RO125312B1 - Fluid de prelucrare a metalelor - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un fluid utilizat pentru prelucrarea suprafeţelor metalice. Fluidul conform invenţiei este constituit în greutate din: 0,05...0,5% alcooli graşi C12-C14 polietoxilaţi, 0,03...0,3% polimer acrilic, 0,5...1,5% glicoli, 30...35% trietanolamină, 0,1...1% 3-metil, 4 clor-fenol şi, în rest, până la 100%, apă demineralizată.

Description

Invenția se referă la un fluid de prelucrare a metalelor, care se prezintă sub forma unei soluții apoase limpezi la 20°C, realizat pe bază de agent de suprafață neionic, polialchilacrilat, glicoli și inhibitor de coroziune. Fluidul de prelucrare are capacitate ridicată de răcire și este utilizat la prelucrarea prin așchiere a suprafețelor metalice.

Este cunoscută importanța fluidelor de prelucrare în operații de strunjire, frezare, alezare, găurire, laminare, deoarece acestea măresc durabilitatea sculelor de prelucrare și conduc la rugozități reduse ale suprafețelor prelucrate. în procesul de prelucrare a suprafețelor metalice, fluidele de prelucrare au un rol multiplu: rol de lubrifiere prin reducerea forței de frecare între scula de prelucrare și suprafața supusă prelucrării, rol de răcire a suprafețelor aflate în contact, rol de spălare, prin preluarea șpanului rezultat în urma prelucrării suprafeței metalice, suspendarea acestuia și împiedicarea redepunerii sale pe suprafețele aflate în contact. Aceste fluide de prelucrare trebuie să asigure o bună protecție anticorosivă a piesei supuse prelucrării și a sculei de prelucrare, precum și împiedicarea dezvoltării microorganismelor aerobe și anaerobe la o utilizare îndelungată a sistemului coloidal.

în documentul R0121033 B1, se prezintă un lichid de răcire și lubrifiere, care poate fi folosit în diluție cu apa, la răcirea, lubrifierea și protecția anticorosivă a pieselor, în timpul operațiilor de prelucrări mecanice pe mașini-unelte. Lichidul de răcire și lubrifiere este constituit din 20...25% poliacrilat de trietanolamină, 1...2% metacrilat de trietanolamină, 2...3% tetraborat de trietanolamină, 8...8,5% monoetilenglicol, 3...4% trietanolamină, 0,45...0,5% aditivi uzuali și umectanți, de preferință, acid etilenfdiaminotetraacetic, persulfatde amoniu, salicilat de sodiu și minimum 54% apă.

De asemenea, în documentul R0103621, se face referire la o compoziție lubrifiantă hidrosolubilă, pentru prelucrarea metalelor prin așchiere, pe bază de soluție apoasă a unui copolimer al acrilamidei, care este constituită din 0,01... 1 % în greutate dintr-un polimer neionic cu masa moleculară 3-10⁶ u.a.m. sau copolimer anionic acrilamidă-acrilat de sodiu, obținut prin iradiere cu radiații gama, cu grad de anionicitate cuprins între 50 și 90%, masa moleculară între 2,5 și 7-10® u.a.m. și constanta Huggins între 0,02 și 0,4, 0 și 2,5% în greutate inhibitor de coroziune ales dintre polifosfat de sodiu, cromat de sodiu, alchilolamidă, acid boric, silicat de sodiu, octadecil amină, utilizați individual sau în amestec.

în funcție de materiile prime utilizate, fluidele de ungere și răcire pot fi clasificate astfel:

- fluide de prelucrare pe bază de uleiuri minerale, fără conținut de apă, care conduc la efecte bune de lubrifiere și protecție anticorosivă, dar au performanțe reduse de răcire;

- fluide de prelucrare emulsionabile, care conțin uleiuri minerale, surfactanți și alți aditivi. Surfactanții au rol multiplu: agent de udare și adsorbție pe suprafețe metalice, emulgator pentru reținerea în micele a particulelor de ulei din sistem, contribuind la lubrifiere;

- fluide de prelucrare semisintetice, cu conținut redus de ulei mineral (2...30%). cu conținut de emulgatori și alți aditivi;

- fluide de prelucrare sintetice - soluții apoase care conțin lubrifianți sintetici, inhibitori de coroziune, glicoli.

Fluidele de prelucrare pe bază de uleiuri minerale au o largă utilizare, dar prezintă unele dezavantaje, și anume: au capacitate redusă de răcire, viscozitate redusă, sunt inflamabile, prezența uleiurilor minerale conduce în timp la o degradare biologică, cu pierderea calităților de lubrifiere și apariția de substanțe corozive, separarea la temperaturi scăzute a fazei organice de apa de diluție.

Datorită acestor dezavantaje, se constată o reorientare a industriei către fluidele de prelucrare sintetice.

RO 125312 Β1

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în obținerea unui fluid pentru pre- 1 lucrarea metalelor, cu proprietăți tribologice avansate.

Fluidul de prelucrare a metalelor, conform invenției, este constituit din 0,05...0,5% 3 alcooli grași liniari sau ramificați cu o lungime a lanțului hidrocarbonat de 10...18 atomi de carbon și un lanț polietoxilat de 3... 12 moli oxid de etilenă, de preferat un amestec de alcooli 5 grașii C₁₂-C₁₄ polietoxilați cu un grad de etoxilare mai mic de 3...5 cu alcooli grași C₁₂-C₁₄ polietoxilați cu 10...12 moli oxid de etilenă, 0,03...0,3% polimer acrilic cu masa moleculară 7 cuprinsă între 4500 și 70.000, de preferat cu masa moleculară medie de până la 20.000, 0,5...1,5% glicoli aleși dintre propilenglicol, metildiglicol, propildiglicol sau polietilenglicoli cu 9 mase moleculare de 250... 1000, de preferat un amestec de propilenglicol cu polietilenglicoli,

30...35% trietanolamină, 0,1...1% 3-metil 4-clorfenol, și în rest până la 100% apă demine- 11 ralizată, procentele fiind în greutate.

Fluidul de prelucrare a metalelor, conform invenției, utilizat ca emulsie 2...5%,13 prezintă următoarele avantaje:

- bună stabilitate în timp;15

- o bună capacitate de ungere și răcire;

- nu este toxic, nu are acțiune negativă asupra sănătății umane și a mediului înconju- 17 rător, prin folosirea agenților de suprafață neionici cu grad înalt de biodegradabilitate;

- bune proprietăți anticorosive.19

Prezenta invenție se referă la un fluid de prelucrare cu capacitate de răcire ridicată, care înlătură dezavantajele existente în stadiul tehnicii, prin aceea că are un impact redus 21 asupra mediului înconjurător, având un grad mare de biodegradabilitate, iar la utilizare îndelungată emulsia nu este supusă biodeteriorării. în cadrul prezentei invenții se utilizează un 23 amestec sinergetic de agenți de suprafață, polimeri acrilici și solvenți specifici aleși astfel încât să asigure o capacitate ridicată de ungere și răcire a fluidului de prelucrare. 25

Valoarea de utilizare a lichidului de ungere și răcire cu capacitate de răcire ridicată este dată de capacitatea de protecție anticorosivă și caracteristicile tribologice ale produsului 27 la utilizare sub formă de soluție 2...5% în apă.

Capacitatea de protecție anticorosivă se determină cu testul Herbert, conform STAS 29 8464-80, prin care se evaluează corozivitatea sistemelor coloidale la interfața șpan de oțel placă de fontă FC20, timp de 24 h. 31

Proprietățile tribologice se determină la mașina cu patru bile. în principal, calitățile lubrifiante și antiuzură se determină prin aplicarea unor sarcini variabile într-un sistem cu 33 patru bile (plasate într-o cuvă cu fluidul de testat) dispuse într-un tetraedru echilateral, cu trei bile inferioare fixe și bila superioară mobilă. Bila superioară este solidară cu axul dis- 35 pozitivului. Mișcarea între bila superioară și cele trei bile fixe este de alunecare. Deoarece bilele sunt imersate în cuva cu fluid, în funcție de calitatea acestuia și de sarcina care acțio- 37 nează asupra sistemului, se formează pelicule de lichid mai mult sau mai puțin rezistente, care la finalul testului lasă o amprentă pe suprafața bilei superioare. Cu cât capacitatea de 39 ungere este mai mare, cu atât amprenta este mai mică. Durabilitatea peliculei este importantă pentru aprecierea efectului antiuzură, cu cât pelicula de lichid formată este mai rezis- 41 tentă, cu atât uzura este mai mică.

La încărcarea sistemului cu sarcini din ce în ce mai mari, se dezvoltă cantități din ce 43 în ce mai mari de căldură, și când aceasta nu mai poate fi preluată de fluid, pelicula se rupe, apare gripajul, care practic constă în sudarea bilelor. 45

Testele se efectuează cu ajutorul unor bile de rulmenți cu diametrul 12,7 mm, turația motorului 1450 rot/min, sarcina exterioară 1-650 kgf, volumul cuvei cu fluid 8 ml. 47

RO 125312 Β1

Capacitatea de ungere se evaluează prin determinarea calității peliculei de lichid (amprenta peliculei). Amprenta de uzură este urma lăsată de pelicula de lichid (soluție 2...5% în apă) supusă acțiunii unei forțe exterioare de 20 kgf, timp de 60 min.

Efectul antiuzură se determină prin măsurarea durabilității peliculei de lichid (soluție

2...5% în apă), măsurând sarcina maximă până la care nu apare gripajul, la încărcarea progresivă cu câte 10 kgf, timp de 10 s.

Capacitatea de răcire a soluției 2...5% în apă - se măsoară sarcina la care gripajul apare instantaneu.

Se dau în continuare două exemple de realizare a invenției.

Exemplul 1. într-un vas cu agitator se introduc 62 L apă demineralizată, după care se adaugă sub agitare 0,5 kg alcooli grași C₁₂-C₁₄ etoxilați 3 OE, 0,5 kg alcooli grași C₁₂-C₁₄ etoxilați 9 OE, 1,5 kg propilenglicol, 0,2 kg polimer acrilic cu masa moleculară 20000, 35 kg trietanolamină și 0,25 kg 3-metil 4-clorfenol. Amestecul se menține sub agitare timp de 3 h. Produsul se utilizează sub formă de soluție 3% în apă în operații de așchiere.

Caracteristici soluție 3% în apă	Valoare
Corozivitate pe placa de fontă conform testului Herbert	0/0-0
Diametrul amprentei de uzură, mm	3
Durabilitatea peliculei, kgf	400
Sarcina de gripaj instantaneu, kgf	450

Exemplul 2. într-un vas cu agitator se introduc 63 L apă demineralizată, după care se adaugă sub agitare 0,4 kg alcooli grași C₁₂-C₁₄ etoxilați 3 OE, 0,6 kg alcooli grași C₁₂-C₁₄ etoxilați 10 OE, 1 kg propilenglicol, 0,1 kg polimer acrilic cu masa moleculară 20000, 35 kg trietanolamină și 0,25 kg 3-metil 4-clorfenol. Amestecul se menține sub agitare timp de 22 h. Produsul se utilizează sub formă de soluție 3% în apă în operații de așchiere.

Caracteristici emulsie 3% în apă	Valoare
Corozivitate pe placa de fontă conform testului Herbert	0/0-0
Diametrul amprentei de uzură, mm	3
Durabilitatea peliculei, kgf	400
Sarcina de gripaj instantaneu, kgf	400

Claims (1)

1. Revendicare 1

   Fluid de prelucrare a metalelor, caracterizat prin aceea că este constituit din 3 0,05...0,5% alcooli grași liniari sau ramificați cu o lungime a lanțului hidrocarbonat de 10...18 atomi de carbon și un lanț polietoxilat de 3...12 moli oxid de etilenă, de preferat un amestec 5 de alcooli grașii C₁₂-C₁₄ polietoxilați cu un grad de etoxilare mai mic de 3...5 cu alcooli grași C₁₂-C₁₄ polietoxilați cu 10...12 moli oxid de etilenă, 0,03...0,3% polimer acrilic cu masa 7 moleculară cuprinsă între 4500 și 70.000, de preferat cu masa moleculară medie de până la 20.000, 0,5...1,5% glicoli aleși dintre propilenglicol, metildiglicol, propildiglicol sau poli- 9 etilenglicoli cu mase moleculare de 250...1000, de preferat un amestec de propilenglicol cu polietilenglicoli, 30...35% trietanolamină, 0,1 ...1 % 3-metil 4-clorfenol, și în rest până la 100% 11 apă demineralizată, procentele fiind în greutate.