RU2114903C1

RU2114903C1 - Solid lubricant for metal abrasion

Info

Publication number: RU2114903C1
Application number: RU96117774A
Authority: RU
Inventors: М.А. Булатов; В.И. Кононенко; В.Г. Лундина; Л.И. Курникова; В.Д. Алехина; В.Г. Шевченко; Г.П. Швейкин; А.С. Нохрин
Original assignee: Институт химии твердого тела Уральского Отделения РАН
Priority date: 1996-09-04
Filing date: 1996-09-04
Publication date: 1998-07-10

Abstract

FIELD: lubricants. SUBSTANCE: stearic acid-based lubricant, containing (in wt %) 0.9-1.8 low-molecular polyethylene, 6.9-13.5 of mineral oil, and 3.7-7.2 of fluorinated oil (actually, chloro-fluorocarbon oil) is supplemented by 10 to 54.3 wt % of fine powder of a compound selected from the group including silicon carbide, titanium nitride, titanium carbide, leucoxene carbothermic reduction product, aluminum oxide, titanium oxycarbonitride, aluminum nitride, cerium and/or lanthanum oxide. EFFECT: considerably improved quality of treated surface due to reduced roughness and, when treating viscous materials (nonferrous metals and alloys), avoided greasing of abrasive wheel. 2 tbl

Description

Изобретение относится к производству и применению технологических смазок для абразивной обработки и может быть использовано в любой отрасли машиностроения, связанной со шлифованием и полированием сталей, цветных металлов и их сплавов. The invention relates to the production and use of technological lubricants for abrasive processing and can be used in any branch of engineering related to grinding and polishing of steels, non-ferrous metals and their alloys.

Известна смазка [1] для абразивной обработки металлов, содержащая стеариновую кислоту, низкомолекулярный полиэтилен, минеральное масло и азодикарбонамид (4ХЗ-21). Known lubricant [1] for abrasive metal processing, containing stearic acid, low molecular weight polyethylene, mineral oil and azodicarbonamide (4X3-21).

Применение известной смазки не обеспечивает высокого качества обрабатываемой поверхности, поскольку шероховатость обработанной поверхности (Ra) велика и составляет порядка 5,3 мкм. The use of the known lubricant does not provide high quality of the treated surface, since the roughness of the treated surface (Ra) is large and amounts to about 5.3 microns.

Известна смазка [2] для абразивной обработки и его сплавов, содержащая стеариновую кислоту, низкомолекулярный полиэтилен, минеральное масло и дополнительно фторированное нефтяное масло при последующем соотношении компонентов, мас.%:
Фторированное нефтяное масло - 5 - 10
Низкомолекулярный полиэтилен - 10 - 15
Минеральное масло - 10 - 15
Стеариновая кислота - Остальное.Known lubricant [2] for abrasive treatment and its alloys containing stearic acid, low molecular weight polyethylene, mineral oil and additional fluorinated oil in the following ratio of components, wt.%:
Fluorinated Petroleum Oil - 5 - 10
Low molecular weight polyethylene - 10 - 15
Mineral oil - 10 - 15
Stearic acid - The rest.

Известная смазка также не обеспечивает высокого качества обработанной поверхности, шероховатость (Ra) который после абразивной обработки с использованием известной смазки колеблется от 1,20 до 2,61 мкм в зависимости от обрабатываемого металла (см. табл. 2). Known lubricant also does not provide high quality of the processed surface, the roughness (Ra) which after abrasive treatment using known lubricant ranges from 1.20 to 2.61 microns depending on the metal being processed (see table. 2).

Задача изобретения - разработать состав смазки для абразивной обработки различных металлов, позволяющий достичь высокого качества обработанной поверхности за счет значительного снижения ее шероховатости. The objective of the invention is to develop a lubricant composition for abrasive processing of various metals, which allows to achieve high quality of the treated surface due to a significant reduction in its roughness.

Поставленная задача решается путем использования для абразивной обработки различных металлов твердой смазки, содержащей стеариновую кислоту, низкомолекулярный полиэтилен, минеральное масло и фторированное масло, при этом смазка содержит в качестве фторированного масла хлорфторуглеродное масло и дополнительно высокодисперсный порошок по крайней мере одного соединения, выбранного из группы, включающей карбид кремния, нитрид титана, продукт углетермического восстановления лейкоксена, оксид алюминия, оксикарбонитрид титана, карбид титана, нитрид алюминия, оксид церия или оксид лантана при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Хлорфторуглеродное масло - 3,7 - 7,2
Низкомолекулярный полиэтилен - 0,9 - 1,8
Минеральное масло - 6,8 - 13,5
Указанный высокодисперсный порошок - 10 - 54,3
Стеариновая кислота - Остальное.The problem is solved by using for abrasive processing of various metals a solid lubricant containing stearic acid, low molecular weight polyethylene, mineral oil and fluorinated oil, while the lubricant contains chlorofluorocarbon oil and additionally fine powder of at least one compound selected from the group as fluorinated oil including silicon carbide, titanium nitride, product of carbon-thermal reduction of leucoxene, aluminum oxide, titanium oxycarbonitride, t carbide Thane, aluminum nitride, cerium oxide or lanthanum oxide in the following ratio, wt.%:
Chlorofluorocarbon oil - 3.7 - 7.2
Low molecular weight polyethylene - 0.9 - 1.8
Mineral oil - 6.8 - 13.5
Specified fine powder - 10 - 54.3
Stearic acid - The rest.

В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известна твердая смазка для абразивной обработки металлов, в состав которой входят хлорфторуглеродное масло в качестве фторированного и высокодисперсный порошок соединения, выбранного из вышеприведенной группы в заявленных пределах соотношения компонентов. Currently, solid lubricant for abrasive metal processing is not known from patent and scientific literature, which includes chlorofluorocarbon oil as a fluorinated and highly dispersed powder of a compound selected from the above group within the stated limits for the ratio of components.

Использование хлорфторуглеродного масла в качестве фторированного целесообразно, поскольку при высоких температурах, развивающихся в зоне резания, оно разлагается значительно легче, чем полностью фторированное масло с образованием поверхностно-активного продукта, облегчающего резание металла. The use of chlorofluorocarbon oil as fluorinated is advisable, since it decomposes much more easily at high temperatures developing in the cutting zone than a fully fluorinated oil with the formation of a surface-active product that facilitates metal cutting.

Использование в качестве наполнителя высокодисперсного порошка обеспечивает снижение шероховатости обработанной поверхности. The use of finely divided powder as a filler ensures a reduction in the roughness of the treated surface.

Граничные значения содержания компонентов смазки выбирают в соответствии с экспериментальными данными, когда при выходе за предельные значения свойства смазки не соответствуют условиям ее эксплуатации. Так при содержании хлорфторуглеродного масла менее 3,7 мас.%, а порошка-наполнителя менее 10 мас.% наблюдается не достаточное снижение шероховатости обработанной поверхности, сопоставимое с результатом, полученным при использовании известных смазок. При содержании хлорфторуглеродного масла более 7,5 мас.%, а порошка-наполнителя более 54,3 мас.% получают сухую смазку, плохо удерживающуюся на поверхности абразивного инструмента. The boundary values of the content of the components of the lubricant are selected in accordance with experimental data, when, when exceeding the limit values, the properties of the lubricant do not correspond to the conditions of its operation. So, when the content of chlorofluorocarbon oil is less than 3.7 wt.%, And the filler powder is less than 10 wt.%, An insufficient reduction in the roughness of the treated surface is observed, comparable with the result obtained using known lubricants. When the content of chlorofluorocarbon oil is more than 7.5 wt.%, And the filler powder is more than 54.3 wt.%, A dry lubricant is obtained that does not adhere well to the surface of the abrasive tool.

Предлагаемый состав твердой смазки для абразивной обработки может быть получен следующим образом. The proposed composition of the solid lubricant for abrasive treatment can be obtained as follows.

Для приготовления смазки могут быть, например, использованы стеариновая кислота ГОСТ 6484-64, низкомолекулярный полиэтилен марки НМПЭ-1 ТУ-6-05-18-37-82, минеральное масло (веретенное) ГОСТ 1642-75 и хлорфторуглеродное масло ОСТ 6-02-6-81. For the preparation of a lubricant, for example, GOST 6484-64 stearic acid, low molecular weight polyethylene NMPE-1 TU-6-05-18-37-82, mineral oil (spindle) GOST 1642-75 and chlorofluorocarbon oil OST 6-02 can be used -6-81.

Приготовление состава масла смазки осуществляют введением в расплав стеариновой кислоты при 70^oC расплава низкомолекулярного полиэтилена и эмульсии хлорфторуглеродного масла в минеральном масле. Затем добавляют порошок либо ультрадисперсный, либо микронного размера соединения, выбранного из группы, включающей карбид кремния, нитрид титана, продукт углетермического восстановления лейкоксена, оксид алюминия, нитрид алюминия, оксикарбонитрид титана, оксид церия или оксид лантана. Лейкоксен или лейкоксеновый концентрат является отходом после переработки нефтетитановых месторождений, 50%-ный лейкоксеновый концентрат имеет химический состав, мас.%. (см. табл. 1)
Смесь перемешивают в течение 10 - 15 мин при 70±5^oC.The preparation of the lubricating oil composition is carried out by introducing into the melt of stearic acid at 70 ^° C. a melt of low molecular weight polyethylene and an emulsion of chlorofluorocarbon oil in mineral oil. Then, either an ultrafine or micron-sized powder of a compound selected from the group consisting of silicon carbide, titanium nitride, the product of carbon-thermal reduction of leukoxene, aluminum oxide, aluminum nitride, titanium oxycarbonitride, cerium oxide or lanthanum oxide is added. Leukoxen or leukoxene concentrate is a waste after the processing of oil and titanium deposits, 50% leukoxene concentrate has a chemical composition, wt.%. (see tab. 1)
The mixture is stirred for 10 to 15 minutes at 70 ± 5 ^o C.

Полученную смазку испытывают при шлифовании образцов из различных металлов и сплавов (см. табл. 3). Образцы размером 18•30•40 мм шлифуют лентой 14А25Н С/с с ТУ 2-036-766-78 при условии прижима 29,4 Н и скорости 25 м/с. Оценку смазки производят по шероховатости Ra. Шероховатость Ra обработанной поверхности измеряют на профилографе-профилометре мод. 201 после каждого цикла шлифования. Смазку наносят через каждые 10 циклов. The resulting lubricant is tested when grinding samples from various metals and alloys (see table. 3). Samples with a size of 18 • 30 • 40 mm are ground with a tape 14A25N S / s with TU 2-036-766-78 with a clamping pressure of 29.4 N and a speed of 25 m / s. Evaluation of the lubricant produced by the roughness Ra. The roughness Ra of the treated surface is measured on a profilograph profiler mode. 201 after each grinding cycle. Grease is applied every 10 cycles.

Техническое решение иллюстрируется следующими примерами. The technical solution is illustrated by the following examples.

Пример 1. Берут 67,5 г (67,5 мас.%) стеариновой кислоты ГОСТ 6484-64, нагревают до 70^oC и вводят в кислоту 1,8 г (1,8 мас.%) расплавленного низкомолекулярного полиэтилена марки НМПЭ-1 ТУ 6-05-18-37-82 и эмульсии 7,2 г (7,5 мас. %) хлорфторуглеродного масла ОСТ 6-02-6-81 в 13,5 г (13,5 мас.%) минеральном масле И-20. Затем добавляют 10 г (10 мас.%) карбида кремния ультрадисперсного и перемешивают в течение 10 мин при 70^oC.Example 1. Take 67.5 g (67.5 wt.%) Stearic acid GOST 6484-64, heated to 70 ^o C and injected into the acid 1.8 g (1.8 wt.%) Of molten low molecular weight polyethylene brand NMPE- 1 TU 6-05-18-37-82 and emulsions 7.2 g (7.5 wt.%) Of chlorofluorocarbon oil OST 6-02-6-81 in 13.5 g (13.5 wt.%) Mineral oil I-20. Then add 10 g (10 wt.%) Of ultrafine silicon carbide and mix for 10 min at 70 ^o C.

Полученную смазку испытывают по величине шероховатости Ra обработанной поверхности при шлифовании различных материалов (см. табл. 3, номер 2). The resulting lubricant is tested by the roughness Ra of the machined surface during grinding of various materials (see table. 3, number 2).

Составы твердых приведены в табл. 2. В табл. 3 представлены результаты испытания предлагаемой смазки при абразивной обработке различных материалов. The solid compositions are given in table. 2. In the table. 3 presents the test results of the proposed lubricant for abrasive treatment of various materials.

Таким образом, предлагаемая смазка для абразивной обработки позволяет значительно улучшить качество обработанной поверхности за счет снижения шероховатости Ra (шероховатость обработанной поверхности снижается на 1 класс). Кроме того, при обработке вязких материалов (цветные металлы и сплавы, простые стали типа Ст-3, Ст-10, титановые сплавы ВТ-1-0) практически исключается засаливание круга, что позволяет обрабатывать эти материалы производительно и с заданной шероховатостью. Thus, the proposed lubricant for abrasive treatment can significantly improve the quality of the treated surface by reducing the roughness Ra (the roughness of the treated surface is reduced by 1 class). In addition, when processing viscous materials (non-ferrous metals and alloys, simple steels such as St-3, St-10, titanium alloys VT-1-0), greasing of the circle is virtually eliminated, which makes it possible to process these materials efficiently and with a given roughness.

Claims

A solid lubricant for abrasive metal processing, containing stearic acid, low molecular weight polyethylene, mineral oil and fluorinated oil, characterized in that the lubricant contains chlorofluorocarbon oil as a fluorinated oil and additionally contains a finely divided powder of at least one compound selected from the group consisting of silicon carbide titanium nitride, leukoxene carbon-thermal reduction product, aluminum oxide, titanium oxycarbonitride, titanium carbide, aluminum nitride, cerium oxide and / or silt and lanthanum oxide, in the following ratio of components, wt.%:
Chlorofluorocarbon oil - 3.7 - 7.2
Low molecular weight polyethylene - 0.9 - 1.8
Mineral oil - 6.8 - 13.5
Specified fine powder - 10.0 - 54.3
Stearic Acid - Else