RU2810840C2 - Смазочно-охлаждающее средство для механической обработки металлов - Google Patents
Смазочно-охлаждающее средство для механической обработки металлов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2810840C2 RU2810840C2 RU2022113588A RU2022113588A RU2810840C2 RU 2810840 C2 RU2810840 C2 RU 2810840C2 RU 2022113588 A RU2022113588 A RU 2022113588A RU 2022113588 A RU2022113588 A RU 2022113588A RU 2810840 C2 RU2810840 C2 RU 2810840C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutting
- surfactant
- carbon nanotubes
- metals
- triethanolamine
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002173 cutting fluid Substances 0.000 title abstract description 7
- 238000003754 machining Methods 0.000 title description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 14
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 claims abstract description 7
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 7
- 229910000406 trisodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 235000019801 trisodium phosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 4
- QUBQYFYWUJJAAK-UHFFFAOYSA-N oxymethurea Chemical compound OCNC(=O)NCO QUBQYFYWUJJAAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 25
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 10
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 claims 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 13
- 238000000227 grinding Methods 0.000 abstract description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 7
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 5
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Chemical compound [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- JSFITYFUKSFPBZ-UHFFFAOYSA-N 4-(7-methyloctyl)phenol Chemical class CC(C)CCCCCCC1=CC=C(O)C=C1 JSFITYFUKSFPBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000010299 hexamethylene tetramine Nutrition 0.000 description 1
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229960004011 methenamine Drugs 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), применяемых для механической обработки металлов, например, при точении, растачивании, резьбонарезании, отрезке, фрезеровании, сверлении, развертывании, протягивании, шлифовании, хонинговании, глубокой вытяжки черных и цветных металлов. Смазочно-охлаждающее средство для механической обработки металлов, содержит воду, поверхностно-активное вещество, триэтаноламин, соду кальцинированную, тринатрийфосфат, бактерицидную и противопенную присадки, при этом смазочно-охлаждающее средство дополнительно содержит углеродный наноматериал, содержащий углеродные нанотрубки с наружным диаметром от 15 до 40 нм, внутренним диаметром углеродных нанотрубок от 3 до 8 нм, длиной углеродных нанотрубок 2 и более мкм, насыпной плотностью от 0,4 до 0,5 г/см3 и термостабильностью до 700°С, причем перед смешением компонентов смазочно-охлаждающего средства углеродный наноматериал диспергирован с помощью ультразвука в течение от 3 до 5 мин в водном растворе поверхностно-активного вещества, а в качестве поверхностно-активного вещества использован неонол АФ 9-6, при следующем соотношении компонентов смазочно-охлаждающего средства, мас.%: Неонол АФ 9-6 0,4-18,0, Триэтаноламин 0,3-15,0, Сода кальцинированная 0,08-3,5, Тринатрийфосфат 0,05-4,5, Карбамол Б 0,1-2,5, Полисилоксановая жидкость 0,001-1,0, Углеродный наноматериал 0,01–0,10, Вода остальное. Технический результат заключается в повышении трибологических свойств средства за счет исключения «схватываемости» трущихся поверхностей и увеличения стойкости режущего инструмента. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), применяемых для механической обработки металлов, например, при точении, растачивании, резьбонарезании, отрезке, фрезеровании, сверлении, развертывании, протягивании, шлифовании, хонинговании, глубокой вытяжки черных и цветных металлов.
Известно смазочно-охлаждающее средство для механической обработки металлов, с содержанием, мас. %: уротропин - 0,2-0,8, нитрит натрия - 0,1-0,4, продукт взаимодействия гидроксида натрия с жирными кислотами в среде оксиэтилированных 6 и 10 молями оксида этилена моноизононилфенолов - 2-10 и воду-остальное (см. патент РФ №2044764, кл. С10М 173/02, опубл. 1995).
Известное смазочно-охлаждающее средство эффективно при механической обработке металлов. Однако оно обладает недостаточной способностью повышения стойкости режущего инструмента, а также биологической и коррозионной стойкостью самой СОЖ.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является смазочно-охлаждающее средство для механической обработки металлов, содержащее воду, поверхностно-активное вещество, триэтаноламин, соду кальцинированную, тринатрийфосфат, бактерицидную и противопенную присадки (см. патент РФ №2124044, кл. С10М 173/02, опубл. 27.12.1998)
Данный состав СОЖ позволяет добиться повышения стойкости режущего инструмента, биологической и коррозионной стойкости СОЖ. Однако данный состав СОЖ обладает недостаточной несущей способностью, которую необходимо получить в зоне контакта инструмента и обрабатываемой заготовки.
Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является преодоление вышеуказанных недостатков.
Технический результат заключается в том, что достигается повышение трибологических свойств средства за счет исключения «схватываемости» трущихся поверхностей и увеличения стойкости режущего инструмента.
Проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что смазочно-охлаждающее средство для механической обработки металлов содержит воду, поверхностно-активное вещество, триэтаноламин, соду кальцинированную, тринатрийфосфат, бактерицидную и противопенную присадки, при этом средство дополнительно содержит углеродный наноматериал (УНМ), содержащий углеродные нанотрубки с наружным диаметром от 15 до 40 нм, внутренним диаметром углеродных нанотрубок от 3 до 8 нм, длиной углеродных нанотрубок 2 и более мкм, насыпной плотностью от 0,4 до 0,5 г/см3 и термостабильностью до 700°С, причем перед смешением компонентов углеродный наноматериал диспергирован с помощью ультразвука в течение от 3 до 5 мин в водном растворе поверхностно-активного вещества, а в качестве поверхностно-активного вещества использован неонол АФ 9-6, при следующем соотношении компонентов смазочно-охлаждающего средства, мас. %:
| Неонол АФ 9-6 | 0,4-18,0 |
| Триэтаноламин | 0,3-15,0 |
| Сода кальцинированная | 0,08-3,5 |
| Тринатрийфосфат | 0,05-4,5 |
| Бактерицидная присадка | 0,1-2,5 |
| Противопенная присадка | 0,001-1,0 |
| Углеродный наноматериал | 0,01-0,10 |
| Вода | Остальное |
В качестве противопенной присадки предпочтительно использована полисилоксановая жидкость.
В качестве бактерицидной присадки предпочтительно используется бактерицидная присадка «Карбамол Б».
В ходе проведенного исследования был выявлен оптимальный состав СОЖ, который может быть использован при различной механический обработке металлов, например при операции резания.
Было установлено, что существенное значение имеет равномерное распределение наночастиц в объеме СОЖ и предотвращение расслаивания СОЖ в процессе хранения и использования. Значительного улучшения вышеуказанного свойства удалось добиться за счет того, что перед смешением компонентов смазочно-охлаждающего средства углеродный наноматериал диспергирован с помощью ультразвука в течение от 3 до 5 мин в водном растворе поверхностно-активного вещества, а в качестве поверхностно-активного вещества использован неонол АФ 9-6, а после этого добавлялись остальные компоненты заявленной смеси и проводилось их окончательное смешивание.
Проведение операции диспергирования нанотрубок УНМ, в частности проводилась с использованием универсальной ультразвуковой ванны с частотной модуляцией ИЛ 100-3/1 и ультразвуковой установки ИЛ 100-6. В исследованиях также использовалось высокоточное оборудование: атомно-силовой микроскоп (сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения).
Было установлено, что сочетание использования нанотрубок с вышеприведенными размерами и характеристиками в вышеприведенном составе СОЖ позволили получить качественно стойкую к расслоению суспензию. При этом, оптимальное время диспергирования углеродных нанотрубок с использованием ультразвука составляет от 3 до 5 мин. (дисперсность УНМ составляла приблизительно 5,5 мкм). Установлено, что активная составляющая жидкости состоит из молекул меньшего размера, цепи которых ориентированы не перпендикулярно, а параллельно к контактирующим поверхностям, что обеспечивает высокую проникающую способность СОЖ в зону резания. Кроме этого углеродные нанотрубки, имеющие высокие физико-механические свойства, присутствуя в зоне резания, сокращают возможность контактирования трущихся поверхностей, воспринимая на себя большие контактные нагрузки, а цилиндрическая форма нанотрубок вышеуказанных размеров в сочетании с другими составляющими смеси повышает несущую способность клина СОЖ в зоне резания.
Функциональным преимуществом заявленной СОЖ является активация биоцидных свойств, проявляющихся в результате химической связи компонентов СОЖ, в частности триэтаноламина, и нанотрубок углеродного наноматериала за счет наличия карбоксильных групп
Кроме того, на приведенном в приложении графике, полученном в ходе проведенного испытания СОЖ с заявленным выше составом, было выявлено влияние состава, в первую очередь концентрации нанотрубок, на величину трения между рабочим инструментом и обрабатываемой металлической деталью при проведении операции резания, что позволило установить минимально возможную концентрацию нанотрубок и верхнюю оптимальную концентрацию, выше которой увеличение концентрации нанотрубок не целесообразно.
В результате были достигнуты следующие результаты при проведении механической обработки металлических заготовок.
Увеличение стойкости режущего инструмента, в том числе и шлифовальных кругов в 1,5…2 раза;
В большинстве случаев детали после их обработки не требуется подвергать мойке;
Достигается исключение «схватываемости» трущихся поверхностей;
Достигается снижение коэффициента трения на 25-30%;
Достигается минимальная деформации инструмента в процессе его эксплуатации;
СОЖ может быть приготовлена на технической воде с различной жесткостью;
Усиливается биологическая стойкость, что увеличивает срок эксплуатации СОЖ до ее смены до 6 и более месяцев.
Claims (2)
- Смазочно-охлаждающее средство для механической обработки металлов, содержащее воду, поверхностно-активное вещество, триэтаноламин, соду кальцинированную, тринатрийфосфат, бактерицидную и противопенную присадки, отличающееся тем, что смазочно-охлаждающее средство дополнительно содержит углеродный наноматериал, содержащий углеродные нанотрубки с наружным диаметром от 15 до 40 нм, внутренним диаметром углеродных нанотрубок от 3 до 8 нм, длиной углеродных нанотрубок 2 и более мкм, насыпной плотностью от 0,4 до 0,5 г/см3 и термостабильностью до 700°С, причем перед смешением компонентов смазочно-охлаждающего средства углеродный наноматериал диспергирован с помощью ультразвука в течение от 3 до 5 мин в водном растворе поверхностно-активного вещества, а в качестве поверхностно-активного вещества использован неонол АФ 9-6, при следующем соотношении компонентов смазочно-охлаждающего средства, мас.%:
-
Неонол АФ 9-6 0,4-18,0 Триэтаноламин 0,3-15,0 Сода кальцинированная 0,08-3,5 Тринатрийфосфат 0,05-4,5 Карбамол Б 0,1-2,5 Полисилоксановая жидкость 0,001-1,0 Углеродный наноматериал 0,01-0,10 Вода Остальное
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2022113588A RU2022113588A (ru) | 2023-11-20 |
| RU2810840C2 true RU2810840C2 (ru) | 2023-12-28 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2109801C1 (ru) * | 1997-04-22 | 1998-04-27 | Научно-исследовательский институт по нефтепромысловой химии | Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов |
| RU2124044C1 (ru) * | 1997-07-15 | 1998-12-27 | Терегеря Владимир Васильевич | Смазочно-охлаждающее средство "гретерол" для механической обработки металлов |
| JP2004331737A (ja) * | 2003-05-02 | 2004-11-25 | Inr Kenkyusho:Kk | 加工用流体 |
| RU2417253C1 (ru) * | 2009-11-26 | 2011-04-27 | ООО "Трибо" | Синтетическая смазочно-охлаждающая жидкость с углеродными нанотрубками |
| RU2649010C1 (ru) * | 2016-10-11 | 2018-03-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Смазочно-охлаждающая жидкость с углеродными нанотрубками |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2109801C1 (ru) * | 1997-04-22 | 1998-04-27 | Научно-исследовательский институт по нефтепромысловой химии | Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов |
| RU2124044C1 (ru) * | 1997-07-15 | 1998-12-27 | Терегеря Владимир Васильевич | Смазочно-охлаждающее средство "гретерол" для механической обработки металлов |
| JP2004331737A (ja) * | 2003-05-02 | 2004-11-25 | Inr Kenkyusho:Kk | 加工用流体 |
| RU2417253C1 (ru) * | 2009-11-26 | 2011-04-27 | ООО "Трибо" | Синтетическая смазочно-охлаждающая жидкость с углеродными нанотрубками |
| RU2649010C1 (ru) * | 2016-10-11 | 2018-03-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Смазочно-охлаждающая жидкость с углеродными нанотрубками |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Padmini et al. | Effectiveness of vegetable oil based nanofluids as potential cutting fluids in turning AISI 1040 steel | |
| Amrita et al. | Experimental investigation on application of emulsifier oil based nano cutting fluids in metal cutting process | |
| RU2133666C1 (ru) | Новые водорастворимые рабочие жидкости для обработки металла | |
| US5721199A (en) | Versatile mineral oil-free aqueous lubricant composition | |
| CA2708595C (en) | Formulation of a metalworking fluid | |
| CN105001964A (zh) | 微乳化切削液 | |
| JP5224251B2 (ja) | 金属材料の水性塑性加工用潤滑剤組成物 | |
| CN108624389B (zh) | 一种氧化石墨烯水基纳米润滑剂及其制备方法 | |
| Shyha et al. | Investigation of cutting tools and working conditions effects when cutting Ti-6Al-4V using vegetable oil-based cutting fluids | |
| RU2810840C2 (ru) | Смазочно-охлаждающее средство для механической обработки металлов | |
| Dolmatov | Detonation nanodiamonds in oils and lubricants | |
| CA2264782A1 (en) | Composition for cutting or abrasive working of metal | |
| RU2417253C1 (ru) | Синтетическая смазочно-охлаждающая жидкость с углеродными нанотрубками | |
| CN104877737B (zh) | 航空航天设备特种材料用乳化切削液及制备方法和用途 | |
| JP2004256771A (ja) | 水溶性切研削油剤組成物及びその使用方法 | |
| Sułek et al. | The Effect of Surfactants with Steric Hindrance on the Physicochemical and Tribological Properties of Metalworking FluidS | |
| RU2674162C1 (ru) | Смазочно-охлаждающее технологическое средство для обработки металлов резанием и процессов поверхностного деформирования | |
| CN106190517A (zh) | 一种环保型水基金属加工切削液 | |
| RU2770304C1 (ru) | Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для магнитно-абразивной обработки металлов | |
| RU2676690C1 (ru) | Смазочно-охлаждающее технологическое средство для обработки металлов резанием и алмазным выглаживанием | |
| Pratama et al. | Tribology Characteristics of PBT-40 with RAM Body Lamination Material on Horizontal Surface Type Broaching Machine | |
| CA2309170A1 (en) | Methods of working metal and compositions useful as working fluids therefor | |
| RU2192951C2 (ru) | Способ охлаждения инструмента | |
| RU2708084C1 (ru) | Смазочно-охлаждающее технологическое средство для механической обработки металлов | |
| RU2174147C2 (ru) | Смазочно-охлаждающее средство для механической обработки металлов |