Мастильно-охолоджуюча рідина для механічної обробки металів

Изобретение относится к области механической обработки металлов резанием, в частности к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), и может быть использовано на операциях зубофрезерования (зубонарезания) на легированных сталях . Известна СОЖ МР-7/ОСТ38.01445-88/ для механической обработки металлов, которая имеет состав мас. %: Нефтяное масло до 100 Сера элементная 0,5-0,7 Осерненный /сульфидированный/ животный жир 3,5-5,0 Полиизобутилен 3,5-4,0 Продукт конденсации триэтаноламина с кубовым остатком процесса остальное дистилляции (1) Однако, как это будет показано ниже (табл.3 и 4) она обладает низкими трибологическими свойствами и не обеспечивает повышения стойкости фрез при зубонарезании. Задачей заявляемого изобретения является создание высокоэффективной экологически безопасной масляной СОЖ (не содержащей хлора и других опасных веществ) с высокими трибологическими и основными эксплуатационными свойствами (способность повышать стойкость режущего инструмента и продлевать срок его службы). Поставленная задача решается тем, что смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая нефтяное масло, серу элементную, полимерную добавку и противоизносную присадку, согласно изобретению в качестве противоизносной присадки содержит сульфидированный животный жир или сульфидированкое растительное масло, в качестве полимерной добавки содержит полиизобутилен или каучук синтетический этиленпропиленовый и дополнительно содержит сульфонат кальция, антиокислительную и антипенную присадки при следующем соотношении компонентов, мас.%: Сера элементная 0,6-0,75 Полиизобутилен или каучук синтетический этиленпропиленовый 0,2-2,0 Сульфидированный животный жир или сульфидированное растительное масло 4,0-10,0 Сульфонат кальция 4,0-10,0 Антиокислительная присадка 0,15-0,25 Антипенная присадка 0,005-0,01 Нефтяное масло до 100 Подбор и введение в заявляемую композицию СОЖ компонентов в конкретной их совокупности и количественном соотношении обеспечивает ей высокие трибологические и эксплуатационные свойства, недостигаемые для известных СОЖ аналогичного назначения. При этом новая СОЖ является экологически безопасной, так как не содержит хлорированного парафина, трихлорамилового эфира диэтилдитиокарбаминовой кислоты и осерненного тетрамера пропилена, насыщеного смолистыми веществами. Для приготовления заявляемой СОЖ могут быть использованы следующие компоненты: -Нефтяное масло типа И-20А /ГОСТ 20799-88/ или ВИ-20/ТУ38.101308-78/, или другие высокоочищенные нефтяные масла и их смеси с кинематической вязкостью 17-25мм2/с и температурой вспышки не ниже 180°С ; -сера элементная природная молотая /ГОСТ 127-76/; -полиизобутилен с молекулярной массой 10-45тыс., например, присадка П-20 /ТУ38.103257-80/, КП-10 ТУ38.101209-72/, КП-20 /ТУ 38.101209-72/, или каучук синтетический этиленпропиленовый /присадка СКЭП по ТУ38.103567-84/; -Сульфидированный животный жир или сульфидированные растительные масла (рапсовое, горчичное, хлопковое рафинированное и др.). Сульфидированное хлопковое масло производится по ТУ38.30171-74, остальные сульфидированные растительные и животные жиры производятся по стандарту предприятияизготовителя. -Сульфонат кальция нефтяной С-300 /ТУ 38.1014444-76/; С-150 /ТУ38.101685-84/; КНД /ТУ 38.101128389/ или импортные сульфонаты нефтяные, или синтетические /по сертификату завода-изготовителя/. -Антиокислительная присадка 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол /Ионол/ /ГОСТ 10894-76/ или др. известные антиокислители для нефтяных масел. -Антипенная присадка ПМС-200А /ОСТ 6-02-20-79/. Технология изготовления заявляемой СОЖ заключается в компаундировании /смешении/ присадок с маслом при температуре 80-120°С. В табл.1 приведены составы СОЖ, приготовленные согласно изобретению, а также содержащие компоненты в количественных соотношениях, выходящих за пределы заявляемого интервала. Там же приведен состав СОЖ-прототипа. В табл.2 приведены их физико-химические свойства. СОЖ-прототип, некоторые известные СОЖ, применяемые для зубонарезания, и составы предлагаемой жидкости были испытаны в одинаковых условиях на четырехшариковой машине трения /ЧШМ по ГОСТ 9490-88/, где определялись трибологические свойства. Анализ данных табл.3 показывает, что композиции СОЖ, соответствующие формуле изобретения, существенно превосходят прототип и другие известные жидкости по показателям противозадирных свойств /Рс, Рк и Из/ и противоизносных свойств /Ди/. Состав №4 с запредельным содержанием компонентов обеспечивает более низкие показатели трибологических свойств по сравнению с другими композициями. Состав №9 с запредельным содержанием компонентов не выдерживает испытаний на стабильность при хранении. Состав №3 заявляемой СОЖ испытан в сравнении с прототипом и другими известными жидкостями при зубонарезании на ст.40Х фрезами модульными /m = 2/ из инструментальной стали Р6М5 с геометрией заточки: передний угол j = 15°, задний угол a = 12°, нормальный задний угол a п = 6°. Зубонарезание производили на токарном станке модели 1к62. Режим резания: скорость V = 30м/мин., глубина t=3,5мм, подача поперечная S=0,21мм/об. СОЖ в зону резания подавалось поливом g=1л/мин. В качестве критерия оценки было принято время работы фрезы до износа по задней грани зуба hз=0,3мм. Результаты испытаний СОЖ приведены в табл.4 /протокол испытаний прилагается, приложение 2/. Из данных табл.4 следует, что заявляемая СОЖ /состав №3/ существенно превосходит по способности продлевать срок службы режущего инструмента прототип /МР-7/ и одну из лучших для зубонарезания жидкость МР-99 /15% раствор в масле/. Приведенные данные испытаний /табл.3 и 4/ убедительно показывают, что поставленная задача создания экологически безопасной маслянной СОЖ для зубонарезания на стали, обладающей высокими трибологическими и эксплуатационными свойствами достигнута. Таблица 1 Компонент Нефтяное масло Сера элементная Осерненный /сульфидированный/ животный жир Сульфидирован ное рапсовое масло Сульфидирован ное горчичное масло Сульфидирован ное хлопковое масло Продукт конденсации триэтаноламина с кубовым остатком процесса дистилляции фракции синтетических жирных кислот С17-С20 Полиизобутилен Каучук синтетический этиленпропилен овый /присадка CR”G| Сульфонат Содержание компонента в составах СОЖ прототипа и заявляемой СОЖ, мас.% Протоп № 9 /макс. ип МРЗапредел 7 по №1 №2 №3 №4 №5 №6 №7 №8 ьно ОСТ содерж. 38.014 комп. 45-88 89,2 76,9 83,99 92,24 83,99 83,99 83,99 83,99 91,20 75,385 45 90 25 55 25 25 25 25 0,60 0,60 0,75 0,70 0,50 0,70 0,70 0,70 0,70 0,80 4,25 4,00 10,0 0 7,00 3,5 7,00 10,50 7,00 7,0 0,2 3,75 0,20 2,00 1,10 0,15 1,10 1,10 1,10 2,5 1.10 7,00 кальция нефтяной /присадка С-150/ Сульфонат кальция нефтяной /присадка С-300/ Сульфонат кальция синтетический Антиокислитель ная присадка Антипенная присадка 4,00 10,0 0 7,00 3,5 7,00 7,00 10,50 7,00 0,15 0,25 0,20 0,10 0,20 0,20 0,20 0,20 0,30 0,00 5 0,01 0,007 5 0,004 5 0,007 5 0,007 5 0,007 5 0,007 5 0,0075 Показатель Значение физико-химического показателя для СОЖ Прототип МР-7 по ОСТ 38.0144585 Однородная маслянистая жидкость коричневого цвета Внешний вид Запах Вязкость кинематическая при 50°С, мм2/с Температура вспышки в открытом тигле, °С Массовая доля серы, % Коррозийное воздействие на материалы: -сталь -чугун Стабильность при хранении Состав №1 Состав №2 Состав №3 Состав №4 Состав №5 Состав №6 Состав №7 Состав №8 Однородная маслянистая жидкость от коричневого до метно-коричневого ц Специфический, нераздражающий 25,5 23,2 29,3 26,1 21,3 25,8 27,0 25,4 26,5 187 180 188 186 181 188 187 185 184 1,50 1,23 1,86 1,73 1,14 1,59 1,64 1,60 1,70 Выдерж. выдерживает Выдерж. выдерживает Выдерж. выдерживает Таблиця 3 Показатели трибологических свойств СОЖ, определяемых на ЧШМ по ГОСТ 949088 Рс, кН Рк, кН Из, кН Ди, мм СОЖ Прототип МР-7 по ОСТ 38.01445-88 6,30 МР-99 ЛЗ-СОЖ ІМП ОСМ-5 6,3 4,47 3,55 Состав № 1 Состав № 2 Состав № 3 Состав № 4 Состав № 5 Состав № 6 Состав № 7 Состав № 8 Состав № 9 10,00 10,00 10,00 4,22 Больше 10,00 10,00 8,31 8,91 Больше 10,00 0,94 Известные СОЖ 1,0 1,26 0,70 Предлагаемая 1,19 1,33 1,50 1,33 1,41 1,06 1,21 1,41 1,60 0,83 0,58 0,70 0,83 0,59 0,70 0,65 1,04 1,01 1,28 0,66 1,34 1,17 1,21 1,16 1,25 0,56 0,45 0,42 0,32 0,72 0,32 0,49 0,42 0,45 Таблиця 4 СОЖ Стойкость фрезі Т, в мин. Коэффициент эффективности Прототип МР-7 по ОСТ 38.01445-88 Масло И-20А без присадок МР-99 /15% в масле И-20А Предлагаемая по составу № 3 /среднее значеие/ 4,3 Известные СОЖ 2,8 4,3 8,5 1,5 1,0 1,5 3,0