Мастильно-охолоджувальна рідина для механічної обробки різанням

Мастильно-охолоджувальна рідина для механічної обробки різанням, що містить воду і компоненти для забезпечення функціональних властивостей антикорозійних, змащувальних, охолоджувальних, диспергувальних та інших, яка відрізняється тим, що компонентами для забезпечення функціональних властивостей є настій з суміші різного виду лікарської рослинної сировини, що містить алтей, ромашку, евкаліпт, при такому співвідношенні компонентів, мас. %: ромашка 0,2-0,4 алтей 0,2-0,45 евкаліпт 0,2-0,4 вода решта. (19) (21) a201101695 (22) 14.02.2011 (24) 25.11.2011 (46) 25.11.2011, Бюл.№ 22, 2011 р. (72) АБДУРАІМОВ АРСЕН АЗІЗОВИЧ (73) АБДУРАІМОВ АРСЕН АЗІЗОВИЧ (56) RU 2212435, C1, 20.09.2003 RU 2129589, C1, 27.04.1999 RU 2149173, C1, 20.05.2000 RU 2319733, C1, 20.03.2008 RU 94019406, A1, 10.01.1996 EP 0353872, B1, 07.04.1993 CN 101245282, A, 20.08.2008 3 При такому способі подачі МОР на обертову деталь або інструмент відбувається її розбризкування (Фіг. 2). Утворюються краплі різного розміру від декількох мікрометрів до декількох міліметрів. Краплі розлітаються в різні боки і потрапляють на робітника. Оскільки до складу МОР як правило входить кілька різних компонентів, з різним класом небезпеки, то попадання крапель МОР на шкіру людини може призвести до різних уражень. Для прикладу, на Фіг. 3. показані фотографії ураження шкіри рук робітника при контакті з МОР. Дрібні краплі, можуть тривалий час знаходитися в повітрі робочої зони в завислому стані. Стан, при якому краплі рідини знаходяться у завислому стані в повітрі, називається туманом або аерозолем МОР. Туман МОР є потенційно небезпечним для здоров'я робітника, оскільки краплі МОР можуть потрапити в дихальні органи і викликати захворювання. Крім того, знаходження крапель МОР в повітрі є забрудненням довкілля. Ефективним способом подачі МОР є подача розпиленням. Такий спосіб дозволяє в 1,5-4 рази підвищити стійкість різального інструмента в порівнянні з подачею вільно падаючим струменем [1]. Для реалізації такого способу верстати оснащують установками, в яких утворюється повітрянорідинна суміш, і соплами для формування та направлення в зону різання струменя повітрянорідинного потоку. Перевагами такого способу є його висока ефективність при малій витраті: витрата емульсії або водного розчину синтетичної МОР становить 100500 г/год., масляних МОР - 0,5-10 г/год. У зв'язку з настільки малими витратами відпадає необхідність збору, очищення і розкладання відпрацьованої МОР, що необхідно при інших способах подачі. Цей спосіб запропонований інженером Г. І. Усачовим в 1944 р. Оскільки до складу МОР можуть входити шкідливі для здоров'я людей речовини, такий спосіб до тепер не знайшов широкого застосування на металообробних виробництвах. Основна причина - висока концентрація туману МОР в повітрі робочої зони. Відомо велика кількість мастильноохолоджувальних рідин. Як найближчий аналог взята МОР марки ФМІРЖС-У за ТУ У23.2-30908987-002:2007 [2]. Згідно ТУ У в склад такої рідини входять: олія соняшникова, олія рапсова, масло лляне, калію гідроксид, спирт етиловий ректифікований технічний. Також вказано, що ця МОР є сумішшю гліцерину, моно-, дигліцеридів, калієвих мил, естерів жирних кислот і поверхнево-активних речовин, які при змішуванні з водою утворюють стабільні емульсії. Перевагами такої МОР в порівнянні з іншими (ЕТ-2у, ЕГТ, Унізор та ін.) є: - застосування рослинної сировини (соняшникової, ріпакової, лляної олій) як екологічно чистих компонентів. Окрім екологічно чистих компонентів (ріпакова, соняшникова, лляна олії), до складу також входять такі компоненти: 96716 4 гідроксид калію - 2 клас небезпеки, ГДК аеро3 золю 0,5 мг/м (ГОСТ 12.1.005-88); спирт етиловий - 4 клас небезпеки, ГДК аеро3 золю 1000 мг/м ; Складні ефіри жирних кислот мають слабку подразнювальну дію. Внаслідок високого коефіцієнта розподілу парів накопичення в організмі до значних концентрацій проходить повільно і проявляється слабким наркотичним ефектом (Токсиколого-гігієнічний паспорт № 6139 концентрату ФМІ РЖС-У п.5.5.) При нанесенні на шкіру піддослідних тварин спостерігалися ознаки шкірно-резорбтивної дії (адинамія) (Токсиколого-гігієнічний паспорт № 6139 концентрату ФМІ РЖС-У п.5.3.1.) Таким чином, як недоліки аналога можна виділити: 1. Наявність компонентів, які можуть бути джерелами забруднення довкілля (водойм, повітря та ін.) і можуть нести потенційну загрозу здоров'ю людей. 2. Неможливість використовувати прогресивні методи подачі МОР в зону різання (подача МОР розпиленням та ін.) Задачею винаходу є поліпшення токсикогігієнічної та екологічної безпеки МОР без погіршення технологічних властивостей. Зазначена задача досягається за рахунок застосуваннялікарських рослин - ромашки, алтею, евкаліпта при таких співвідношеннях компонентів, мас. %: ромашка 0,2-0,4 алтей 0,2-0,45 евкаліпт 0,2-0,4 вода решта. Вибір вищевказаних рослин як компонентів для мастильно-охолоджувальних рідин зроблений на основі аналізу їх використання в медицині для лікування органів дихання, відсутності протипоказань щодо застосування, хімічного складу, а також результатів експериментальних досліджень з впливу на знос різального інструменту. Алтей лікарський - широко використовується як протизапальний, обволікаючий, відхаркувальний засіб при захворюваннях органів дихання (при хронічних бронхітах, трахеїтах, ларингітах; коклюші, гострих респіраторних захворюваннях, бронхопневмонії і бронхіальній астмі) і шлунковокишкового тракту. Евкаліпт кулястий - застосовується при лікуванні ангіни, гострих респіраторних захворювань, трахеїтів, ларингіту, фурункульозу флегмоною, ерозивно-виразкових уражень слизових оболонок, абсцесів, катарів верхніх дихальних шляхів, флегмони, гнійних маститів, інфікованих хронічних виразок в'ялого перебігу, гнійничкових захворювань, опіків, відморожень, гінгівітів, стоматитів, ерозії шийки матки, виразки шийки матки, міозитів, радикулітів, плекситів. Евкаліпт пригнічує ріст золотистого стафілококу, ешерихій, туберкульозних мікробактерій, дизентерійної амеби і трихомонад. Ромашка - одна з найуживаніших рослин в народній медицині європейських країн. Як сировину використовують кошики ромашки. 5 Ромашка використовується всередину і як зовнішній засіб. Як зовнішній засіб ромашка, завдяки своїм протизапальним властивостям, використовується при лікуванні, коли погано гояться рани. Ванни з добавками ромашки або вологі компреси на рани настільки ж випробувані засоби, як і полоскання при запаленні слизової оболонки рота і горла. Для боротьби з хронічним нежитем, гострими і хронічними запаленнями слизової оболонки носа та носоглотки, при запаленні придаткових порожнин носа також дуже хороші ромашкові парові ванни [3 ]. За даними [3] державної служби охорони здоров'я Німеччини рекомендує застосування ромашки тільки при "шлунково-кишкових захворюваннях, роздратування слизової оболонки рота і глотки, а також верхніх дихальних шляхів". Однак, у монографії своєї комісії Е вона визнає діапазон застосування цієї рослини значно ширшим: "Як зовнішній: запалення шкіри і слизової оболонки, включаючи запалення порожнини рота і ясен. Запальні захворювання і стани подразнення дихальних шляхів (інгаляції), хвороби анальної і генітальної ділянок (ванни і підмивання). Як внутрішнє: спазми і запальні захворювання шлунково-кишкового тракту". Таким чином, взяті рослини не мають протипоказань до застосування і широко застосовуються в медицині для лікування органів дихання. Приготування МОР з рослин здійснювалося так. Розрахункова кількість компонента заливалася потрібною кількістю гарячої кип'яченої води і настоювати протягом 6-8 год. Одержаний розчин профільтровують і віджимають. Об’єм рідини доводять до заданого шляхом додавання кип'яченої води. Були проведені дослідження корозійної агресивності водних настоїв ромашки, алтея і евкаліпта. Дослідження проводилися згідно з методикою ГОСТ 6243-75. Відповідно до цієї методикою були підготовлені пластини з сірого чавуну СЧ 12-25 за ГОСТ 1412-70 діаметром 50 мм і товщиною 8 мм. Поверхня пластин була оброблена до шорсткості Ra 0,81,25 мкм за ГОСТ 2789-73 і зачищена шліфувальною шкуркою на паперовій основі за ГОСТ 1005475 зернистістю шліфувального порошку 4 і протерта декілька разів спиртом етиловим ректифікованим технічним за ГОСТ 18300-72. Після того як спирт повністю випарувався, пластина була покладена на стіл в горизонтальному положенні. МОР готували в невеликій кількості відповідно до рецептури в лабораторній склянці ємністю 100 мл. Піпетку за ГОСТ 20292-74 ємністю 2 мл промили два рази після випробуваної рідини, після чого знову наповнили її і нанесли на пластину п'ять крапель на такій відстані одна від одної, щоб вони не зливалися. Пластину витримували протягом 4 год. при температурі 20±5 °С в приміщенні з нормальною вологістю і відсутністю парів кислот і агресивних газів. Після закінчення 4 год., незалежно від того висохли краплі чи ні, пластину витирали ватою, змо 96716 6 ченою спиртом, і перевіряли зміну поверхні на місцях знаходження крапель. Пластину оглядали при денному світлі, розташовуючи її між джерелом світла і спостерігачем, нижче світлової осі. Відповідно до вимог ГОСТ 6243-75 МОР вважається корозійно-агресивною, якщо дві або більше крапель її викликали потемніння металу (суцільне або у вигляді окремих точок). Якщо потемніння викликане лише однією з п'яти крапель, випробування повторюють. Якщо при повторному випробуванні знову виявляються потемніння пластини хоча б під однією краплею, МОР вважають корозійно-агресивною. Результати досліджень показали, що після витирання крапель розчинів ватою, змоченою спиртом, зміни поверхні на місцях знаходження крапель не спостерігалося (Фіг. 4). Основним показником технологічних властивостей МОР є її здатність зменшувати знос різального інструменту. Зіставлення інтенсивностей зношування різального інструменту при використанні різних складів дозволяє зробити порівняльну оцінку ефективності їх застосування, підібрати раціональні концентрації компонентів. З цією метою проводились експериментальні дослідження з точіння сталі 40X13 при таких режимах різання: швидкість різання V=2,2 м/c, подача S=0,3 мм/об, глибина різання t=0,5 мм. Як ріжучий інструмент застосовувалися різці, оснащені пластинами з твердого сплаву ВК8. Результати досліджень наведені на Фіг. 5. Як контрольні досліди були проведені дослідження з сухим точіння і з застосуванням ЕКО СОЖРЖс-У (аналог). Всі МОР подавалися в зону різання розпиленням, з витратою МОР 150-200 г/год. Експериментальні дослідження проводилися на базі симплекс-решіткового плану експерименту. Перевірка результатів експериментів показала, що кубічна модель адекватно описує результати експериментальних досліджень. За результатами математичної обробки побудовані контурні криві для опису властивостей МОР, що складається з трьох компонентів (Фіг. 6). На підставі контурних кривих, прийнятий склад МОР, що описує ділянка з найменшим значенням зносу різця. Як видно з отриманих результатів експериментальних досліджень, а також результатів математичного моделювання запропонований склад МОР має не гірші технологічні властивості (здатність зменшувати знос різального інструмента). При цьому вказаний склад має такі переваги: 1) не містить шкідливих і небезпечних речовин, які можуть завдати шкоди здоров'ю робітника або довкіллю. 2) дозволяє широко використовувати прогресивні методи подачі МОР в зону різання (розпиленням), без нанесення шкоди робітникові або довкіллю. Крім того, при використанні такого складу в робочій зоні створюється визнаний мікроклімат, який сприятливо впливає на органи дихання, оскільки компоненти, що входять до складу, широко 7 96716 використовуються для лікування методами інгаляцій. Фіг. 1. Зони дії МОР при різанні металів. Фіг. 2. Схема утворення туману МОР в процесі різання. МОР поливом подається на обертову деталь. Фіг. 3. Ураження рук робітника, викликане МОР. Фіг. 4. Дослідження корозійної агресивності МОР на основі лікарських рослин. Показаний зразок з нанесеними краплями випробуваної МОР. Показана одинична крапля - при висиханні утворена плівка, яка легко вилучається. Слідів корозії не спостерігається. Фіг. 5. Знос різців з твердосплавними пластинами ВК8 при точінні сталі 40X13. 8 Фіг. 6 Контурні криві, що описують властивості МОР, які містять три компоненти. Цифри показують величину зносу різців при цьому співвідношенні компонентів. Для складу МОР обрана ділянка, яка забезпечує мінімальний знос різців (до 0,2 мм). Джерела інформації: 1. Концентрат рідини ФМІ-РЖС-У ТУ У 23.230908987-002:2007. 2. Смазочно-охлаждающие і технологические средства для обработки металлов резанием. Справочник. / Под ред. С. Г. Энтелиса, Е. М. Берлінера. - М.: Машиностроение, 1986. 3. Електронний ресурс www.medicina.kharkov.ua Фіг. 1 Зони дії МОР при різанні металів Фіг. 2 Схема утворення туману МОР в процесі різання Фіг. 3 Ураження рук робочого, викликане МОР 9 96716 10 Фіг. 4 Дослідження корозійної агресивності МОР на основі лікарських рослин. а) зразок з краплями; б) крапля розчину алтея; в) крапля розчину ромашки; г) крапля розчину евкаліпта Фіг. 5 Знос різців з твердосплавними пластинами ВК8 при точінні сталі 40Х13. V=2,2 м/c; S=0,3 мм/об; t=0,5 мм Фіг. 6 Контурні криві, що описують властивості МОР, що складаються з трьох компонентів Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601