Концентрат змащувально-охолоджуючої рідини для механічної обробки високоміцних металів

Реферат: Концентрат змащувально-охолоджуючої рідини для обробки високоміцних металів різанням, що містить як основу продукт взаємодії соняшникової олії з триетаноламіном в присутності лугу їдкого калію та метилового спирту. Неонол АФ-9-6 та соняшникова олія добавляється при перемішуванні після завершення реакції. UA 89417 U (12) UA 89417 U UA 89417 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до галузі обробки металу різанням, а саме до змащувальноохолоджуючих рідин (ЗОР) для механічної обробки металів і з цією метою може бути використана на металообробних підприємствах, в енергетичному машинобудуванні. Відомий емульсол для приготування ЗОР на основі емульсолу ЕТ-2У [1], що складається з наступних компонентів, % мас: олива дистилятна 41 олива індустріальна И-20А 41 мила талового масла та 18. триетаноламіну У промисловості, як ЗОР для механічної обробки металів застосовують емульсію з відомого емульсолу, який випускається за ТУ У 00152365.133 2001 [2]. Емульсол АЗМОЛ ЭТ-2У, що містить наступні компоненти (%) мас: олива желюгова сира або легка 13-18; триетаноламін 2-4; олива індустріальна И-20А або інші нафтові оливи ідентичної в'язкості до 100 [3] (прототип). Вказана ЗОР характеризується достатніми антикорозійними та змащувальними властивостями але має специфічний запах талового масла (желюгової оливи). Найбільш близьким аналогом до заявленої корисної моделі із відомих ЗОР для обробки 6 металів різанням є концентрат технологічної рідини [4] (патент України 66172 МПК С1 ОМ 173/00, Бюл. № 4, 15.04.04), що містить компоненти в співвідношенні в % мас: синтетичні жирні кислоти 8-20 фракції С7-С16 луг 2-10 продукт взаємодії ріпакової олії з триетаноламіном (TEA) та неіоногенною поверхнево25-65 активною речовиною в їх масовому співвідношенні 2:(1-1,5) при 125-140 °C вода решта. ЗОР на основі відомого концентрату забезпечує необхідну продуктивність металообробки, проте малоефективна при різанні високоміцних металів. В основу корисної моделі поставлено задачу створення концентрату ЗОР для механічної обробки високоміцних металів, в якому введенням відповідних речовин у визначених кількостях є розширення сировинної бази та підвищення продуктивності процесу металообробки і стійкості інструменту, покращення санітарно-гігієнічних умов праці обслуговуючого персоналу. Поставлена задача вирішується тим, що концентрат ЗОР для механічної обробки металів, що містить як основу продукт взаємодії рослинної олії з TEA та неіоногенної поверхневоактивної речовини в присутності лугу і води, згідно з корисною моделлю, додатково містить як основу продукт взаємодії соняшникової олії з TEA в присутності лугу їдкого калію (КОН) та метилового спирту, а неонол АФ-9-6 та соняшникова олія добавляється після завершення реакції при наступному співвідношенні компонентів, % мас: продукт взаємодії соняшникової олії з TEA у присутності метилового 62-65 спирту та лугу 40 % КОН в їх масовому співвідношенні 4:1,5:1:1 при 95-125 °C соняшникова олія 13-16 неонол АФ-9-6 5-8 вода решта. Концентрат ЗОР отримують наступним чином. В колбу, обладнану перемішуючим пристроєм та обігрівом завантажується послідовно розрахункові кількості для отримання продукту реакції: соняшникової олії, TEA технічного, 40 % їдкого калію, метилового спирту. При безперервному перемішуванні здійснюється нагрів реакційної суміші до 95-125 °C протягом 2-4 годин, аналізується (визначення кислотного числа) та добавляється відповідні кількості неонолу АФ-9-6 і соняшникової олії. Все перемішується протягом 1-2 годин, аналізується та зливається в тару. Суттєвою відмінністю запропонованої корисної моделі є отримання продукту, що проходить в процесі переетерефікації при обробці соняшникової олії TEA в присутності розчину лугу (40 % КОН) та метилового спирту при температурі 95-125 °C протягом 2-4 годин при співвідношенні компонентів 16:9:1:3. При цьому отримують суміш ефірів, мила жирних кислот, гліцерину. 1 UA 89417 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 В заявленій корисній моделі вказаний продукт проявляє синергетичний ефект спільно з неонолом АФ-9-6, забезпечуючи підвищення стійкості ріжучого інструмента і продуктивності металообробки шляхом покращення стабільності змащувальних властивостей ЗОР на основі концентрату. Крім того, соняшникова олія в заявленій корисній моделі відіграє роль середовища, в якому розчиняються вищевказані продукти і забезпечує отримання водної ЗОР. Із перерахованих вище компонентів приготовлено ряд зразків концентрату. Склад та основні фізико-хімічні показники, що характеризують їх якість, наведені в табл. 1. Готовий концентрат ЗОР для обробки механічної обробки металів та його 5 %-на водна емульсія мають наступні фізико-хімічні показники, що наведені в табл.2 (в тому числі для концентрацій компонентів, що перевищують та не перевищують заявлені). Концентрат оцінюють: зовнішній вигляд згідно з ГОСТ 6243-75 "Эмульсолы и пасты. Методы испытаний" (р. 1). запах - органолептично; визначають густину при 20 °C згідно ГОСТ 3900-85, стабільність при зберіганні - ГОСТ 6243-75 (р. 6а) Для 5 %-ної водної емульсії визначали стабільність та корозійну дію на метал протягом 3-х годин, значення рН згідно ГОСТ 6243-75 відповідно р.3, р.2 (п 2.1), р.4 порівняно з прикладом прототипу. Ефективність ЗОР на основі приведених концентратів оцінювали за впливом емульсії з масовою часткою 5 % на продуктивність механообробки (за швидкістю свердління), на зносу інструменту (за сумарною глибиною просвердлених отворів до затуплення інструменту). В таблиці 1 наведені результати порівнювальних випробувань ефективності ЗОР, приготованих із концентратів 1-11 і найближчого аналога. Швидкість свердління (мм/с) визначали при свердлінні сталі 20ХН3А свердлом при осьовому навантаженні 150 Н. Для цього визначалася глибина отвору, просвердленого при постійному осьовому навантаженні за визначений час (20 с). Визначення повторювали п'ятикратно і результати усереднювали. Стійкість інструменту визначали за сумарною глибиною просвердлених при вищевказаних умовах одним свердлом отворів (мм) до затуплення, критерієм якого являлося зниження швидкості свердління до 30 %. Оптимальні результати по фізико-хімічних показниках і ефективності отримані на зразках при концентрації лугу 40 %, співвідношенню компонентів у продукті взаємодії С 0 з TEA, КОН та МС (4:1,5:1:1) в % мас. (62-65), неонолу (5-8 %), соняшникової олії (13-16 %) (зразки 4-6). Зменшення концентрацій лугу КОН до 35 % (зразки 1, 2), TEA до 1 частини (зразки 1, 11), а також продукту взаємодії Cо з TEA, КОН та МС (зразки 1, 2), неонолу (зразки 1, 8), соняшникової олії (зразки 1, 3) не забезпечує потрібної якості концентрату, а збільшення концентрацій лугу КОН до 45 % (зразки 10, 11), TEA до 2 (зразки 3, 7), а також продукту взаємодії Cо з TEA, КОН та МС (зразки 3, 10), неонолу (зразок 9) соняшникової олії (зразок 17) недоцільно економічно. Результати випробувань свідчать про те, що запропонована ЗОР (зразок 5) переважає відому (найближчий аналог) за технологічною ефективністю: продуктивність збільшується в 1,1 рази і стійкість інструмента в 1,16 разу, збагачує сировинну базу (використання соняшникової олії), покращує санітарно-гігієнічні умови праці обслуговуючого персоналу - відсутність специфічного запаху желюгової оливи. На основі концентрату готуються 2-10 % (переважно 3-5 %) водні емульсії. Концентрація ЗОР в цих межах вибирається в залежності від технологічних умов обробки металу. При необхідності допускається використання в ЗОР на основі заявленого концентрату відомих біоцидів, що не порушують стабільність емульсії. Таблиця 1 Найменування компонентів П* Олива желюгова сира 15 Триетаноламін 3 Олива індустріальна И82 20А Неонол А-9-6 1 Кількість компонентів (% мас.) в зразках концентрату 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 4 5 6 5 6 8 9 4 6 7 8 2 UA 89417 U Продовження таблиці 1 Найменування компонентів П* Соняшникова олія Co Продукт взаємодії Со з TEA, МС та КОН в їх масовому співвідношенні 1. 3:1:1:1 (35 % КОН) 2. 4:1,5:1:1,5 (35 % КОН) 3. 4:2:2:2 (40 % КОН) 4. 4:1,5:1:1 (40 % КОН) 5. 4:1,5:1:1 (40 % КОН) 6. 4:1,5:1:1 (40 % КОН) 7. 5:2:2:2 (40 % КОН) 8. 5:1,5:1:2 (45 % КОН) 9. 4:1:1:1 (45 % КОН) Вода Кількість компонентів (% мас.) в зразках концентрату 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 12 13 15 16 17 14 15 14 11 17 61 63 66 65 62 64 65 63 64 66 До 100 Фізико-хімічні показники Стабільність при Не Не Не Витр. Витр. Витр. Витр. Витр Витр. Витр. Витр. зберіганні концентрату витр. витр. витр. 5 %-на водна емульсія на воді жорсткістю 17 мг-екв/л Стабільність протягом 3-х год., виділяється 1,0 1,2 Відс. Відс Відс. Відс. Відс. Відс Відс Відс. 1,2 олії, % Корозійна дія на Не Не Витр. Не метали (чавун марки Витр. Витр. Витр Витр. Витр. Витр. Витр. витр. витр. І витр. СЧ20) Результати порівняльних випробувань ефективності Швидкість свердління, 1,53 1,48 1,45 1,51 1,53 1,67 1,59 1,39 0,78 1,24 1,38 мм/с Сумарна глибина просвердлених 1368 1252 1252 1307 1368 1593 1476 1229 547 1006 1245 отворів, мм 61 Витр. Відс Витр. 1,61 1479 Де П* - найближчий аналог, Co - соняшникова олія, МС - метиловий спирт, TEA триетаноламін Таблиця 2 № п/п Найменування показників Норма Концентрат 1 2 3 4 однорідна рідина від молочного до бежевого кольору не подразнюючий запах Запах соняшникової олії 3 Густина при 20 °C, не менше, кг/м 870 Стабільність при зберіганні витримує 5 %-на водна емульсія на воді жорсткістю 17 мг-екв/л Стабільність протягом 3-х год., виділяється олії, % відсутні Корозійна дія на метали, (чавун марки СЧ20) витримує Значення рН 8-10 Зовнішній вигляд 3 UA 89417 U 5 10 15 Джерела інформації: 1. Эмульсол ЭТ-2У (Смазочно-охлаждающие технологические среды для обработки металлов резанием и давленим. Справочное пособие, - К.: Изд ВНИИПКнефтехим, 1981. - 69 с. 2. ТУ У 00152365.133-2001 Эмульсол "АЗМОЛ ЭТ-2У" 3. Патент України 75802 МПК С10М 133/04 (2006.01), С10М 133/08 (2006.01). Емульсол "АЗМОЛ ЭТ-2" для механічної обробки металів. Бюл. № 5, 15. 05. 2006. 6 4. Патент України 66172 МПК С 10М 173/00. Концентрат технологічної рідини для механічної обробки металів. Бюл. № 4, 15. 04. 2004. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Концентрат змащувально-охолоджуючої рідини для обробки високоміцних металів різанням, що містить як основу продукт взаємодії рослинної олії з триетаноламіном та неіоногенної поверхнево-активної речовини в присутності лугу і води, який відрізняється тим, що як основа є продукт взаємодії соняшникової олії з триетаноламіном в присутності лугу їдкого калію та метилового спирту, а неонол АФ-9-6 та соняшникова олія добавляється при перемішуванні після завершення реакції при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: продукт взаємодії соняшникової олії з TEA у присутності метилового спирту та лугу 40 % 62-65 КОН в їх масовому співвідношенні 4:1,5:1:1 при 95125 °C соняшникова олія 13-16 неонол АФ-9-6 5-8 вода решта. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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 4