Пластична паста подвійного призначення для процесів механічної обробки металів

1. Пластична паста подвійного призначення для процесів механічної обробки металів, яка містить дисперсійне середовище на основі ріпакової олії (РО) і натрієвих мил вищи х жирних кислот (ВЖК), похідних від ріпакової олії, дисперсійну фазу на основі мінерального масла та присадку, яка відрізняє ться тим, що як присадку паста містить наперед задану і регульовану, залежно від теплонапруженості і трибохарактеристик процесу обробки металів кількість двох присадок, похідних від сульфідованих метилових ефірів вищи х жирних кислот (ВЖК) РО - метефролу-nS: протизношувально-протизадирну - сульфід- і полісульфідні продукти одержані на основі РО; антифрикційну - побіжний гліцерин, одержаний в процесі метанолізу РО, як дисперсійне середовище паста містить: натрієві мила гідратованих ВЖК та суль фідованих ВЖК, похідних від РО, РОС-n і метефролу-nS (n = 10-30 % мас.), суміш ефірних продуктів, які утворюються при неповному омиленні РО, РОС-n та метефролу-nS з C2 2 (19) 1 3 71073 4 значень твердості. Цей недолік пояснюється тим, - як дисперсійну фазу вона містить: що продукт, який входить до складу пасти і емульмінеральну оливу без присадок помірсора, сульфід-полісульфідна протизношувальна ної в'язкості (типу І-12А, І-20А) чи (і) присадка, ріпакова олива сульфідована (POC-n) регенеровану оливу такої ж в'язкості може містити досить обмежену кількість хімічно та побіжний гліцерин 20¸18 зв'язаного із ВЖК оливи сульфідної сірки, а саме Нами запропонований напрямок вирішення n=4:10%мас. Спроби ввести більшу ніж 10%мас. даної проблеми: в якості протизношувальної присульфідних гр уп призводить спочатку до олігомесадки слід додавати проміжний продукт спеціальризації продукту POC-n, а потім і до полімеризації ної переробки ріпакової оливи (РО) метефрол-nS, його. Це значно ускладнює процес використання де вміст сульфіду може сягати 30-35%мас. (тобто продуктів типу POC-n вже за умови значень не n=1-35). Процес одержання метефролу- nS із ріпабільше 12%. Отже, проміжні продукти типу POC-n кової оливи є досить простим, економічно вигідним не дають можливості наперед задавати і, таким за схемою: чином, регулювати кількість притизношувальної РО+метанол метаноліз (проміжний продукт) присадки (у формі -S-, -S-S-, -(S) n- груп) залежно метафрол+гліцерин сульфідування (каталізатор, від твердості оброблювального металу або, інак30хв.) ® олива метефрол - nS+гліцерин ше, від теплонапруженості процесу обробки, наОтже, крім головного продукту - нової оливи приклад, різанням. Значення величини "n" в прометефролу-nS з регульованим в широкому інтердуктах РОС- досить обмежені і не задовольняють валі вмістом хімічно зв'язаного сульфіду 1протизношувальні вимоги в перебігу обробки зна35%мас., цей двоетапний метод дозволяє побічно чного асортименту спецсталей (хромистих, нікельвводити до пасти ще і певну кількість гліцерину, хромистих то що). який утворюється на етапі метанолізу РО. В основу винаходу поставлено завдання: Відомо, що гліцерин, який добре розчиняється - Розробити пластичну пасту подвійного приу воді є якісною антифрикційною присадкою. Призначення для процесів механічної обробки металів чому, пропонується використовувати як протизнотакого складу, який дозволив би наперед завдавашувальну присадку суміш дво х суль фідованих ти в широкому інтервалі необхідну кількість важолив значним інтервалом їх вмісту: ливих присадок (антифрикційної та протизношувапродукт типу РОС - 4:10 8-4%мас. льної) залежно від твердості металів, а отже і продукт метефрол - 10:30 12-6%мас. теплонапруженості процесів їх обробки. Саме реЦя суміш додається до ріпакової оливи гулювання вмісту присадок, а отже і триботехніч(55:65%мас.) на стадії її омилення водним розчиних характеристик даних МОТР дозволить підвином МаОН концентрації 27-32%мас. і за умови щити якість обробки металів, а також надійність і нагрівання 1,0-1,5год. Після цього до реакційної безпечність роботи станків, довговічність інструмаси за тих же умов вводиться мінеральна олива менту. чи мінеральна регенерована олива в якості диспе- Використовуючи в основному рослинну сирорсійної маси і в кількості 15-17%мас. Мінеральні вину досягти високої екологічної безпечності як оливи повинні мати в'язкість не вище потрібної за для обслуговуючого персоналу в перебігу експлуумови 40°С, зокрема ми рекомендуємо оливи типу атації даних МОРТ, так і для навколишнього сереіндустріальних без присадок І-12А, І-20А. довища. Лужний гідроліз (омилення) спеціально підіПоставлена задача досягається тим, що пласбраної суміші олив: ріпакової, ріпакованої сульфітична паста подвійного призначення для процесів дованої POC-n та метефрол-nS за розробленою механічної обробки металів, яка містить суміш нами технологією призводить до утворення диспепродуктів часткового омилення суміші олив: ріпарсійного середовища - власне пасти, яка характекової оливи (РО), сульфідованої ріпакової оливи ризується необхідними і заданими фізико(РО-n) та мінеральної оливи відрізняється тим, що хімічними властивостями: пластична паста містить наперед задану і регу- як загущувача пасти; льовану, залежно від теплонапруженості і трибо- як емульгатора при одержані емульсола; характеристик процесу обробки металів дві приса- рН середовища в межах 8,0-9,0. дки, похідних від сульфідованих метилових е фірів Додавання за технологією дисперсійної фази вищи х жирних кислот (ВЖК) РО -метафролу-nS : мінеральних олив та утворення в перебігу оми- протизношувальну-протизадирну - сульфід- і лення двох важливих присадок: полісульфідні продукти одержані на основі РО; - додаткової (крім мінеральної оливи) анти- антифракційну - побіжний гліцерин, одержафрикційної - гліцерину, який значно посилює цю ний в процесі метанолізу РО при такому співвіддію; ношенні компонентів (%мас.) - значно більшої кількості сульфід - полісуль- як дисперсне середовище паста містить: фідних груп (у порівнянні із продуктом POC-n), які - натрієві мила гідратовані ВЖК та сувносяться новим продуктом - метефролом-nS; льфітовані ВЖК, похідних від РО, Все це в комплексі значно покращує експлуаРОС-n і метафролу-nS таційні (зокрема, триботехнічні) показники нової (n=10¸30%мас/) 28¸36 пластичної пасти подвійного призначення. - суміш е фірних продуктів, які утвоРоль наведених компонентів в одержаній парюються при неповному оміленні РО, сті: РОС-n та метафролу-nS з сульфідо1. Натрієві мила на основі ВЖК (сульфідоваваними чи (і) несульфідованими ациних і несульфідованих) виконують подвійну роль: льними групами 52¸46 а) з одного боку антифрикційних згущувачів, 5 71073 6 що важливо з точки зору покращення експлуатаприготування робочої пасти безпосередньо на ційних характеристик в першу чергу пластичного металообробному підприємстві (концентрації 2,8мастила для холодного штампування, витягуван6,5%мас.). ня, тощо, а також і МОРТ; Одержаний нами продукт - паста являє собою б) з другого - роль досить якісного емульгатопластичне мастило коричневого кольору, однорідра для приготування емульсії МОТР на основі дане практично без запаху. Вода використовується ної пасти. Слід підкреслити, що в більшості МОТР, лише в те хнології виробництва пасти (у формі що вже запатентовані, пропонується застосовуваконц. розчину NaOH, як і у випадку всі х пластичних ти додаткові емульгатори, частіш всього неіономастил), а до складу пасти у вільному вигляді не геннні поверхнево-активні речовини (ПАВ). входить. Паста гідролітично досить стабільна і не 2. Моно- і дигліцериди ВЖК, одержані в перезмінює свого складу і власти востей при зберіганні бігу часткового омилення олив - основний мастина протязі років. льний компонент, дисперсійне середовище і регуТехнологічні операції з використанням пластилятор необхідної і достатньої консистенції пасти як чної пасти: пластичного мастила (створюють задовільну тем- об'ємне і листове штампування (холодне пературу каплепадіння). при температурі -5°С -20°С, і помірно нагріте в 3. Регенерована індустріальна олива - антимежах 65°С-85°С); фрикційний компонент, забезпечує утворення ва- матеріал: а) сортова сталь поковки масою в жливої примежової плівки в зоні тертя. межах 1-10кг, товщиною 0,5-0,6мм; б) алюмінієвий 4. Сульфідні і дісульфідні фрагменти вуглеволист товщиною 1,5-2,0мм дневих радикалів ВЖК як в складі моно- і дигліце- устаткування: а) штампування на кривошипридів ВЖК, так і в складі натрієвого мила слід розному пресі з зусиллям 35тис.-50тис. кН з числом глядати як протизношувальну присадку. ходів від 5 до 15 за хв.; б) на листоштамповочному 5. Гліцерин - якісна антифрикційна присадка. автоматі з зусиллям 27тис.-40тис. кН , до Отримання пластичної пасти подвійного при120ходів/хв.; тип штампів: молотковий і пресовий; значення: Використання запропонованої пасти дозволяє: Приклад 1. В реактор з мішалкою і регулято- на поверхні алюмінієвого листа утворюється ром температурного режиму завантажують: міцна мастильна плівка, з значною адгезією до ріпакової оливи 18кг металу і добре змивається з виготовлених детасульфідованої ріпакової оливи з вміслей і штампу; том сірки 6%мас. (РОС-6) 2,3кг - виключається поява "розгару" - тріщин терміметефрол-208 (20%мас. сірки) 4,3кг чної втоми металу; індустріальна олива регенерована 5кг - зменшується кількість облою, а тому облою, Нагрівають при перемішуванні (500об/хв) до який з'являється сприяє легкому відділенню; 96-98°С вносять порціями на протязі однієї години - зменшується окислення поверхні металу; 4,5кг 30% водного розчину гідроксиду натрію. По- сприяє рівномірному розподілу температур в тім при перемішування вносять необхідну кількість заготовці, а також механічних напруг в металі, отіндустріальної оливи І-20А (або регенерованої же звужує імовірність появи мікротрищин в металі. такої ж важності) - 5кг. Продовжують процес ще Отже в перебігу промислового випробування 0,5год., охолоджують. нової пластичної пасти виявлена низка позитивПриклад 2. В описаний реактор завантажують: них, функціональних та експлуатаційних властиворіпакової оливи 15кг стей та показників, що роблять її технологічно сульфідованої ріпакової оливи з вмісважливим і перспективним продуктом для процетом сірки 8%мас. (РОС-8) сів механічної обробки металів. 2,0кг метефрол-30S (30%мас. сірки) 4,3кг Мастильні властивості зразків пластичної пасрегенерована олива І-20А 4,8кг ти оцінювали шляхом випробування їх на чотириза тих же умов вносять 4,0кг 30% водного розкульовій машині тертя ЧКМТ за ГОСТ 9490-75. чину гідроксиду натрію, через 0,5год. процес зупиРезультати випробувань приведені в табл.1 переняють і вивантажують одержану пасту. конують в тому, що на рівні протизадирних (Рс), Приклад 3. 4,0кг приготовленої пластичної папротизносних (Рк) і антифрикційних (f) властивоссти змішують з 12л зм'якшеної до твердості тей запропонована паста не поступається відомим 1,5:3,5м-екв/л і нагрітої до 50-60°С води. Переміпластичним пастам , а за деякими показниками шують на протязі 15хв. при 150-200об/хв. отримуперевищує їх. ють »30,0%(мас.) емульсол - вихідний продукт для Таблиця 1 Найменування до- Навантаження зва- Навантаження кри- Індекс зади- Діаметр плями Коефіцієнт терслідного зразка рювання Рс, кН тичне Ρκ, κΗ ру, Із зносу Д, мм тя Прототип 2,0 0,75 41,8 0,56 0,06 Запропонована паста: Приклад 1 2,66 1,26 69,0 0,57 0,032 Приклад 2 2,37 0,94 52,8 0,49 0,032 Пластична паста може використовуватись як у вихідному стані так і в розбавленому у формі ему льсола - концентрата чи робочого емульсора, яке отримується розведенням пасти питною водою 7 71073 8 помірної в'язкості, до концентрації 3-5% (все залеспосіб подачі МОТР - полив. жить від теплонапруженності обробляємого метаЕфективність досліджуваної МОТР визначали лу). Проведенні порівняння лабораторних досліза її впливом на жорсткість оброблюваної поверхджень запропонованого емульсола на основі ні. Жорсткість поверхні контролювали за допомопластичної пасти і відомого емульсора типу "Єрагою "Профілографа-профілометра-Калібр" і оціню90" на токарному станку типу 1КВ2. вали величиною середньоарифметичного Режим різання: подача - S=0,21мм/oб; глибинвідхилення профілю поверхні Ra. Результати нана різання - t=1мм; швидкість різання v=25-50м/xв; ведені в таб.2. Таблиця 2 Назва досліджуваного зразка Прототип Запропонована МОТР: Приклад 3 Середнє значення Ra, мкм при швидкості різання v=25м/xв v=50м/хв а/ 1,14/ Ñ7 1,21/Ñ а / 7 0,92/ Ñ76 / 0,94/Ñ 76 / Результати проведених лабораторних досліджень (таб.1, 2) показали, що запропоновані матеріали при обробці алюмінієвих сплавів по впливу на технологічні показники кращі в порівнянні з існуючими. - Технологічні властивості: стійкість ріжучого інструменту та пристроїв для холодного штампування, прокатки, витягування, тощо. Продуктивність процесів обробки, якість обробленої поверхні, відсутність підгорянь, оплавлень в зоні обробки тощо - на рівні і вище вимог ряду найважливіших технологічних процесів (різання сталей, включаючи тяжкі режими, точіння, тонке розточування, різьбонарізання, шліфування, фрезерування, свердлення, холодне штампування, прокатка, протягування тощо). - Економічна ефективність використання, в тому числі і замість однієї (наприклад "Ера") чи декількох, як раніше використовувались, МОТР (Аквол-10М, Аквол-11, Аквол-14, та на основі пластичної пасти). - Відповідність сучасним гігієнічним вимогам відсутність подразнюючої дії на шкіру і на слизові оболонки. - Відсутність кородуючої дії на устаткування та матеріал, що обробляється (сталь, чавун, мідь, свинець, бронза, латунь тощо). - Захисна (антикорозійна) дія при міжопераційному зберіганні виробів (деталей). - Відсутність інтенсивного ціноутворення, диму, туману, аерозолів при експлуатації. - Задовільне фільтрування та відсутність осадів і відкладень, що утр уднює переміщування металообробних частин, які рухаються. - Стабільність при транспортовані та зберіганні, в тому числі і при низьких температурах (до 15°С). - Задовільні миючі властивості. Комп’ютерна в ерстка О. Гапоненко - Задовільна мікробіологічна стійкість і великий строк служби водної емульсії (МОТР). - Стабільність експлуатаційних властивостей МОТР в перебігу використання (стійкість до "виснаження"). - Легкість приготування робочої емульсії (в межах 3-10%мас.) - в слабко зм'якшеній воді (1,57м-екв/л) і при температурі 40-50°С. Найважливіші фізико-хімічні характеристики концентрат-пасти: - Температура краплення, °С 82-95. - Максимальна температура використання, °С 85%95. - Гідролітична стійкість задовільна. - Протизношувальні і протизадирні властивості добрі (на чотирьох кульовій машині тертя ЧКМТ, пляма зносу