RU2440407C1

RU2440407C1 - Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов

Info

Publication number: RU2440407C1
Application number: RU2010123945/04A
Authority: RU
Inventors: Игорь Андреевич Тимошин (RU); Игорь Андреевич Тимошин; Дмитрий Сергеевич Королев (RU); Дмитрий Сергеевич Королев
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2012-01-20

Abstract

Использование: в области механической обработки металлов резанием, шлифованием и давлением конструкционных сталей, а также очистки цеховых, складских помещений и мытья рук цеховых рабочих, обслуживающего персонала. Сущность: жидкость содержит в мас.%: гидроокись натрия 4,14-4,16, гидроокись калия 1,15-1,17, фосфорноватистокислый кальций 0,16-0,18, канифоль сосновая 0,87-0,89, вода до 100. Технический результат - получение экологически чистого состава и улучшение показателей обработки металлов. 2 табл.

Description

Изобретение относится к области механической обработки металлов резанием, шлифованием и давлением конструкционных сталей, а также очистки цеховых, складских помещений и мытья рук цеховых рабочих, обслуживающего персонала.

К настоящему времени известно достаточно большое количество смазывающих, охлаждающих жидкостей для механической обработки металлов.

Наиболее близким решением из уровня техники по технической сути к заявленному является состав смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) для механической обработки, содержащий следующие компоненты, (мас.%): продукт термической обработки канифоли при 130-135°С моноэтаноламином 1-1,5; вода 98,5-99 (авторское свидетельство СССР №1384609, C10N 30/06, 1988 г.).

Водный раствор на основе термически обработанной канифоли при 130-135°С моноэтаноламином при данном соотношении, повышает стойкость инструмента и улучшает качество обработки металлов.

Однако недостатком данного состава СОЖ является применение экологически вредных веществ (моноэтаноламин - 2-ой класс опасности), переходящих в газовую фазу в процессе резания, что вызывает заболевание кожи рук и дыхательных путей рабочих, а также требует сложных способов утилизации, что резко увеличивает стоимость СОЖ.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является получение более эффективного и экологически чистого состава СОЖ при сохранении ее качественных характеристик в процессе механической обработки.

Поставленная задача решается за счет того, что смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, согласно изобретению, дополнительно содержит гидроокись натрия, гидроокись калия, фосфорноватистокислый кальций, канифоль сосновую и воду в следующем соотношении, мас.%:

- гидроокись натрия 4,14-4,16

- гидроокись калия 1,15-1,17

- фосфорноватистокислый кальций 0,16-0,18

- канифоль сосновая 0,87-0,89

- вода до 100

Рассмотренный экологически чистый состав растворов критических и эффективных масс фаз, каждый химический элемент состава стремится к 0, образуя при этом ионную атмосферу, плотность которой формируют короткоживущий ион гидроаксония, данного рода физический эффект необходим затем для того, чтобы со скоростью, близкой к скорости звука, растворять высокомолекулярную массу, которая затем могла бы образовывать устойчивые экологически чистые комплексы критического состава. Предоставленное в формуле изобретения соотношение компонентов (мас.%) необходимо для создания критического состояния, при котором взаимная растворимость компонентов становится неограниченной.

Был проведен ряд экспериментов для определения соотношения компонентов (мас.%), при котором наблюдается полная растворимость компонентов раствора, что свидетельствует о достижении раствором критического состояния. Результаты экспериментов приведены в табл.1.

Таблица 1
№ п/п опыта	Состав раствора, мас.%	Результат
1	- гидроокись натрия - 4,10-4,11	Химическая реакция с выпадением осадка. Не достигнуто критическое состояние.
	- гидроокись калия - 1,10-1,12
	- фосфорноватистокислый кальций - 0,12-0,13
	- канифоль сосновая - 0,85-0,86
	- вода - до 100.
2	- гидроокись натрия - 4,12-4,13	Химическая реакция с выпадением осадка. Не достигнуто критическое состояние.
	- гидроокись калия - 1,13-1,14
	- фосфорноватистокислый кальций - 0,14-0,15
	- канифоль сосновая - 0,86-0,865
	- вода - до 100.
3	- гидроокись натрия - 4,14-4,16	Полная растворимость компонентов раствора. Критическое состояние р-ра.
	- гидроокись калия - 1,15-1,17
	- фосфорноватистокислый кальций - 0,16-0,18
	- канифоль сосновая - 0,87-0,89
	- вода - до 100.
4	- гидроокись натрия - 4,17-4,18	Химическая реакция с выпадением осадка. Не достигнуто критическое состояние.
	- гидроокись калия - 1,18-1,19
	- фосфорноватистокислый кальций - 0,19-0,20
	- канифоль сосновая - 0,87-0,89
	- вода - до 100.
5	- гидроокись натрия - 4,19-4,22	Химическая реакция с выпадением осадка. Не достигнуто критическое состояние.
	- гидроокись калия - 1,20-1,22
	- фосфорноватистокислый кальций - 0,21-0,22
	- канифоль сосновая - 0,9-0,91
	- вода - до 100.

Эксперимент №3 из табл.1 наглядно демонстрирует, что заявленный состав химических реагентов находится в так называемой критической точке растворимости, где взаимная растворимость компонентов раствора становится неограниченной. Причем, как показали эксперименты, критическая точка максимальной растворимости компонентов находится в достаточно узком диапазоне.

Заявленная СОЖ может быть получена различными известными способами, например нижеуказанным. В качестве исходных веществ применяются:

- натрия гидроокись по ГОСТ 4328-77 (техническая);

- калия гидроокись по ГОСТ 24363-80 (техническая);

- кальций фосфорноватистокислый по ГОСТ 11678-75 (технический);

- вода питьевая холодная по ГОСТ 6709-72

- канифоль сосновая (техническая)

Изначально необходимо приготовить навески исходных веществ, г

- натрия гидроокись 41,5±0,1

- калия гидроокись 11,6±0,1

- кальция фосфорноватистокислого 2,7±0,1

- канифоль сосновая 8,8±0,1.

Указанные количества веществ приведены ориентировочно для синтеза 10 л состава.

Затем в стеклянную емкость вместимостью 2 л высыпать навеску гидроокиси натрия, влить мерным цилиндром 1 л воды и перемешать до полного растворения навески. В полученный раствор высыпать навеску гидроокиси калия, перемешать до полного растворения навески, вылить раствор в канистру вместимостью 10-20 л и разбавить раствор водой до 8 л.

Далее в стеклянную емкость вместимостью 2 л высыпать навеску фосфорноватистокислого кальция, влить мерным цилиндром 1 л воды, перемешать и вылить полученный раствор в канистру с раствором гидроокисей натрия и калия. Довести объем раствора водой до 10 л в данной таре.

Из канистры по п.2. взять 50 мл состава и поместить в него 0.5 г канифоли, которая должна мгновенно раствориться, а раствор окраситься в желтый цвет. Если такого быстрого растворения канифоли не произошло, то необходимо проверить вес реактивов по п.2 на соответствие ГОСТам, а переходы 1 и 2 повторить, контролируемый состав утилизировать.

Состав в количестве 50 мл, прошедший испытание на скорость растворения, вылить в канистру по п.2., а канистру закрыть.

В канистру по п.2. высыпать навеску канифоли по пункту 2 и перемешать.

Из канистры по п.5. налить 10-15 мл состава и замерить показатель преломления, который должен находиться в пределах 1.3345-1,3450, что соответствует критическому составу 35 г/л с.

На инструментальном заводе проводились испытания СОЖ с заявленным составом на различных технологических операциях, например таких, как обработка металлов резанием и шлифование. Проведенные испытания показали высокую эффективность СОЖ и отсутствие вредных испарений в процессе обработки.

Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, мас.(%) (заявленная)	Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, мас.(%) (по прототипу)
гидроокись натрия 4,14-4,16	продукт термической обработки канифоли при 130-135°С
гидроокись натрия 4,14-4,16	моноэтаноламином 1-1,5
гидроокись калия 1,15-1,17	вода 98,5-99
фосфорноватистокислый кальций 0,16-0,18
канифоль сосновая 0,87-0,89
вода до 100

Результаты экспериментов по обработке металлов, приведенные в таблице 2, свидетельствуют, что предлагаемый способ дезактивации образцов в сравнении с прототипом обладает существенными преимуществами:

- позволяет эффективно обрабатывать металл, при этом улучшая экологичность процесса обработки;

- значения показателя шероховатости поверхности по данным табл.2 показывают, что эффективность обработки металлов СОЖ с заявленным составом выше.

В таблице 2 приведены результаты обработки

Таблица 2
№ п/п	Шероховатость, мкм	Обработка металла с применением патентуемой СОЖ	Обработка металла с применением СОЖ-прототипа
1	1,75	1,20	1,25
2	1,77	1,22	1,26
3	1,73	1,19	1,23
4	1,7	1,19	1,24
5	1,8	1,23	1,28

Таким образом, полученная смазочно-охлаждающая жидкость более эффективна и ее состав экологически чист при сохранении качественных характеристик в процессе механической обработки изделий

Claims

Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая гидроокись натрия, отличающаяся тем, что он дополнительно содержит гидроокись калия, фосфорноватистокислый кальций, канифоль сосновую и воду в следующем соотношении, мас.%:
гидроокись натрия 4,14-4,16 гидроокись калия 1,15-1,17 фосфорноватистокислый кальций 0,16-0,18 канифоль сосновая 0,87-0,89 вода до 100