DE2654217A1 - METAL CUTTING FLUID - Google Patents
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Description
50 613 - BR50 613 - BR
Anmelder: THE STANDARD OIL COMPANY, Midland Building Cleveland, Ohio 44115 / USAApplicant: THE STANDARD OIL COMPANY, Midland Building Cleveland , Ohio 44115 / USA
MetallschneidflüssigkeitMetal cutting fluid
Die Erfindung betrifft eine Hochleistungsmetallschneidflüssigkeit, die sowohl als Kühlmittel als auch als Schmiermittel fungiert; sie "betrifft insbesondere eine Zubereitung, die sowohl als Kühlmittel als auch als Schmiermittel beim Schneiden von Metall verwendet "werden kann, sie betrifft speziell eine verbesserte Schneid- und Kühlflüssigkeit, die nicht auf Erdöl basiert und eine Wasser-in-Öl-Emulsion darstellt, mit deren Hilfe es möglich ist, über längere Zeiträume hinweg hohe Produktionsgeschwindigkeiten aufrechtzuerhalten.The invention relates to a high-performance metal cutting fluid, which acts as both a coolant and a lubricant; it "particularly relates to a preparation which both can be used as a coolant as well as a lubricant in cutting metal ", it specifically concerns one improved cutting and cooling fluid that is not based on petroleum based and represents a water-in-oil emulsion, with their Help it is possible to have high production speeds over long periods of time maintain.
Bei der maschinellen Bearbeitung von Metallen, wie z. B. beim Schneiden, Gewindeschneiden, Gewindebohren, Schleifen, Honen, Läppen, Fräsen und dgl., ist es üblich, das Werkzeug und den Abrieb mit einem Kühlmittel zu umspülen, um die Wärme von dem Werkzeug und dem Abrieb abzuführen, und normalerweise sind solche Kühlmittel so zusammengesetzt, daß sie bei diesem Arbeits-When machining metals such as B. when cutting, thread cutting, tapping, grinding, Honing, lapping, milling and the like., It is common to wash the tool and the abrasion with a coolant to remove the heat the tool and the abrasion, and normally such coolants are composed in such a way that they
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gang auch als Schmiermittel fungieren. liegen .der dabei auftretenden hohen spezifischen Drucke (Einheitsdrucke), insbesondere beim Arbeiten mit hoher Geschwindigkeit, muß die Schneidflüssigkeit (das Schneidfluid), wenn sie (es) auch als Schmiermittel verwendet wird, ein außergewöhnlich gutes Schmiermittel sein.Viele der bisher bekannten Flüssigkeiten, bzw. Fluids stellen Flüssigkeiten bzw. Fluids auf Erdölbasis dar, bei denen es sich um Öl-in Wasser-Emulsionen handelt.gang also act as a lubricant. lie. of the occurring high specific prints (unit prints), in particular when working at high speed, the cutting fluid (the cutting fluid) must, if she (it) also used as a lubricant can be an exceptionally good lubricant. Many of the fluids known to date, or fluids represent liquids or fluids based on petroleum, which are oil-in-water emulsions.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun Schneidflüssigkeiten (Schneidfluids), die nicht auf Erdöl basieren. The present invention now relates to non-petroleum based cutting fluids.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Schneid- und Kühlflüssigkeit (-fluid) anzugeben, die in Form einer Wasser-inÖl-Emulsion vorliegt und als solche oder in verdünnter Form, vorzugsweise so wie sie erhalten wird, verwendet werden kann, die unter den angegebenen Bedingungen sowohl als Kühlmittel als auch als Schmiermittel wirkt. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Zubereitung anzugeben, die eine ausgezeichnete Schmierung und Kühlung in einer einzigen Flüssigkeit (Fluid) ergibt, durch Verwendung von Wasser-in-Öl-Emulsionen, die aufgrund einer äußeren Ölphase schmierend wirken und durch ihre Wärmekapazität und die Wasserverdampfungswärme kühlend The aim of the present invention is to provide a new cutting and cooling liquid (fluid) which is in the form of a water-in-oil emulsion and can be used as such or in diluted form, preferably as it is obtained, which can be used under acts as both a coolant and a lubricant under the specified conditions. Another object of the invention is to provide a preparation which gives excellent lubrication and cooling in a single liquid, by using water-in-oil emulsions which have a lubricating effect due to an external oil phase and due to their heat capacity and cooling the heat of evaporation of water
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. r_ . r _ 2 6 b 4 21 72 6 b 4 21 7
Λ-Λ-
wirken. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein stabiles, nicht-korrosives, ro sthemmendes i-fetallbearbeitungs- * schmiermittel und -kühlmittel anzugeben, das eine ungewöhnlich lange Gebrauchsdauer (Lebensdauer)hattndiit Wasser anstelle von konventionellen Lösungsmitteln entfettet i-ierden kann.works. Another object of the invention is to provide a stable, non-corrosive, rust-inhibiting metal working * Indicate lubricants and coolants that have an unusually long service life (service life) using water instead of can be degreased using conventional solvents.
Es wurde gefunden, daß die den Gegenstand der Erfindung bildende Schneidflüssigkeit eine weichmachende Wirkung auf die Hände der Arbeiter ausübt, die ihr ausgesetzt sind.It has been found that the subject matter of the invention Cutting fluid has a softening effect on the Hands of workers exposed to it.
Der-Aufbau der modernen Metal 1 s chneidrap,schinen macht es häufig erforderlich, daß das Schmiermittel auch das Kühlmittel ist. Erfindungsgemäß ist das Wasser in einer liakehremulsion enthalten, was bedeutet, daß das Öl die äußere Phase darstellt, welche die Metalloberflächen benetzt, und die Schneidflüssigkeit ergibt eine Schmierwirkung, die derjenigen der anderen Emulsionen überlegen ist. Dadurch werden die häufigsten Klagen bezüglich des schlechten Schmiervenaögens einer löslichen Schneidflüssigkeit behoben.The construction of the modern metal 1 s chneidrap, schinen makes it common required that the lubricant is also the coolant. According to the invention, the water is contained in a sweeping emulsion, which means that the oil is the outer phase that wets the metal surfaces and the cutting fluid gives a lubricating effect similar to that of the others Is superior to emulsions. This will be the most common Resolved complaints related to poor lubricity of a soluble cutting fluid.
Bei der Lösung des Problems der Entwicklung eines wirksamen und lange haltbaren Schmiermittel-Kühlmittels mu3 daran erinnert werden, daß die Wirksamkeit eines Mittels von seiner spezifischen Wärme, d. h. von der Wäraieenergiemenge, die erfor-In solving the problem of developing an effective and long-lasting lubricant-coolant must be remembered that the effectiveness of an agent depends on its specific heat, i. H. the amount of thermal energy required
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26S421726S4217
der lieh ist, um die Temperatur eines Einheitsgewichtes des Materials bei Temperaturen unterhalb der Verdampfungstemperatur um 1 zu erhöhen, undin einigen Fällen von seiner Verdampf ungswärme abhängt. Öle stellen zwar bekanntlich . gute Schmiermittel dar, sie sind jedoch im allgemeinen schlechte Kühlmittel im Vergleich zu Wasser wegen der spezifischen Wärme von Mineralöl, die beispielsweise nur etwa die Hälfte derjenigen von Hasser beträgt. Andererseits ist es bekannt, daß Wasser nur unter speziellen Bedingungen ein gutes Schmiermittel darstellt. Im vorliegenden Falle kühlt die Flüssigkeit (das Fluid) nicht nur als Folge der spezifischen Wärme des Wassers, das darin enthalten ist, sie ergibt vielmehr eine überlegene Kühlung, weil das Wasser in Wasserdampf umgewandelt wird, wobei beim Verdampfen der Flüssigkeit Wärr.-? absorbiert wird. Man muß daher der Flüssigkeit (dem Fluid) Regenerationswasser zusetzen, wenn sie zum Schneiden verwendet wird, wie an sich bekannt.which is borrowed to be the temperature of a unit weight of the Material at temperatures below the evaporation temperature increase by 1, and in some cases from its evaporation heat depends on the temperature. It is well known that oils represent. are good lubricants, but they are generally bad Coolant compared to water because of the specific heat of mineral oil, which is only about half that of Hasser, for example. On the other hand, it is known that Water is only a good lubricant under special conditions. In the present case, the liquid cools (the fluid) not only as a result of the specific heat of the water that is contained in it, it rather results in one superior cooling because the water is converted into water vapor becomes, whereby when the liquid evaporates, heat? absorbed will. It is therefore necessary to add regeneration water to the liquid when it is used for cutting, such as known per se.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen weisen maximale Schmiereigenschaften auf und wirken gleichzeitig als wirksame Kühlmittel. ι Die erfindungsgemäße' Zubereitungen bleiben unter Umgebungsbedingungen und bei Betriebsbedingungen innerhalb eines beträchtlichen Bereiches des Wassergehaltes und der Arbeitsbedingungen stabil. Die erfindungsgemäßen Zubereitungen emulgieren leichtThe preparations according to the invention have maximum lubricating properties and at the same time act as an effective coolant. The preparations according to the invention remain under ambient conditions and under operating conditions within a considerable range of water content and working conditions stable. The preparations according to the invention emulsify easily
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- γ- ■ 2 6 b 4 217- γ- ■ 2 6 b 4 217
-δ*-δ *
das Wasser wieder, das zur Auffrischung zugesetzt wird, tun die Verluste zu ersetzen, die beim Verdampfen während seiner Verwendung als Kühlmittel auftreten. *the water again, which is added for freshening up, do to replace the losses that occur during evaporation its use as a coolant. *
Die Kombination aus einem äthoxyüerten Rizinusöl und einem Fettsäureamid von Diethanolamin stellt ein wirksames Emulgiersystem dar, wenn sie in Verbindung mit einem öligen Material eines spezifischen Typs verwendet wird. Konventionelle Hilfsemulgiermittel, wie Harzsäuresalze (Rosinsäuresalze) und Natriumpetroleumsulfonat, können als Zusätze verwendet werden, sie sind jedoch nicht wesentlich. Das die äußere Phase der erfindungsgemäßen Zubereitungen bildende ölige Material besteht vorzugsweise aus Chemikalien, die aktive Reste (S, Cl) liefern, die bekannt dafür sind, daß sie beim Schneiden von Metall wirksame Schmiermittel darstellen (sulfurierte Ester, sulfuriertes Specköl, chlorierte Paraffine und dgl.). Es können auch natürliche Fette, wie raffiniertes Specköl,verwendet werden. Bevorzugt sind solche öligsi Materialien der oben genannten Typen, die eine verhältnismäßig geringe Viskosität (30 bis 1000 SSU bei 38°C (100°F)) aufweisen.The combination of an ethoxy-enriched castor oil and a Fatty acid amide from diethanolamine provides an effective emulsifying system when used in conjunction with an oily material of a specific type. Conventional Auxiliary emulsifiers such as rosin acid salts and sodium petroleum sulfonate can be used as additives but they are not essential. The oily material forming the outer phase of the preparations according to the invention consists preferably of chemicals that provide active residues (S, Cl) known to be useful in cutting Metal effective lubricants are (sulfurized esters, sulfurized lard oil, chlorinated paraffins, and the like). It can natural fats such as refined bacon oil can also be used. Those oily materials of the types mentioned above are preferred, which have a relatively low viscosity (30 to 1000 SSU at 38 ° C (100 ° F)).
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen können auch übliche Antirostmittel, Bioeide, Antischaummittel (Schaumhemmer) und dgl. enthalten.The preparations according to the invention can also use conventional anti-rust agents, Bio-silk, anti-foam agents (foam inhibitors) and the like. Contain.
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26b/.21726b / .217
Typische Formulierungen der erfindungsgemäßen Zubereitungen haben eine Zusammensetzung, die innerhalb der nachfolgend angegebenen Bereiche liegt:Typical formulations of the preparations according to the invention have a composition that is within the following specified ranges:
Menge in GewichtsteilenAmount in parts by weight
Bestandteil breiter bevorzugterComponent broader more preferred
Bereich BereichArea area
inaktiver oder aktiver sulfurierterinactive or active sulfurized
Ester einer olefinischen FettsäureEster of an olefinic fatty acid
mit einer riedrigen Viskosität 15 bis 84 22 bis 48with a low viscosity 15 to 84 22 to 48
Harzsäureseife (Rosinsäureseife) 0 bis 10 3 bis 6Resin Acid Soap (Rosin Acid Soap) 0 to 10 3 to 6
Äthoxyliertes Rizinusöl 8 bis 25 10 bis 20Ethoxylated castor oil 8 to 25 10 to 20
Amid von Diethanolamin und einer Fettsäure 8 bis 25 10 bis 20Amide of diethanolamine and a fatty acid 8 to 25 10 to 20
Biocid-Fungicid 0 bis 8 0,1 bis 5Biocid-Fungicid 0 to 8 0.1 to 5
chloriertes Fett oder Fettsäureester 0 bis 15 2 bis 10chlorinated fat or fatty acid ester 0 to 15 2 to 10
Rosthemmer vom Amin-Typ 0 bis 10 0 bis 7Amine-type rust inhibitors 0 to 10 0 to 7
NaNO2 0 bis 5 0 bis 3,5NaNO 2 0 to 5 0 to 3.5
Schaumhemmer 0 bis 3 0 bis 2Foam inhibitor 0 to 3 0 to 2
Wasser (destilliert oder entionisiert) 0 bis 60 8 bis 30Water (distilled or deionized) 0 to 60 8 to 30
Die Erfindung wird durch die nachfolgend beschriebenen Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. DieThe invention is illustrated in more detail by the examples described below, but without being restricted thereto. the
darin angegebenen Mengen der Bestandteile bedeuten, wenn nichts anderes angegeben ist, Gew.-Teile.Unless stated otherwise, the amounts of the constituents given therein mean parts by weight.
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2 6 b 4 2 Ί2 6 b 4 2 Ί
Ein inaktiven Schwefel und Chlor enthaltendes Schneide1 ν? unter Verwendung der folgenden Bestandteile hergestellt:A cutting edge containing inactive sulfur and chlorine1 ν? made using the following ingredients:
Bestandteil TeileComponent parts
aktiver sulfurierter Ester einer olefinischenactive sulfurized ester of an olefinic
Fettsäure mit einer geringen Viskosität 20Fatty acid with a low viscosity 20
synthetischer Fettsäureester mit einer geringensynthetic fatty acid ester with a low
Viskosität 27Viscosity 27
äthoxy liertes Rizinusöl 13ethoxy lated castor oil 13
Amid von Diäthanolamin und von Kokusnuß fett säure 13Amide of diethanolamine and coconut fatty acid 13
chlorierter synthetischer Fettsäureester (28 bis 30chlorinated synthetic fatty acid ester (28 to 30
% Cl), getrocknet bis auf 300 SUS bei 38°C(1OO°F) 5 % Cl), dried to 300 SUS at 38 ° C (100 ° F) 5
NaNO2 1,5NaNO 2 1.5
Wasser (entionisiert) 20,5Water (deionized) 20.5
Unter Vervrendung der folgenden Bestandteile wurde ein Schneidöl hergestellt:Using the following ingredients, a Cutting oil produced:
Bestandteil " Teile Component " parts
inaktives sulfuriertes Fett mit geringer Viskosität . 39,65 äthoxy liertes-Rizinusöl 16inactive sulfurized fat with low viscosity. 39.65 ethoxylated castor oil 16
709824/0936709824/0936
2 6 b 4 2 12 6 b 4 2 1
Amid von Diäthanolamin und Kokusnußfettsäure 16 Morpholinbiocid-Fungicid 0,15Amide of diethanolamine and coconut fatty acid 16 Morpholine Biocidal Fungicide 0.15
chloriertes' Methylstearat (20% Cl) 7,5chlorinated methyl stearate (20% Cl) 7.5
NaMO2 0,2NaMO 2 0.2
Wasser (entionisiert) 20,5Water (deionized) 20.5
Unter Verwendung der folgenden Bestandteile wurde ein aktives Schwefel-Schneidöl hergestellt:An active sulfur cutting oil was prepared using the following ingredients:
Bestandteil Teile hochsulfurierter Ester einer olefinischen Fettsäure 25,91 Harzsäure (Rosinsäure) 4 Ingredient parts highly sulphurized ester of an olefinic fatty acid 25.91 resin acid (rosin acid) 4
KOH . ' 0,22KOH. '0.22
neutralisiertes, verestertes, äthoxyliertes Rinususöl 13 äthoxyliertes Rizinusöl 4neutralized, esterified, ethoxylated rinus oil 13 ethoxylated castor oil 4
Amid von Diäthanolamin und Kokosnußfettsäure 13 Bioeid-Fungicid vom Morpho1in-Typ 3,87Amide of diethanolamine and coconut fatty acid 13 Bioeid fungicide of the morpho1in type 3.87
chloriertes Methylstearat - 7,5chlorinated methyl stearate - 7.5
Triäthanolamin 7Triethanolamine 7
NaNO2 · 1NaNO 2 · 1
Wasser (entsalzt.) ' 20,5Water (desalinated) '20.5
7 0 9 8 Ή / 0 9 3 67 0 9 8 Ή / 0 9 3 6
Unter Verwendung der folgenden Bestandteile wurde zu Vergleichszwecken ein Schneidöl auf Erdölbasis hergestellt, das außerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung liegt:A petroleum-based cutting oil was prepared using the following ingredients for comparison purposes within the scope of the present invention is:
Bestandteil Teile · Component parts
100 Sekunden-Naphthene1 81,84100 second naphthenes1 81.84
500 Sekunden-Naphthenö1 9,09500 second naphthenic oil 9.09
Schwefel 0,9Sulfur 0.9
sulfüriertes Terpen · 1,72sulphurized terpene x 1.72
viskoses sulfüriertes Specköl 4 .viscous sulphurised bacon oil 4.
chloriertes Wachs (65 % Cl) 0,45chlorinated wax (65 % Cl) 0.45
Polyisobutylen 2Polyisobutylene 2
Unter Verwendung der folgenden Bestandteile wurde ein anderes Schneidöl auf Erdölbasis hergestellt, das außerhalb des Rahmens der' vorliegenden Erfindung liegt und das su einer T-Jasserin-Öl-Emulsion emulgiert werden konnte, das jedoch in übrigen dem in Beispiel 1 beschriebenen Öl ähnelte:Another petroleum-based cutting oil that is out of frame was made using the following ingredients of the present invention and that of a T-jasserine oil emulsion could be emulsified, which, however, was similar in other respects to the oil described in Example 1:
709824/0936709824/0936
Bestandteil ; Teile Component ; Parts
neutrales 100 Sekunden-Paraffinöl 31,44100 second neutral paraffin oil 31,44
hochsulf urierter olefinischer Fettsäureester 9,65 x.highly sulphurated olefinic fatty acid ester 9.65 x .
Schwefel 0,19Sulfur 0.19
sulfuriertes Terpen 2,70sulfurized terpene 2.70
chloriertes Paraffin 0,43chlorinated paraffin 0.43
Natriumpetroleumsulfonat-Emulgator 15,44Sodium Petroleum Sulphonate Emulsifier 15.44
äthoxyliertes Rizinusöl 5,79ethoxylated castor oil 5.79
Amid von Diäthanolamin und Kokusnußfettsäure 9,65Amide of diethanolamine and coconut fatty acid 9.65
Harzsaure (Rosinsäure) 3Resin acid (rosin acid) 3
KOH. 0,47KOH. 0.47
NaNO2 1,45NaNO 2 1.45
Wasser (entionisiert) 19,79Water (deionized) 19.79
Die in den vorstehenden Beispielen beschriebenen Schneidöle wurden unter Verwendung einer Test-Schneidmaschine, bei der es sich um eine automatische 3,16 cm (1,25 inch)-Gewindeschneidmaschine mit einer Spindel Nr, 6yNew Britain Model 52jhandelte, getestet, die zur Herstellung eines ASTiI-Teils aus einem 2,54 cn (1 inch)-Stabmaterial verwendet wurde. Die Testbedingungen der Maschinenbearbeitung wurden so eingestellt, daß innerhalb eines ZeitraumesThe cutting oils described in the preceding examples were tested using a test cutting machine which was a 3.16 cm (1.25 inch) automatic thread cutting machine with a No. 6 spindle y New Britain Model 52j, which was used for Making an ASTiI part from 2.54 cn (1 inch) rod material was used. The machining test conditions were set so that within a period of time
7 0 9 8 24/ 09 387 0 9 8 24/09 38
- J* - ■ 26bi217- J * - ■ 26bi217
von 6 bis 8 Stunden (der normalen Arbeitszeit während einer Schicht) das Werkzeug brach. Der Werkzeugbruch ging auf das Auftreten eines oder mehrerer der nachfolgend angegebenen dre^L Gründe zurück:(1) übergroßer Abtrag an dem Teil, hervorgerufen durch eine übermäßige Werkzeugabnutzung, (2) zu geringer Abtrag an dem Teil, hervorgerufen durch eine Verschweißung des Metalls mit der Werlczeugschneidekante, und (3) Mangel in der Oberflächenbeschaffenheit des Teils, d. h. übermäßige Rauheit auf der Oberfläche des Teils.6 to 8 hours (normal working hours during a shift) the tool broke. The tool break went on that Occurrence of one or more of the following three ^ L Reasons back: (1) excessive wear on the part, caused due to excessive tool wear, (2) too little stock removal on the part caused by welding of the metal to the tool cutting edge, and (3) deficiency in the Surface finish of the part, d. H. excessive roughness on the surface of the part.
Für jedes Schneidöl wurden die Werkzeugzufuhr und die Spindalgeschwindigkeit der Maschine so eingestellt, daß eine kontinuierliche Bearbeitung von 6 bis 8 Stunden erfolgte, bevor das Werkzeug brach bzw. versagte. Die Produktionsgeschwindigkeit wurde dann ermittelt. Die Zufuhr und die Geschwindigkeit wurden so eingestellt, daß die höchstmögliche Geschwindigkeit der Produktion der Teile innerhalb der 6- bis 8-stünd:'-gen Bearbeitungsdauer für ein gegebenes Schneidöl erzielt wurde. Die Produktionsgeschwindigkeit ist ausgedrückt durch Teile pro Stunde oder, vorzugsweise, durch Sekunden pro Teil unter den maximalen Produktionsbedingungen, wie sie oben angegeben worden sind.For each cutting oil, the tool feed and spindle speed were set the machine to run for 6 to 8 hours of continuous processing before the Tool broke or failed. The production speed was then determined. The infeed and the speed were adjusted so that the highest possible speed of production of the parts was achieved within the 6- to 8-hour machining time for a given cutting oil. The production speed is expressed as parts per hour or, preferably, by seconds per part under the maximum production conditions, as indicated above.
709824/0936709824/0936
- }3r- - } 3r-
Dabei wurde gefunden, daß die Schneidöle die folgenden maximalen Schneidgeschv/indigkeiten ergaben:As a result, the cutting oils were found to have the following maximum cutting speeds resulted in:
Schneidöl Sekunden pro TeilCutting oil seconds per part
Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beisoiel 5 weniger als 11,8 mehr als 8,8 weniger als 11,8 weniger als 11,8 mehr als 19,5 weniger als 13,7 mehr als 11,8Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Example 5 less than 11.8 more than 8.8 less than 11.8 less than 11.8 more than 19.5 less than 13.7 more than 11.8
Patentansprüche:Patent claims:
709824/0936709824/0936
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Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |