on a 16K20 lathe with a P6AM5 high-speed steel tool at a cutting speed of 24 m / min, a feed rate of 0.2 mm / rev, and a cutting depth of 1.5 mm. The resistance of the cutting tool and the roughness of the machined surface were evaluated. The resistance of the cutting tool was determined by wear on its rear surface h ₃ = 0.4 mm The roughness of the treated surface was determined on a profilometer 296.

Результаты испытаний по оценке 2%-ных растворов концентратов, приведенные в табл. 1-16, приведены в табл. 32. The test results for the evaluation of 2% solutions of concentrates are given in table. 1-16 are given in table. 32.

Как видно из табл. 32, предлагаемый состав и соотношение компонентов позволяет повысить стойкость режущего инструмента и улучшить качество обработанной поверхности по сравнению с прототипом, что указывает на высокие смазывающие свойства данного состава СОЖ. Соотношение компонентов концентрата с добавлением воды и пеногасителя выбирают из условия удобства хранения и перевозок концентрата СОЖ. Так, использование концентратов с меньшим содержанием воды приводит к тому, что концентрат неудобно разливать в емкость, а с большим - к тому, что концентрат будет занимать больший объем, что потребует дополнительной тары для его перевозок. Для удобства использования и приготовления СОЖ добавляют пеногаситель, количество которого выбирают из того, что при добавлении использования концентрата с меньшим содержанием пеногасителя приводит к образованию пены, а большее количество пеногасителя не влияет на процесс пенообразования (табл. 17-31). Добавление воды в концентрат не влияет на свойства СОЖ, полученной из предлагаемого концентрата (табл. 33). As can be seen from the table. 32, the proposed composition and ratio of components can improve the resistance of the cutting tool and improve the quality of the machined surface compared to the prototype, which indicates the high lubricating properties of this composition of the coolant. The ratio of the components of the concentrate with the addition of water and antifoam is selected from the conditions of convenience of storage and transportation of coolant concentrate. So, the use of concentrates with a lower water content leads to the fact that the concentrate is inconvenient to pour into a container, and with a large one - to the fact that the concentrate will occupy a larger volume, which will require additional containers for its transportation. For ease of use and preparation of the coolant, an antifoam is added, the amount of which is selected from the fact that when adding the use of a concentrate with a lower antifoam content, foam is formed, and a greater amount of antifoam does not affect the foaming process (Table 17-31). The addition of water to the concentrate does not affect the properties of the coolant obtained from the proposed concentrate (table. 33).

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:
1. Клушин М.И. Технологические свойства новых СОЖ для обработки резанием. М.: Машиностроение, 1979, с. 13-15, 172.Sources of information taken into account when compiling the description:
1. Klushin M.I. Technological properties of new cutting fluids. M .: Engineering, 1979, p. 13-15, 172.

2. Авторское свидетельство СССР N 1777349, кл. C 10 M 173/02, 1991. 2. Copyright certificate of the USSR N 1777349, cl. C 10 M 173/02, 1991.

3. Авторское свидетельство СССР N 1162866, кл. C 10 M 173/00. 3. USSR author's certificate N 1162866, cl. C 10 M 173/00.

Claims

1. A concentrate of an aqueous cutting fluid for machining metals, containing glycols, characterized in that the concentrate additionally contains higher fatty acids, triethanolamine and a salt of cyclohexylamine and synthetic fatty acids of fraction C ₁ ₀ - C ₁ ₃ in the following ratio of components, wt. %:
Glycols - 10 - 50
Higher Fatty Acids - 10 - 55
Triethanolamine - 15-60
Salt of cyclohexylamine and synthetic fatty acids of the fraction C ₁ ₀ - C ₁ ₃ - 15 - 60
2. The concentrate according to claim 1, characterized in that it additionally contains 4 to 40 wt.% Water and 0.05 to 0.15 wt.% Antifoam.