RU2177855C2

RU2177855C2 - Lubrication fluid concentrate

Info

Publication number: RU2177855C2
Application number: RU2000100657/02A
Authority: RU
Inventors: А.С. Смирнов; А.Б. Энглин; Ж.Ш. Ерухимович; Н.В. Медникова; Т.М. Кручинина; С.Н. Ершова; Р.Р. Нуртынов; Н.Б. Елизарова
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ЭКОХИММАШ"; Закрытое акционерное общество "ХИММОТОЛОГ-Н"
Priority date: 2000-01-10
Filing date: 2000-01-10
Publication date: 2002-01-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: concentrate is composed of, wt %: calcium sulfonate-containing oil additive 4- 12, oleic acid 0.5-1.5, polyoxyethylated alkylphenols 4.5-6.0, sodium hydroxide 0.3-0.8, and mineral oil - the balance. Simultaneous presence of oleic acid and oil additive in proper proportions have emulsifying effect and improves antifriction properties of concentrate, while sodium hydroxide imparts emulsion stability and lubrication properties. EFFECT: improved performance characteristics. 1 tbl

Description

Изобретение относится к составам смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), которые могут быть использованы в области машиностроения, а именно при формовке, сварке металлических труб, при литье цветных металлов под давлением и редуцировании труб, а также на операциях шлифования и лезвийной обработки различных видов сталей. The invention relates to compositions of cutting fluids (coolant), which can be used in the field of engineering, namely in the molding, welding of metal pipes, in the casting of non-ferrous metals under pressure and pipe reduction, as well as in grinding and blade processing of various types of steels .

Известен состав СОЖ, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас. %: хлорокись меди 0,1-1,25, олеиновую кислоту 1,9-23,8 и минеральное масло - до 100. (Авт. св. СССР 17599859 А1, С 10 М 169/04, 125/18, 1992, публ. 7.09.92, бюл. 33). The known composition of the coolant containing components in the following ratio, wt. %: copper chloride 0.1-1.25, oleic acid 1.9-23.8 and mineral oil - up to 100. (Aut. St. USSR 17599859 A1, C 10 M 169/04, 125/18, 1992, publ. 7.09.92, bull. 33).

Наблюдается высокий расход известного состава СОЖ, что ограничивает ее широкое применение. There is a high consumption of known coolant composition, which limits its widespread use.

Известен состав СОЖ, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас. %: олеиновую кислоту 6-10, минеральное масло 1-3 и керосин 87-93, который используется для хонингования металлов. Недостатком известного состава СОЖ является узкая область применения и использование в качестве основного компонента - керосина, относящегося к пожароопасным веществам. (Авт. св. СССР 1766952, С 10 М 169/04, 1992, публ. 7.10.92, бюл. 37). The known composition of the coolant containing components in the following ratio, wt. %: oleic acid 6-10, mineral oil 1-3 and kerosene 87-93, which is used for honing metals. A disadvantage of the known composition of the coolant is a narrow scope and use as the main component - kerosene, related to flammable substances. (Aut. St. USSR 1766952, C 10 M 169/04, 1992, publ. 7.10.92, bull. 37).

Наиболее близким по составу к заявляемому является концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для литья цветных сплавов под давлением (патент РФ 2029651 С1, В 22 С 3/00, 1995, публ. 27.02.95, бюл. 6), содержащий компоненты при следующем соотношении, мас. %:
Минеральное масло - 33,0-35,0
Олеиновая кислота - 10,0-14,0
Триэтаноламин - 6,5-8,0
Тиомочевина - 2,0-2,5
Катапин - 2,0-2,5
Полиоксиэтилированные алкилфенолы - 9,0-10,0
Полисилоксановая жидкость - 1,0-1,4
Мыла щелочных металлов синтетических жирных кислот - 2,0-2,5
Вода - До 100
Известный концентрат СОЖ используется преимущественно при производстве отливок из магниевых и алюминиевых сплавов. Недостатками данного концентрата СОЖ является узкая область применения, а также нестабильность СОЖ при хранении.The closest in composition to the claimed is a concentrate of cutting fluid for casting non-ferrous alloys under pressure (RF patent 2029651 C1, B 22 C 3/00, 1995, publ. 27.02.95, bull. 6), containing components in the following ratio, wt. %:
Mineral oil - 33.0-35.0
Oleic acid - 10.0-14.0
Triethanolamine - 6.5-8.0
Thiourea - 2.0-2.5
Catapine - 2.0-2.5
Polyoxyethylene alkyl phenols - 9.0-10.0
Polysiloxane liquid - 1.0-1.4
Soaps of alkali metals of synthetic fatty acids - 2.0-2.5
Water - Up to 100
The well-known coolant concentrate is mainly used in the production of castings from magnesium and aluminum alloys. The disadvantages of this coolant concentrate is the narrow scope, as well as the instability of the coolant during storage.

Задачей изобретения является создание концентрата смазочно-охлаждающей жидкости универсального назначения, используемой при обработке металлов резанием, шлифованием, при формовке, сварке, редуцировании труб и т. д. , т. е. СОЖ, имеющей широкую область использования. The objective of the invention is to provide a concentrate of cutting fluid for universal use, used in the processing of metals by cutting, grinding, molding, welding, pipe reduction, etc., i.e., coolant having a wide area of use.

Другой задачей является повышение стабильности эмульсии СОЖ как при использовании, так и при длительном хранении без потери эксплуатационных характеристик. Another objective is to increase the stability of the coolant emulsion both during use and during long-term storage without loss of performance.

Задача достигается тем, что концентрат смазочно-охлаждающей жидкости содержит компоненты при следующем соотношении, мас. %:
Присадка к маслам, содержащая сульфонат кальция (в пересчете на основное вещество) - 4,0-12,0
Олеиновая кислота - 0,5-1,5
Полиоксиэтилированные алкилфенолы - 4,5-6,0
Гидроксид натрия (100%) - 0,3-0,8
Минеральное масло - До 100
Совместное присутствие олеиновой кислоты и ПАВ при данном соотношении компонентов оказывает эмульгирующее действие в системе вода-масло и улучшает антифрикционные свойства СОЖ, а гидроксид натрия при данном соотношении компонентов повышает эмульсионную стабильность и смазочные свойства СОЖ. Присадка к маслам, содержащая в качестве основного компонента сульфонат кальция, улучшает диспергирующие свойства СОЖ. Полученный концентрат представляет собой однородную жидкость темно-коричневого цвета с плотностью при 20^oС 880-920 кг/м³, кинематической вязкостью при 40^oС не более 65 мм²/с, щелочное число концентрата не менее 3,0 мг КОН/г, температура застывания не выше - 5^oС, температура вспышки в открытом тигле не ниже 150^oС. Эмульсионная способность концентрата ~ 100%.The task is achieved in that the concentrate cutting fluid contains components in the following ratio, wt. %:
Additive to oils containing calcium sulfonate (in terms of the main substance) - 4.0-12.0
Oleic acid - 0.5-1.5
Polyoxyethylene alkyl phenols - 4.5-6.0
Sodium hydroxide (100%) - 0.3-0.8
Mineral oil - Up to 100
The combined presence of oleic acid and a surfactant at this ratio of components has an emulsifying effect in the water-oil system and improves the antifriction properties of the coolant, and sodium hydroxide at this ratio of components increases the emulsion stability and lubricating properties of the coolant. Additive to oils, containing calcium sulfonate as the main component, improves the dispersing properties of the coolant. The resulting concentrate is a homogeneous dark brown liquid with a density at 20 ^o C of 880-920 kg / m ³ , kinematic viscosity at 40 ^o C not more than 65 mm ² / s, the alkaline number of the concentrate is not less than 3.0 mg KOH / g , the pour point is not higher - 5 ^o С, the flash point in an open crucible is not lower than 150 ^o С. The emulsion ability of the concentrate is ~ 100%.

Состав был испытан в виде 5%-го водного раствора концентрата СОЖ при различном содержании компонентов, его показатели представлены в таблице. Стабильность эмульсии СОЖ определяется следующим образом: эмульсия выдерживается в цилиндре в течение 24 ч без каких-либо внешних воздействий; внешний вид эмульсии - однородная жидкость без расслоения и вымасливания. Коррозионная агрессивность эмульсии СОЖ определяется следующим образом: в эксикатор с водой на решетку помещается чугунная пластина марки СЧ-10, на которую наносятся капли эмульсии и стружка серого чугуна. По истечении 4 часов пластина должна иметь первоначальный вид, т. е. без следов коррозии. The composition was tested in the form of a 5% aqueous solution of coolant concentrate with different content of components, its indicators are presented in the table. The stability of the coolant emulsion is determined as follows: the emulsion is kept in the cylinder for 24 hours without any external influences; the appearance of the emulsion is a homogeneous liquid without delamination and oiling. The corrosive aggressiveness of the coolant emulsion is determined as follows: in the desiccator with water, a cast iron plate of the SCh-10 grade is placed on the grate, onto which drops of the emulsion and gray cast iron shavings are applied. After 4 hours, the plate should be in its original form, i.e. without signs of corrosion.

Из таблицы можно сделать вывод, что предложенное соотношение компонентов обеспечивает высокоэффективные показатели стабильности эмульсии смазочно-охлаждающей жидкости, а также - щелочного числа и коррозионной агрессивности (примеры 1-3, 6-8, 11-13, 16-18), а изменение данного соотношения приводит к изменениям свойств СОЖ: щелочного числа, стабильности, коррозионной агрессивности (примеры 4, 5, 9, 10, 14, 15, 19, 20) до уровня прототипа (пример 21). From the table it can be concluded that the proposed ratio of the components provides highly effective indicators of the stability of the emulsion of the cutting fluid, as well as the alkaline number and corrosion aggressiveness (examples 1-3, 6-8, 11-13, 16-18), and a change in this the ratio leads to changes in the properties of the coolant: alkaline number, stability, corrosion aggressiveness (examples 4, 5, 9, 10, 14, 15, 19, 20) to the level of the prototype (example 21).

При исследовании стабильности эмульсии заявленного состава и прототипа СОЖ выявлено, что заявленный состав не расслаивается и не вымасливается в течение 24 ч в отличие от прототипа СОЖ, который расслаивается после 5 ч выдержки. In the study of the stability of the emulsion of the claimed composition and the coolant prototype, it was revealed that the claimed composition does not delaminate and does not oil out for 24 hours, in contrast to the coolant prototype, which delaminates after 5 hours of exposure.

При исследовании коррозионной агрессивности эмульсии заявленного состава и прототипа СОЖ выявлено, что при использовании заявленного состава на чугунной пластине в течение 4 ч не обнаруживаются следы коррозии, которые появляются после 40 мин применения эмульсии прототипа СОЖ. In the study of the corrosiveness of the emulsion of the claimed composition and the coolant prototype, it was revealed that when using the claimed composition on the cast iron plate for 4 hours no signs of corrosion are detected that appear after 40 minutes of application of the coolant prototype emulsion.

Представленные в таблице составы концентрата были использованы в виде 5%-го водного раствора с целью определения влияния СОЖ на стойкость и износ режущего инструмента в лабораторных условиях. The concentrate compositions presented in the table were used in the form of a 5% aqueous solution in order to determine the effect of coolant on the resistance and wear of a cutting tool in laboratory conditions.

Испытания проводились на станке модели 1К62 при резании заготовки Ф 120 из стали 40ХНВ 229-241 резцом БРС из Р6М5 при скорости резания 160 об/мин, глубине резания S= 0,23 мм/об и подаче t= 1,5 мм. Подача СОЖ в зону резания осуществлялась свободно падающей струей при расходе 5 л/мин. Результаты исследования показали, что при использовании заявленного состава концентрата СОЖ стойкость режущего инструмента составила 3200-3250 мм. В качестве эталонной жидкости служил аналог СОЖ со стойкостью режущего инструмента 3000 мм, которая не уступает известным СОЖ по качеству обрабатываемой поверхности, но уступает заявленному составу СОЖ. The tests were carried out on a model 1K62 machine when cutting a workpiece F 120 from 40KHNV 229-241 steel with a BRS cutter from P6M5 at a cutting speed of 160 rpm, a cutting depth of S = 0.23 mm / rev and a feed of t = 1.5 mm. Coolant was supplied to the cutting zone by a freely falling jet at a flow rate of 5 l / min. The results of the study showed that when using the claimed composition of the coolant concentrate, the resistance of the cutting tool was 3200-3250 mm. An analogue of the coolant with a cutting tool resistance of 3000 mm, which is not inferior to the known coolant in the quality of the treated surface, but inferior to the declared composition of the coolant, served as a reference fluid.

Способ получения концентрата СОЖ включает:
1. Проведение реакции в реакторе при непрерывном перемешивании следующих компонентов: минерального масла, олеиновой кислоты, гидроксида натрия, присадки и полиоксиэтилированных алкилфенолов при температуре 130-140^oС.A method of obtaining a coolant concentrate includes:
1. The reaction in the reactor with continuous stirring of the following components: mineral oil, oleic acid, sodium hydroxide, additives and polyoxyethylene alkyl phenols at a temperature of 130-140 ^o C.

2. Охлаждение и выгрузка готового продукта. 2. Cooling and unloading of the finished product.

Отмечены основные преимущества при использовании предложенного состава концентрата смазочно-охлаждающей жидкости:
1. Широкая область применения СОЖ, а именно при формовке, сварке металлических труб, при литье цветных металлов под давлением и редуцировании труб, а также на операциях шлифования и лезвийной обработки различных видов сталей.The main advantages when using the proposed composition of the cutting fluid concentrate are noted:
1. A wide field of application of coolant, namely in the molding, welding of metal pipes, in the casting of non-ferrous metals under pressure and reduction of pipes, as well as in grinding and blade processing operations of various types of steels.

2. Высокая стабильность эмульсии смазочно-охлаждающей жидкости. 2. High stability emulsion cutting fluid.

3. Технология приготовления может быть осуществлена на действующем оборудовании по производству СОЖ и на отечественном сырье. 3. The technology of preparation can be carried out on existing equipment for the production of coolant and on domestic raw materials.

Claims

Concentrate of cutting fluid for the production of non-ferrous alloy castings, including oleic acid, polyoxyethylated alkyl phenols and mineral oil, characterized in that it additionally contains sodium hydroxide and an oil additive containing calcium sulfonate, in the following ratio, wt . %:
Oleic acid - 0.5 - 1.5
Polyoxyethylene alkyl phenols - 4.5 - 6.0
Additive to oils containing calcium sulfonate (in terms of the main substance) - 4.0 - 12.0
Sodium hydroxide - 0.3 - 0.8
Mineral oil - Up to 100