RU2115699C1 - Aqueous cutting liquid concentrate for mechanical treatment of metals (variants) - Google Patents

Abstract

FIELD: technological agents for mechanical treatment of metals. SUBSTANCE: aqueous cutting liquid concentrate comprises, wt.%: higher fatty acids, 10-50; triethanol amine, 15-50; hydroxy containing component which includes glycols or polyethylene glycol, 10-50; synthetic fatty acid C₁₀-C₁₆ fractions, 0.5-3.0; and boric acid alkanol amine reaction product, 10-50. Concentrate contains 4-40% of water and 0.1-0.4 wt.% of foam suppressor. Cutting liquids based on said concentrates make it possible to increase resistance of cutting tools and improve quality of the treated surface. EFFECT: improved lubricating properties of the claimed compositions of cutting liquids. 3 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим технологическим средствам, а именно, к водным смазочно-охлаждающим жидкостям (COЖ) для обработки металлов резанием на металлообрабатывающих предприятиях различных отраслей машиностроения. The invention relates to lubricating-cooling technological means, namely, to aqueous lubricating-cooling liquids (coolant) for processing metals by cutting at metal processing enterprises of various engineering industries.

Известны концентраты для приготовления COЖ, используемых при механической обработке металлов, представляющие собой эмульсии и водные растворы активных компонентов [3]. Однако такие COЖ сложны в изготовлении, обладают недостаточно высокими смазочными способностями. Known concentrates for the preparation of coolants used in the machining of metals, which are emulsions and aqueous solutions of active components [3]. However, such coolants are difficult to manufacture, have insufficiently high lubricity.

Прототипом изобретения является концентрат водной смазочно-охлаждающей жидкости [1], содержащий высшие жирные кислоты, триэтаноламин, соль циклогексиламина и синтетических жирных кислот фракции C₁₀-C₁₃ и гидроксилсодержащий компонент при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Высшие жирные кислоты - 10-50
Триэтаноламин - 15-60
Соль циклогексиламина и синтетических жирных кислот фракции C₁₀-C₁₃ - 15-60
Гликоли - 10-50
Кроме того, для удобства дальнейшего использования концентрата в виде приготовленных из него рабочих водных растворов, а также для удобства перевозок в концентрат может быть добавлена вода в количестве 4-40% и пеногаситель в количестве 0.05-0.15%.The prototype of the invention is an aqueous cutting fluid concentrate [1] containing higher fatty acids, triethanolamine, a salt of cyclohexylamine and synthetic fatty acids of fraction C ₁₀ -C ₁₃ and a hydroxyl-containing component in the following ratio, wt.%:
Higher fatty acids - 10-50
Triethanolamine - 15-60
Salt of cyclohexylamine and synthetic fatty acids of fraction C ₁₀ -C ₁₃ - 15-60
Glycols - 10-50
In addition, for the convenience of further use of the concentrate in the form of working aqueous solutions prepared from it, as well as for the convenience of transportation, water in an amount of 4-40% and antifoam in an amount of 0.05-0.15% can be added to the concentrate.

Однако этот концентрат при использовании его, например, при токарной обработке не позволяет сохранить стойкость режущего инструмента в достаточной степени и получить поверхность обработки высокого качества. Кроме того, концентрат содержит довольно дорогие и дефицитные компоненты, например, соль циклогексиламина и синтетических жирных кислот фракции C₁₀-C₁₃, что затрудняет его производство.However, this concentrate, when used, for example, during turning, does not allow maintaining the resistance of the cutting tool to a sufficient degree and obtaining a high-quality machining surface. In addition, the concentrate contains rather expensive and scarce components, for example, a salt of cyclohexylamine and synthetic fatty acids of the C ₁₀ -C ₁₃ fraction, which complicates its production.

Изобретение решает задачу создания концентрата, из которого могла бы быть получена COЖ, обеспечивающая достаточную стойкость режущего инструмента, улучшенное качество обрабатываемой поверхности. Кроме того, изобретение позволяет расширить ассортимент применяемых для механической обработки водных COЖ, используя для их получения доступные и недорогие компоненты. The invention solves the problem of creating a concentrate from which coolant could be obtained, providing sufficient resistance to the cutting tool, improved quality of the processed surface. In addition, the invention allows to expand the range used for machining aqueous coolant, using available and inexpensive components to obtain them.

Это может быть достигнуто при содержании в концентрате водной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов высших жирных кислот, триэтаноламина, гидроксилсодержащего компонента, в качестве которого он содержит гликоли, синтетические жирные кислоты фракции C₁₀-C₁₆ и продукт взаимодействия борной кислоты с алканоламинами при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Высшие жирные кислоты - 10-50
Триэтаноламин - 15-50
Гликоли - 10-50
Синтетические жирные кислоты фракции C₁₀-C₁₆ - 0.5-3.0
Продукт взаимодействия борной кислоты с алканоламинами - 10-50
Такой же технический результат при несколько улучшенной стойкости инструмента может быть достигнут при использовании концентрата водной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащего высшие жирные кислоты, триэтаноламин, гидроксилсодержащий компонент, в качестве которого в отличие от первого варианта концентрат содержит полиэтиленгликоль, синтетические жирные кислоты фракции C₁₀-C₁₆ и продукт взаимодействия борной кислоты с алканоламинами при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Высшие жирные кислоты - 10-50
Триэтаноламин - 15-50
Полиэтиленгликоль - 10-50
Синтетические жирные кислоты фракции C₁₀-C₁₆ - 0.5-3.0
Продукт взаимодействия борной кислоты с алканоламинами при 95-105^oC - 10-50
Оба варианта концентрата COЖ для удобства дальнейшего использования концентрата в виде приготовленных из него рабочих водных растворов, а также для удобства перевозок могут дополнительно содержать воду в количестве 4-40% и пеногаситель в количестве 0.1-0.4 мас.%.This can be achieved when the concentrate contains an aqueous cutting fluid for machining metals of higher fatty acids, triethanolamine, a hydroxyl-containing component, in which it contains glycols, synthetic fatty acids of the C ₁₀ -C ₁₆ fraction and the product of the interaction of boric acid with alkanolamines at the following ratio of components, wt.%:
Higher fatty acids - 10-50
Triethanolamine - 15-50
Glycols - 10-50
Synthetic fatty acids fraction C ₁₀ -C ₁₆ - 0.5-3.0
The product of the interaction of boric acid with alkanolamines - 10-50
The same technical result with a slightly improved tool life can be achieved by using an aqueous lubricant-cooling fluid concentrate for machining metals containing higher fatty acids, triethanolamine, a hydroxyl-containing component, which, unlike the first option, the concentrate contains polyethylene glycol, synthetic fatty acids fractions C ₁₀ -C ₁₆ and the product of the interaction of boric acid with alkanolamines in the following ratio of components, wt.%:
Higher fatty acids - 10-50
Triethanolamine - 15-50
Polyethylene glycol - 10-50
Synthetic fatty acids fraction C ₁₀ -C ₁₆ - 0.5-3.0
The product of the interaction of boric acid with alkanolamines at 95-105 ^o C - 10-50
Both versions of the coolant concentrate for the convenience of further use of the concentrate in the form of working aqueous solutions prepared from it, as well as for ease of transport, may additionally contain 4-40% water and antifoam in the amount of 0.1-0.4 wt.%.

Для приготовления концентратов были использованы гликоли, а именно: этиленгликоль - ГОСТ 19710-83, диэтиленгликоль - ГОСТ 10136-77, триэтиленгликоль ТУ 6-01-864-78, полигликоли очищенные, представляющие собой раствор гликолей в воде с массовой долей 75-90% - ТУ 6-15-1761-94, или по второму варианту полиэтиленгликоли, а именно: ПЭГ-4 - ТУ 6-06-147-82, ПЭГ-9 - ТУ 6-14-714-79, ПЭГ-1З - ТУ 6-14-909-80. В качестве жирных кислот использованы миристиновая кислота - ТУ 6-09-3841, олеиновая кислота - ГОСТ 7580-81, стеариновая кислота - ГОСТ 9119-60, триэтаноламин - ТУ 6-02-916-84, синтетические жирные кислоты фракции C₁₀-C₁₆ - ТУ 6-05-02-028-75, продукт взаимодействия борной кислоты с алканоламинами (в дальнейшем продукт взаимодействия) при 95-105^oC (эфир борной кислоты с алканоламинами СТП 00148843-002-94), при этом продукт может быть получен путем взаимодействия борной кислоты - ГОСТ 18704-78 с моноэтаноламином - ТУ 6- 02-915-84 или с диэтаноламином - ТУ 6-09-2652-91 или с триэтаноламином - ТУ 6-02-916-79 при 95-105^oC. Кроме того, может быть использован кремнийорганический пеногаситель, например, ПГКО-1001 ТУ 600657 63441-64-92.For the preparation of concentrates, glycols were used, namely: ethylene glycol - GOST 19710-83, diethylene glycol - GOST 10136-77, triethylene glycol TU 6-01-864-78, purified polyglycols, which are a solution of glycols in water with a mass fraction of 75-90% - TU 6-15-1761-94, or the second version of polyethylene glycols, namely: PEG-4 - TU 6-06-147-82, PEG-9 - TU 6-14-714-79, PEG-1Z - TU 6-14-909-80. As fatty acids, myristic acid - TU 6-09-3841, oleic acid - GOST 7580-81, stearic acid - GOST 9119-60, triethanolamine - TU 6-02-916-84, synthetic fatty acids of fraction C ₁₀ -C ₁₆ - TU 6-05-02-028-75, the product of the interaction of boric acid with alkanolamines (hereinafter the reaction product) at 95-105 ^o C (boric acid ester with alkanolamines STP 00148843-002-94), while the product can be obtained by reacting boric acid - GOST 18704-78 with monoethanolamine - TU 6-02-915-84 or diethanolamine - TU 6-09-2652-91 or with triethanolamine - TU 6-02 -916-79 at 95-105 ^o C. In addition, can be used silicone defoamer, for example, PGO-1001 TU 600657 63441-64-92.

Концентрат COЖ готовят путем механического смешивания всех компонентов при перемешивании до получения однородной массы при нагревании до 60-70^oC. Для работы используют 2-5%-ные водные растворы концентрата.The coolant concentrate is prepared by mechanical mixing of all components with stirring until a homogeneous mass is obtained when heated to 60-70 ^o C. For work using 2-5% aqueous solutions of the concentrate.

Составы концентратов были использованы для приготовления 2%-ных растворов COЖ и испытаны при точении стали 20ХНЗА на токарном станке 16К20 инструментом Т15К6 при скорости резания 6 м/с, подаче 0.2 мм/об, глубине резания 1 мм. Оценивались стойкость инструмента и шероховатость обработанной поверхности. Стойкость режущего инструмента определялась при износе по задней поверхности h_з= 0.6 мм. Шероховатость обработанной поверхности определялась на профилометре 296.The concentrate compositions were used to prepare 2% coolant solutions and were tested with 20KhNZA steel turning on a 16K20 lathe with a T15K6 tool at a cutting speed of 6 m / s, a feed of 0.2 mm / rev, and a cutting depth of 1 mm. The tool life and surface roughness were evaluated. The resistance of the cutting tool was determined by wear on the back surface h _s = 0.6 mm. The roughness of the treated surface was determined on a profilometer 296.

Результаты испытаний по оценке 2%-ных растворов концентратов, приведенных в табл. 1, приведены в табл. 2. The test results for the evaluation of 2% solutions of concentrates are given in table. 1 are given in table. 2.

Как видно из табл. 2, предлагаемые составы и соотношение компонентов позволяют повысить стойкость режущего инструмента и улучшить качество обработанной поверхности по сравнению с прототипом, что доказывает высокие смазывающие свойства данных составов COЖ. Добавление в состав концентрата воды производят из соображений удобства хранения и перевозок концентратов COЖ. Так, использование концентратов с меньшим содержанием воды приводит к тому, что концентрат неудобно разливать в емкости, а с большим - к тому, что концентрат будет занимать больший объем, что потребует дополнительной тары для его перевозок. Для удобства использования и приготовления COЖ добавляют пеногаситель, количество которого выбирают из того, что при использовании концентрата с меньшим содержанием пеногасителя происходит большое образование пены, а большее количество пеногасителя не влияет на процесс пенообразования, поэтому увеличение количества нецелесообразно. As can be seen from the table. 2, the proposed compositions and the ratio of the components can improve the durability of the cutting tool and improve the quality of the machined surface in comparison with the prototype, which proves the high lubricating properties of these compositions coolant. The addition of water to the concentrate is made for reasons of storage and transportation of coolant concentrates. So, the use of concentrates with a lower water content leads to the fact that the concentrate is inconvenient to pour in containers, and with a large one - to the fact that the concentrate will occupy a larger volume, which will require additional containers for its transportation. For ease of use and preparation of coolant, an antifoam is added, the amount of which is selected from the fact that when using a concentrate with a lower antifoam content, large foam formation occurs, and a larger amount of antifoam does not affect the foaming process, so an increase in the amount is impractical.

Claims (2)

1. Концентрат водной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий высшие жирные кислоты, триэтаноламин, гидроксилсодержащий компонент, в качестве которого он содержит гликоли, отличающийся тем, что концентрат дополнительно содержит синтетические жирные кислоты фракции С₁₀ - С₁₆ и продукт взаимодействия борной кислоты с алканоламинами при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Высшие жирные кислоты - 10 - 50
Триэтаноламин - 15 - 50
Триэтаноламин - 15 - 50
Гликоли - 10 - 50
Синтетические жирные кислоты фракции С₁₀ - С₁₆ - 0,5 - 3,0
Продукт взаимодействия борной кислоты с алканоламинами - 10 - 50
2. Концентрат по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 4 - 40% воды и 0,1 - 0,4 мас.% пеногасителя.1. The concentrate of an aqueous cutting fluid for machining metals, containing higher fatty acids, triethanolamine, a hydroxyl-containing component, in which it contains glycols, characterized in that the concentrate additionally contains synthetic fatty acids of fraction C ₁₀ - C ₁₆ and the reaction product of boric acids with alkanolamines in the following ratio of components, wt.%:
Higher fatty acids - 10 - 50
Triethanolamine - 15 - 50
Triethanolamine - 15 - 50
Glycols - 10 - 50
Synthetic fatty acids of fraction C ₁₀ - C ₁₆ - 0.5 - 3.0
The product of the interaction of boric acid with alkanolamines - 10 - 50
2. The concentrate according to claim 1, characterized in that it additionally contains 4 to 40% water and 0.1 to 0.4 wt.% Antifoam. 3. Концентрат водной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий высшие жирные кислоты, триэтаноламин и гидроксилсодержащий компонент, отличающийся тем, что в качестве гидроксилсодержащего компонента концентрат содержит полиэтиленгликоль и дополнительно содержит синтетические жирные кислоты фракции С₁₀ - С₁₆ и продукт взаимодействия борной кислоты с алканоламинами при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Высшие жирные кислоты - 10 - 50
Триэтаноламин - 15 - 50
Полиэтиленгликоль - 10 - 50
Синтетические жирные кислоты фракции С₁₀ - С₁₆ - 0,5 - 3,0
Продукт взаимодействия борной кислоты с алканоламинами - 10 - 50
4. Концентрат по п.3, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 4 - 40% воды и 0,1 - 0,4 мас.% пеногасителя.3. A concentrate of an aqueous cutting fluid for machining metals containing higher fatty acids, triethanolamine and a hydroxyl-containing component, characterized in that the concentrate contains polyethylene glycol as a hydroxyl-containing component and additionally contains synthetic fatty acids of fraction C ₁₀ - C ₁₆ and the product of boric interaction acids with alkanolamines in the following ratio of components, wt.%:
Higher fatty acids - 10 - 50
Triethanolamine - 15 - 50
Polyethylene glycol - 10 - 50
Synthetic fatty acids of fraction C ₁₀ - C ₁₆ - 0.5 - 3.0
The product of the interaction of boric acid with alkanolamines - 10 - 50
4. The concentrate according to claim 3, characterized in that it additionally contains 4 to 40% water and 0.1 to 0.4 wt.% Antifoam.

Images