Мастильно-охолодний технологічний засіб для механічної обробки металів

Винахід відноситься до технологічних засобів для механічної обробки металів різанням і може бути використаний на операціях нарізування та накатки різьби на заготовки виробів з вуглецевих сталей. Різьбонарізання - одна з найпоширених операцій в металообробці при виготовлені, наприклад, таких масових видів продукції як кріпильні вироби. При накатці різьби на заготовки при виробництві болтів широко використовують індустріальну оливу марки И20А (ГОСТ20799-88) [Е.Г.Бердичевский «Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов, М. Машиностроение. 1984,с.92]. Для нарізування різьби на заготовки також використовують мастильно-охолодні рідині (МХР) на основі нафтової оливи з добавкою елементної сірки, сульфованих жирів та інших присадок. Так, в теперішній час у виробництві гайок із вуглецевих сталей використовують МХР МР-7 такого складу, мас. %. Сірка елементна 0,5-0,7 Сульфований (сульфідований) тваринний жир 3,5-5,0 Поліізобутилен 3,5-4,0 Продукт конденсації триетаноламіну з кубовим залишком виробництва синтетичних жирних кислот фр. С17-С20 0,1-0,3 Нафтова олива до 100. [Патент України № 24529А, МПК 6 С10М169/04. зареєстр. 21.07,1998, с.2)]. Відома МОР забезпечує задовільні показники процесу металообробки зі стійкості інструменту і якості оброблюваної поверхні і дозволяє покращити санітарно-гігієнічні умови праці (оскільки відсутнє димоутворювання у зоні різання). Однак використання як МОР МР-7, так і індустріальної оливи И-20А при виготовленні кріпильних виробів не захищає в подальшому готову продукцію від корозії. Завдання захисту від корозії, стає особливо актуальним в разі застосування автоматизованих систем обліку продукції, що випускається, при висадці (з подальшим нанесенням різьби) кріпильних виробів з вуглецевих сталей, коли відбувається видача продукції безпосередньо в пакувальну тару. Нині для консервації виготовлених кріпильних виробів використовують спеціальні матеріали, наприклад, суміш мастила рідкого консерваційного ЖБК (ТУ 38 УССР 20125-80) з індустріальною оливою И-20А в співвідношенні 1:1. Найбільш близьким за складом та призначенням до пропонованого технологічного засобу є МОР, яка містить, % мас.: Сульфонат кальцію 5-14,5 Сірку елементну або полі сульфід 0,5-3,0 Олію або олеїнову кислоту 0,5-2,0 Нафтову оливу до 100 [Пат. України №24528 А, МПК 6 С10М169/04, зареєстр. 21.07.98]. Відома МОР має високі трибологічнї характеристики, забезпечує стійкість інструменту при обробці вуглецевих сталей, однак і ця МОР не захищає готові вироби від корозії. Завданням винаходу є удосконалення мастильно-охолодного технологічного засобу для механічної обробки металів (МОТЗ) шляхом придания йому захисних властивостей від корозії з одержанням нового продукту, ефективного як при накатці різьби на заготовках для болтів, так і при нарізуванні різьби на заготовки для гайок, використання якого виключає необхідність додаткової обробки готових виробів спеціальним антикорозійним матеріалом. Поставлене завдання вирішується пропонованим винаходом, сутність якого в тому, що у відомий мастильноохолодний технологічний засіб на основі нафтової оливи, сульфонату кальцію і жирового компоненту додатково вводять ортофосфорну кислоту, а як жировий компонент використовують продукт конденсації при 140-180 °С олеїнової кислоти і кислот талової олії з триетаноламіном при їх масовому співвідношенні 1:3-5:2-3, відповідно, при наступному співвідношенні компонентів в композиції, % мас.: Продукт конденсації при температурі 140-180°С олеїнової кислоти та кислот талової олії з триетаноламіном при їх масовому співвідношенні 1:3-5:2-3, відповідно 4-10 Сульфонат кальцію 2-10 Ортофосфорна кислота 0,2-0,8 Нафтова олива до 100 Нижче (див. табл.2, 3, 4) на конкретних прикладах здійснення даного винаходу показано, що введення до складу МХТЗ для механічної обробки металів ортофосфорної кислоти і продукту конденсації олеїнової кислоти та кислот талової олії з триеталаміном у сукупності з відомими компонентами у знайденому авторами кількісному співвідношенні забезпечує одержання ефективного на операціях різання металів МХТЗ, який одночасно виявляє нову властивість - здатність захищати оброблені з його допомогою вироби від корозії, не поступаючись за рівнем захисних властивостей консерваційним матеріалам. Таким чином, завдання винаходу вирішене з досягненням необхідного технічного результату. Для одержання МОТЗ, що заявляється, використовують вихідні сировинні компоненти, які випускаються промисловістю: кислота олеїнова технічна (ГОСТ 7580-91); триетаноламін технічній за ТУ 6-02-916-84; олія талова дистильована за ТУ 13-4000177-26-85; кислота ортофосфорна за ГОСТ 10678-76. Як сульфонат кальцію можуть бути використані продукти на основі нафтових сульфонатів, наприклад, присадка С-150 за ТУ 38 101685-84, або продукт КНД (кальцієвий нафтовий-дисперсант) за ТУ 38 1011283-89. Продукт конденсації олеїнової кислоти (1в.ч.) і талової олії (3-5в.ч.) з триетаноламіном (2,0-3,0в.ч.) одержують відомим для одержання такого роду продуктів способом [Пат. Укр. 18323, МПК 5 С10М105/82, Бюл. №6 від 25.12.97]: в реактор завантажують розрахункову кількість вихідних реагентів, нагрівають реакційну суміш до температури 140-180°С при перемішуванні та витримують при вказаних умовах з одночасним вилученням парів реакційної води, яка утворюється, до моменту досягнення кислотного числа продукту конденсації не більше ніж 10мг КОН/г продукту. Винахід ілюструється наведеними нижче прикладами його здійснення. Спочатку за описаною вище технологією синтезують зразки продукту конденсації олеїнової кислоти та талової олії з триетаноламіном. Дані про співвідношенні вихідних реагентів при одержанні зразків продукту конденсації надані у табл. 1. Одержані зразки 1, 2 продукту конденсації використовують для приготування пропонованого МОТЗ, змішуючи їх у необхідному співвідношенні з іншими компонентами - сульфонатом кальцію, ортофосфорною кислотою та нафтовою оливою при температурі не вище 70°С. Приклади складу МОТЗ, що заявляється, наведено у табл.2, а дані про основні фізико-хімічні показники та мастильні властивості - у табл.3, де для порівняння наведено також аналогічні показники відомих продуктів. Порівняння наведених у таблиці 3 показників засвідчує, що запропоноване МОТЗ за основними характеристиками не поступається рівню відомих МОР, які використовуються при різанні. Для підтвердження ефективності МОТЗ проводили порівняльні випробування пропонованої композиції (за прикладом 2) та відомих мастильних матеріалів, які використовують нині на операціях нанесення різьби. Випробування проводили в умовах виробництва при виготовленні болтів зі сталі марки 20КП та гайок зі сталі марки 10КП. Накатку різьби на заготовки болтів М 8´25 виконували на автоматах А 1919, а для порівняння застосовували оливу И-20А. Нарізку різьби на заготовки гайок (М12, М16) виконували на автоматах А 1822 і для порівняння використовували МОР МР-7. Випробування, у процесі яких було виготовлено 6т болтів та 12т гайок, показали, що МОТЗ агрегативно стабільний і за технологічністю при різьбонарізуванні не поступається МОР, які вибрані для порівняння. До того ж періодично відбирали зразки готових виробів для проведення випробувань зі захисту від корозії (за ГОСТ 9.054-75). При цьому оцінювали схильність до корозії виробів, виготовлених з використанням МОТЗ, що пропонується (приклад 2), і відомих МОР для різання, а також виробів, виготовлених з використанням відомих МОР, але додатково оброблених після нанесення різьби консерваційним матеріалом (суміш ЖБК та оливи И20А). Для всебічної оцінки захисних властивостей запропонованого МОТЗ проводили також лабораторні випробування виготовлених виробів в більш жорстких умовах. Вироби (болти з сталі 20КП і гайки з сталі 10КП) з нанесеним МОТЗ підвішували у вологокамері над 5%-ним розчином NaCl у дистильованій воді, підкисленим оцтовою кислотою до рН=3,2, і витримували при температурі 20°С та 50°С. Захисні властивості МОТЗ оцінювали за часом появи слідів корозії. Паралельно в таких же умовах випробовували вироби з використанням для захисту відомих МОР (по пат. Укр. №24528 А та оливи И-20А), або консерваційного складу (суміш ЖБК та оливи И-20А). Наведені у табл.4 результати випробувань показують , що новий МОТЗ виявляє захисні властивості і за їх рівнем не поступається спеціальному консерваційному засобу. Таблиця 1 Найменування компонентів Олеїнова кислота Талова олія Триетаноламін Масове співвідношення вихідних реагентів у процесі конденсації олеїнової кислоти та кислот талової олії з триетаноламіном Зразок 1 Зразок 2 1 1 4 4,5 2,3 2.7 Таблиця 2 Найменування компонентів Продукт конденсації олеїнової кислоти та кислот талової олії з триетаноламіном: - зразок 1 - зразок 2 Сульфонат кальцію Ортофосфорна кислота Олива нафтова Вміст компонентів в МХТЗ, що заявляється, % мас. Приклад 1 Приклад 2 5,0 6,0 0,5 Решта 6,0 4.5 0,7 Решта Таблиця 3 Найменування показників, од. виміру 1. Зовнішній вигляд 2. Запах 3. В'язкість кінематична при 50°С, мм2/сек 4. Температура спалаху у відкритому тиглі, °С 5. Корозійна дія на метали 6. Мастильні властивості - критичне навантаження, кН - діаметр плями зношування, мм Методи випробування Значення показників МОР за Олива МОТЗ, що заявляється пат. Укр. індустриальна Приклад 1 Приклад 2 №24528 И-20А ГОСТ 6243-75, Однорідна масляниста рідина коричневого кольору р.1 Органолептичне Специфічний, не подразнюючий ДСТУ ГОСТ 33-2003 23,3-29,7 20,7 20,5 20,4 ГОСТ 4333-87 ГОСТ 2917-76 ГОСТ 9490-88г 181-191 180 182 182 1,58 0,40 1,56 0,38 Витримує 1,33-2,00 0,35-0,63 0,40 0,5-0,7 Таблиця 4 Умови випробувань Відома МОР Час до появи ознак корозії на виробах Суміш ЖБК та МОТЗ, що заявляється Олива И-20А И-20А в спів. 1:1 Приклад 1 Приклад 2 Виробничі випробування t=50°С, год.: Сталь 10КП 23 81 85 Сталь 20КП 20 63 65 Лабораторні випробування t=50°С, год: Сталь 10КП 1,5 0,5 23 23 24 Сталь 20КП 1,0 0,4 18 18 20 t=20°С, діб: Сталь 10КП 5,0 3.5 Через 30 діб сліди корозії відсутні Сталь 20КП 4.0 3.0 Так само тоді як для забезпечення захисту від корозії виробів, які одержують з використанням відомих МОР необхідно додатково застосовувати спеціальний консерваційний матеріал.