RU2160305C1

RU2160305C1 - Concentrate of water emulsion lubricant-coolant for metal machining

Info

Publication number: RU2160305C1
Application number: RU99124892A
Authority: RU
Inventors: И.Л. Лаврентьева; А.Г. Козлова; О.Г. Лаврентьев
Original assignee: Лаврентьева Ираида Леонтьевна
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2000-12-10

Abstract

FIELD: lubricant-coolant applicable in metal machining, particularly in blade and abrasive machining, in thread cutting of structural and tool materials. SUBSTANCE: concentrate contains, wt.%: oleic acid 12.0-18.0; triethanolamine 4.0-10.0; potassium di(alkylpolyethylene glycol) phosphate (Oxyphos B) 4.0-9.0; tris(beta- chloropropyl) phosphate 0.5-5.0; the balance, mineral oil. EFFECT: higher stability of water emulsion based on concentrate of water emulsion lubricant-coolant, improved its operating and sanitary properties. 5 tbl

Description

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), применяемым при механической обработке металлов, в частности при лезвийной, абразивной, при резьбонарезании конструкционных и инструментальных материалов. The invention relates to cutting fluids (coolant) used in the machining of metals, in particular when blade, abrasive, when threading structural and tool materials.

Известны составы на масляной основе, использующиеся при механической обработке металлов, включающие минеральные масла с хлор-, серу-, азот-, фосфорсодержащими добавками (Макеев Л.К. и др. Разработка и применение смазочно-охлаждающих средств для обработки металлов резанием и давлением. Киев, Знание, 1978 г., с. 25). Known compositions based on oil, used in the machining of metals, including mineral oils with chlorine, sulfur, nitrogen, phosphorus-containing additives (Makeev L.K. et al. Development and use of cutting lubricants for metal cutting and pressure. Kiev, Knowledge, 1978, p. 25).

Известен состав концентрата СОЖ для механической обработки металлов, состоящий из натриевых солей сульфокислот, сульфированного масла, хлорпарафина, калиевого мыла олеиновой кислоты, тяжелого остатка производства эпихлоргидрина, тринатрийфосфата и продукта нейтрализации оксидом магния смеси алкилфенола с фосфоросерным сополимером изобутилена со стиролом и остальное вода (Авторское свидетельство СССР N 1467083, кл. C 10 M 173/02, 1989 г.). The composition of the coolant concentrate for mechanical processing of metals is known, consisting of sodium salts of sulfonic acids, sulfonated oil, chlorine paraffin, potassium soap of oleic acid, a heavy residue of the production of epichlorohydrin, trisodium phosphate and the product of neutralization by magnesium oxide of a mixture of alkyl phenol with phosphorosulfuric isobutylene copolymer with water and styrene and ostrol USSR N 1467083, class C 10 M 173/02, 1989).

Смазка обладает хорошими эксплуатационными свойствами, повышает стойкость режущего инструмента и производительность процесса обработки. Недостатком этой смазки является нестабильность при хранении 5%-ной водной эмульсии. The lubricant has good operational properties, increases the resistance of the cutting tool and the productivity of the processing process. The disadvantage of this lubricant is the instability during storage of a 5% aqueous emulsion.

Наиболее близкой по составу к предлагаемому изобретению является СОЖ, полученная путем нейтрализации олеиновой кислоты морфолином (тетрагидро-1,4-оксазин) с последующим добавлением бис (алкилполиоксиэтилен) фосфата (оксифос КД-6), полиоксиэтилированного алкилфенола (ОП-4), минерального масла И-12А и хлорированного парафина ХП-470 (Авторское свидетельство СССР N 1513016, кл. C 10 M 141/10, 1989 г.). The closest in composition to the invention is the coolant obtained by neutralizing oleic acid with morpholine (tetrahydro-1,4-oxazine) followed by the addition of bis (alkylpolyoxyethylene) phosphate (oxyphos KD-6), polyoxyethylated alkyl phenol (OP-4), mineral oil I-12A and chlorinated paraffin HP-470 (USSR Author's Certificate N 1513016, class C 10 M 141/10, 1989).

Применение этой СОЖ позволяет в 1,5-1,7 раза увеличить стойкость режущего инструмента и обеспечивает легкое удаление с поверхности деталей остаточной пленки путем смыва водой. Недостатком ее является невысокая стабильность рабочей водной эмульсии. Кроме того, для ее получения используют дефицитный, высокотоксичный компонент - морфолин. The use of this coolant allows to increase the resistance of the cutting tool by 1.5-1.7 times and provides easy removal of residual film from the surface of the parts by rinsing with water. Its disadvantage is the low stability of the working aqueous emulsion. In addition, a scarce, highly toxic component, morpholine, is used to produce it.

Повышение требований к качеству обрабатываемых изделий при обработке металлов требует разработки новых составов концентратов СОЖ, базирующихся на доступном сырье с низкой токсичностью и характеризующихся высокой стабильностью рабочей эмульсии концентрата СОЖ и хорошими противокоррозионными свойствами. Increasing quality requirements for processed products in metal processing requires the development of new compositions of coolant concentrates based on available raw materials with low toxicity and characterized by high stability of the working emulsion of coolant concentrate and good anti-corrosion properties.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эксплуатационных и улучшение санитарно-гигиенических свойств, повышение стабильности водных эмульсий. The task to which the invention is directed is to increase operational and improve sanitary-hygienic properties, increase the stability of aqueous emulsions.

Указанная цель достигается за счет использования концентрата СОЖ на основе минерального масла, олеиновой кислоты, дополнительно содержащего триэтаноламин, эфир фосфорной кислоты - ди(алкилполиэтиленгликолевого) эфира фосфорной кислоты калиевую соль, трис-( β -хлорпропил)фосфат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Олеиновая кислота - 12,0 - 18,0
Триэтаноламин - 4,0 - 10,0
Ди(алкилполиэтиленгликолевого)эфира фосфорной кислоты калиевая соль (оксифос Б) - 4,0 - 9,0
Трис-( β -хлорпропил) фосфат - 0,5 - 5,0
Минеральное масло - Остальное
Заявляемый концентрат СОЖ отличается от прототипа тем, что в свой состав включает дополнительно поверхностно-активное вещество (ПАВ) - ди(алкилполиэтиленгликолевого)эфира фосфорной кислоты калиевую соль, триэтаноламин и трис- ( β -хлорпропил)фосфат.This goal is achieved through the use of coolant concentrate based on mineral oil, oleic acid, additionally containing triethanolamine, phosphoric acid ester - di (alkylpolyethylene glycol) phosphoric acid ester potassium salt, tris- (β-chloropropyl) phosphate in the following ratio, wt.% :
Oleic acid - 12.0 - 18.0
Triethanolamine - 4.0 - 10.0
Phosphoric acid di (alkylpolyethylene glycol) ester potassium salt (oxyphos B) - 4.0 - 9.0
Tris (β-chloropropyl) phosphate - 0.5 - 5.0
Mineral Oil - Else
The inventive coolant concentrate differs from the prototype in that it additionally includes a surface-active substance (surfactant) - di (alkylpolyethylene glycol) ester of phosphoric acid, potassium salt, triethanolamine and tris- (β-chloropropyl) phosphate.

Роль стабилизатора дисперсии крупных частиц масляной основы в воде при получении рабочих водных эмульсий СОЖ выполняет ди (алкилполиэтиленгликолевого) эфира фосфорной кислоты калиевая соль (оксифос Б). Кроме того, оксифос Б, как представитель группы производных фосфорной кислоты, является противозадирной присадкой. The role of the dispersion stabilizer of large particles of an oil base in water in the preparation of working aqueous emulsions of the coolant is played by di (alkylpolyethylene glycol) phosphoric acid ester potassium salt (oxyphos B). In addition, oxyphos B, as a representative of the group of derivatives of phosphoric acid, is an extreme pressure additive.

Роль ингибитора коррозии выполняют триэтаноламин и трис-( β - хлорпропил)фосфат. The role of a corrosion inhibitor is performed by triethanolamine and tris- (β-chloropropyl) phosphate.

В качестве базового масла целесообразно использовать индустриальное масло марки ИГП-18, ИГП-12, ИГП-6. It is advisable to use industrial oil of the IGP-18, IGP-12, IGP-6 brand as the base oil.

Концентрат СОЖ готовят следующим образом: в реактор с мешалкой загружают олеиновую кислоту, 35 мас. % от общего количества индустриального масла, триэтаноламин и перемешивают до полного растворения компонентов. Затем добавляют оксифос Б, остальное количество индустриального масла и трис-( β -хлорпропил)фосфат, смесь перемешивают до однеродной массы и получают концентрат СОЖ в виде подвижной однородной маслянистой вязкой жидкости. The coolant concentrate is prepared as follows: oleic acid, 35 wt. % of the total industrial oil, triethanolamine and stirred until the components are completely dissolved. Then, oxyphos B, the rest of the industrial oil and tris (β-chloropropyl) phosphate are added, the mixture is stirred to a uniform mass and a coolant concentrate is obtained in the form of a mobile, uniform, oily, viscous liquid.

Примеры составов предлагаемого концентрата СОЖ приведены в таблице 1. Examples of compositions of the proposed coolant concentrate are shown in table 1.

Функциональные свойства смазочно-охлаждающих жидкостей - индекс задира (И_з), нагрузка сваривания (Р_к), которые характеризуют смазочную способность, определяли на четырехшариковой машине трения 4ШМ-32 по ГОСТ 9490-75.The functional properties of cutting fluids - the scoring index (I _z ), the welding load (P _k ), which characterize the lubricating ability, were determined on a 4ShM-32 four-ball friction machine according to GOST 9490-75.

Испытания проводили с использованием шаров диаметром 12,7 мм из стали ШХ-15 (НРС 60-52). Число оборотов - 1420 об/мин, что соответствует скорости скольжения 32,4 м/мин. Длительность проведения каждого опыта 10 сек. Нагрузки повышали ступенями вплоть до нагрузки сваривания. The tests were carried out using balls with a diameter of 12.7 mm from steel ШХ-15 (НРС 60-52). The number of revolutions is 1420 rpm, which corresponds to a sliding speed of 32.4 m / min. The duration of each experiment is 10 seconds. The loads were increased in steps up to the welding load.

Результаты испытаний предлагаемой СОЖ и прототипа приведены в таблице 2. The test results of the proposed coolant and prototype are shown in table 2.

По результатам, приведенным в таблице 2, видно, что предложенная композиция более эффективно повышает стойкость масляной пленки, что обуславливает хорошее смазывающее действие и более высокое качество обрабатываемой поверхности и стойкости режущего инструмента. According to the results shown in table 2, it is seen that the proposed composition more effectively increases the resistance of the oil film, which leads to a good lubricating effect and higher quality of the treated surface and the resistance of the cutting tool.

Для определения эксплуатационных свойств предложенной СОЖ испытанию подвергали 5-%-ную водную эмульсию на операциях механической обработки - сверление на вертикально-сверлильном станке 2Н/35 деталей из стали 40хМ сверлом из материала Р6М5. Режим сверления: скорость 20 м/мин; подача 0,2 мм/об; число оборотов 630 об/мин. Результаты проведенных испытаний приведены в таблице 3. To determine the operational properties of the proposed coolant, a 5% aqueous emulsion was subjected to testing during machining operations — drilling on a 2H / 35 vertical drilling machine of parts made of 40xM steel with a drill made of P6M5 material. Drilling mode: speed 20 m / min; feed 0.2 mm / rev; speed of 630 rpm. The results of the tests are shown in table 3.

Как видно из таблицы 3, предлагаемая СОЖ обеспечивает повышение износостойкости режущего инструмента в 1,5 раза по сравнению с прототипом, улучшая чистоту обрабатываемой поверхности. As can be seen from table 3, the proposed coolant provides increased wear resistance of the cutting tool by 1.5 times compared with the prototype, improving the cleanliness of the processed surface.

Корродирующее действие определяли по ГОСТ 9908-85 в течение 1240 часов на пластинках размером 50х10х2 мм из ст. 3, нержавеющей стали 12Х18Н10Т, алюминия АД-1. Результаты испытаний приведены в таблице 4. The corrosive effect was determined according to GOST 9908-85 for 1240 hours on plates measuring 50x10x10 mm from st. 3, stainless steel 12X18H10T, aluminum AD-1. The test results are shown in table 4.

Показатели качества СОЖ после испытаний приведены в таблице 5. The quality indicators of the coolant after the tests are shown in table 5.

Из данных, приведенных в таблице 5, видно, что испытанные образцы металлов в предложенной СОЖ за 1240 часов испытания подвергаются незначительной коррозии, скорость общей коррозии значительно ниже допустимой величины. При контакте предлагаемой СОЖ с испытываемыми материалами в течение 1240 часов изменений ее качественных характеристик не наблюдалось. From the data shown in table 5, it is seen that the tested metal samples in the proposed coolant for 1240 hours of testing undergo minor corrosion, the rate of general corrosion is much lower than the permissible value. When contacting the proposed coolant with the tested materials within 1240 hours, changes in its quality characteristics were not observed.

Эмульсии на основе предлагаемого концентрата СОЖ не вызывают раздражения на кожной поверхности при работе с ней, что улучшает санитарно-гигиенические условия труда. Emulsions based on the proposed coolant concentrate do not cause irritation on the skin surface when working with it, which improves sanitary and hygienic working conditions.

Claims

A water-emulsion cutting fluid concentrate containing mineral oil, oleic acid, characterized in that it additionally contains triethanolamine, tris (β-chloropropyl) phosphate and di (alkylpolyethylene glycol) phosphoric acid ester potassium salt in the following ratio, wt.%:
Oleic acid - 12.0 - 18.0
Triethanolamine - 4.0 - 10.0
Phosphoric acid di (alkylpolyethylene glycol) ester potassium salt - 4.0 - 9.0
Tris- (β-chloropropyl) phosphate - 0.5 - 5.0
Mineral Oil - Rest