[go: up one dir, main page]

RU2811649C1 - Cutting fluid concentrate for machining titanium alloys - Google Patents

Cutting fluid concentrate for machining titanium alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2811649C1
RU2811649C1 RU2023101949A RU2023101949A RU2811649C1 RU 2811649 C1 RU2811649 C1 RU 2811649C1 RU 2023101949 A RU2023101949 A RU 2023101949A RU 2023101949 A RU2023101949 A RU 2023101949A RU 2811649 C1 RU2811649 C1 RU 2811649C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concentrate
titanium
cutting fluid
coolant
castor oil
Prior art date
Application number
RU2023101949A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Николаевич Романюк
Леонид Михайлович Акулович
Леонид Ефимович Сергеев
Кирилл Леонидович Сергеев
Сергей Александрович Войнаш
Виктория Александровна Соколова
Юлия Александровна Щепочкина
Евгений Юрьевич Ремшев
Светлана Геннадьевна Лопарева
Дмитрий Владимирович Лопарев
Андрей Николаевич Сиротенко
Владимир Николаевич Маликов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2811649C1 publication Critical patent/RU2811649C1/en

Links

Abstract

FIELD: cutting fluids and their concentrates.
SUBSTANCE: concentrate of cutting fluid has been proposed for mechanical processing of difficult-to-machine materials, consisting of titanium and titanium alloy, containing triethanolamine soap of synthetic fatty acids of the C7-C9 fraction (15.0-18.0 wt.%), oleic acid (4.0 -6.0 wt.%), sodium nitrite (0.5 wt.%), glycol (3.0 wt.%) and water (46.5-61.5 wt.%), according to the invention, the concentrate additionally contains castor oil (16.0-26.0 wt.%).
EFFECT: simultaneous increase in corrosion resistance and durability of cutting tools by improving the performance characteristics of the inventive concentrate.
1 cl, 3 tbl

Description

Большую роль в технике, в частности в машиностроении, выполняет титан и его сплавы. В первую очередь, это связано с его высокой механической прочностью и коррозионной стойкостью. Одним из важнейших преимуществ титана является то, что он имеет меньшую плотность по сравнению с другими металлами, но в тоже время может работать при высоких температурах, что позволяет уменьшить массу использованных деталей до 25% по сравнению с остальными черными и цветными металлами и сплавами.Titanium and its alloys play a major role in technology, in particular in mechanical engineering. First of all, this is due to its high mechanical strength and corrosion resistance. One of the most important advantages of titanium is that it has a lower density compared to other metals, but at the same time it can work at high temperatures, which makes it possible to reduce the weight of parts used by up to 25% compared to other ferrous and non-ferrous metals and alloys.

В современном машиностроении титан и его сплавы широко применяется как замена конструкционных материалов и требуют тщательного подбора эффективных составов смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и технологии их приготовления и применения. Использование на различных операциях новых многокомпонентных СОЖ может решить проблему повышения стойкости режущего инструмента при обработке данного материала и его сплавов.In modern mechanical engineering, titanium and its alloys are widely used as a replacement for structural materials and require careful selection of effective compositions of cutting fluids (cutting fluids) and technology for their preparation and use. The use of new multicomponent coolants in various operations can solve the problem of increasing the durability of cutting tools when processing this material and its alloys.

Настоящее изобретение относится к СОЖ и их концентратам, используемым для механической обработки труднообрабатываемых материалов (титана и титановых сплавов), и может быть использовано в машиностроительной и других отраслях промышленности.The present invention relates to coolants and their concentrates used for mechanical processing of difficult-to-cut materials (titanium and titanium alloys), and can be used in mechanical engineering and other industries.

Уровень техникиState of the art

Известна СОЖ, содержащая (авторское свидетельство СССР №1597379, С10М 173/02, дата публикации 07.10.1990) триэтаноламин 2,0-5,0, бура 0,5-1,0, тринатрийфосфат 1,0-2,0, сульфированное касторовое масло 4,0-5,0, хвойный концентрат 1,0-2,0, хлорид натрия 7,0-10,0, сульфат цинка 0,01-0,1, глицерин 10,0-20,0 и воду остальное. Недостатком данной СОЖ является трудности утилизации отработанной жидкости, а также содержание в своем состава сульфата цинка, что может нанести серьезный вред здоровью человека.A coolant is known containing (USSR author's certificate No. 1597379, S10M 173/02, publication date 10/07/1990) triethanolamine 2.0-5.0, borax 0.5-1.0, trisodium phosphate 1.0-2.0, sulfonated castor oil 4.0-5.0, pine concentrate 1.0-2.0, sodium chloride 7.0-10.0, zinc sulfate 0.01-0.1, glycerin 10.0-20.0 and water rest. The disadvantage of this coolant is the difficulty of recycling the waste liquid, as well as the content of zinc sulfate in its composition, which can cause serious harm to human health.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению изобретения является концентрат СОЖ, использующийся для механической обработки металлов резанием (патент на изобретение РФ №2236439, МПК С10М 173/00, дата публикации 20.09.2004), содержащий продукт взаимодействия олеиновой и борной кислот с алканоламином в среде минерального масла 56,0-62,0, полиоксиэтилированный спирт 3,5-4,5, касторовое масло 0,2-0,4, гликоль 3,0-7,0, нитрит натрия 2,5-3,5, оксиэтилированный н-бутиловый спирт 8,0-11,0 и воду остальное. Недостатком известного концентрата СОЖ является большое содержание нитрита натрия и недостаточную биостойкость.The closest analogue to the claimed technical solution of the invention is a coolant concentrate used for mechanical processing of metals by cutting (RF patent for invention No. 2236439, IPC S10M 173/00, publication date 09.20.2004), containing the product of the interaction of oleic and boric acids with alkanolamine in an environment mineral oil 56.0-62.0, polyoxyethylated alcohol 3.5-4.5, castor oil 0.2-0.4, glycol 3.0-7.0, sodium nitrite 2.5-3.5, ethoxylated n-butyl alcohol 8.0-11.0 and water the rest. The disadvantage of the known coolant concentrate is the high content of sodium nitrite and insufficient biostability.

Задача, решаемая изобретением - повышение устойчивости к коррозии заявленной СОЖ и стойкости режущих инструментов, а также технологических возможностей использования СОЖ.The problem solved by the invention is to increase the corrosion resistance of the stated coolant and the durability of cutting tools, as well as the technological capabilities of using coolant.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Поставленная задача достигается тем, что концентрат СОЖ для механической обработки труднообрабатываемых материалов (титана и титановых сплавов), включает триэтаноламиновое мыло синтетических жирных кислот фракции С79, олеиновую кислоту, нитрит натрия, глиголь и воду, отличающийся тем, что концентрат дополнительно содержит касторовое масло, мас. %:This task is achieved by the fact that the coolant concentrate for mechanical processing of difficult-to-machine materials (titanium and titanium alloys) includes triethanolamine soap of synthetic fatty acids of the C 7 -C 9 fraction, oleic acid, sodium nitrite, glycol and water, characterized in that the concentrate additionally contains castor oil, wt. %:

триэтаноламиновое мыло синтетических жирных кислот фракции С79 triethanolamine soap of synthetic fatty acids of fraction C 7 -C 9 15,0-18,015.0-18.0 олеиновая кислотаoleic acid 4,0-6,04.0-6.0 нитрит натрияsodium nitrite 0,50.5 гликольglycol 3,03.0 касторовое маслоCastor oil 16,0-26,016.0-26.0 водаwater 46,5-61,546.5-61.5

Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в одновременном повышении устойчивости к коррозии и стойкости режущих инструментов путем улучшения эксплуатационных характеристик заявляемого концентрата.The technical result achieved by the claimed invention is to simultaneously increase the corrosion resistance and durability of cutting tools by improving the performance characteristics of the claimed concentrate.

Для реализации изобретения использованы следующие вещества.The following substances were used to implement the invention.

В качестве синтетических жирных кислот используются синтетические жирные кислоты фракции С79 по ГОСТ 23239-89, выделенные ректификацией или кубовой дистилляцией «сырых» жирных кислот, получаемых окислением твердого или смеси твердого и жидкого (не более 30% на смесь) парафинов.Synthetic fatty acids of the C 7 -C 9 fraction according to GOST 23239-89 are used as synthetic fatty acids, isolated by rectification or vat distillation of “crude” fatty acids obtained by oxidation of solid or a mixture of solid and liquid (no more than 30% per mixture) paraffins.

В качестве глиголя был использован полиэтиленгликоль низкомолекулярный 400 (ПЭГ-400), который является гидрофильной основой и связующим веществом в составе СОЖ.Low molecular weight polyethylene glycol 400 (PEG-400), which is a hydrophilic base and a binder in the coolant, was used as glycol.

Масло касторовое выпускается согласно ГОСТ 6757-96 и является безопасным при работе и имеет хорошую температурную и коллоидную стабильность.Castor oil is produced in accordance with GOST 6757-96 and is safe to use and has good temperature and colloidal stability.

Нитрит натрия выпускается согласно ГОСТ 19906-74 и является ингибитором коррозии.Sodium nitrite is produced in accordance with GOST 19906-74 and is a corrosion inhibitor.

Олеиновая кислота техническая выпускается по ГОСТ 7580-91 или ТУ 9145-172-4731297-94 марки Б и является эмульгатором.Technical oleic acid is produced in accordance with GOST 7580-91 or TU 9145-172-4731297-94 grade B and is an emulsifier.

Предложенное соотношение компонентов позволяет получить готовый продукт высокими эксплуатационными свойствами и наименьшими затратами.The proposed ratio of components allows us to obtain a finished product with high performance properties and the lowest costs.

Приготовление заявленного концентрата СОЖ осуществляют следующим образом. В реактор, снабженный мешалкой и термометром, заливается касторовое масло и нагревается до 110°С. В дальнейшем при постоянном механическом перемешивании добавляется олеиновая кислота и триэтаноламиновое мыло синтетических жирных кислот. Выдерживается в течение 1-1,5 часа, в процессе которого добавляются последующие компоненты. После загрузки всех компонентов реакционная смесь продолжает перемешиваться не менее 2 часов при температуре окружающей среды. Время перемешивания зависит от объема образца и мощности перемешивающего устройства.The preparation of the claimed coolant concentrate is carried out as follows. Castor oil is poured into a reactor equipped with a stirrer and thermometer and heated to 110°C. Subsequently, oleic acid and triethanolamine soap of synthetic fatty acids are added with constant mechanical stirring. Aged for 1-1.5 hours, during which subsequent components are added. After loading all components, the reaction mixture continues to stir for at least 2 hours at ambient temperature. The mixing time depends on the volume of the sample and the power of the mixing device.

Заявляемые концентраты СОЖ представляют собой маслянистые жидкости светло-коричневого цвета, легко разбавляются как технической, так и водопроводной водой при температуры 20-30°С с образованием полупрозрачных растворов. Для обработки металлов, в частности титановых сплавов, использовали 7%-ный раствор концентрата в воде.The claimed coolant concentrates are light brown oily liquids that are easily diluted with both technical and tap water at a temperature of 20-30°C to form translucent solutions. For processing metals, in particular titanium alloys, a 7% solution of concentrate in water was used.

Данные рабочие растворы обладают достаточными антикоррозионными свойствами, а рН находится в пределах 8,5-9,5. При хранении в течение длительного времени не наблюдается процесс расслаивания.These working solutions have sufficient anti-corrosion properties, and the pH is in the range of 8.5-9.5. When stored for a long time, no delamination process is observed.

Для сравнительных испытаний приготовили составы заявленного концентрата СОЖ, химические составы и физико-химические свойства которого представлены в таблицах 1 и 2.For comparative tests, compositions of the claimed coolant concentrate were prepared, the chemical compositions and physicochemical properties of which are presented in Tables 1 and 2.

В таблице 2 представлены физико-химические свойства заявленных составов концентратов СОЖ.Table 2 presents the physicochemical properties of the declared compositions of coolant concentrates.

Испытания известного и предлагаемых составов СОЖ выполнялись на таком виде обработки как сверление. Используемый материал - титановый сплав ВТ6. Оборудование - сверлильный станок СН-16, сверла - сталь Р6М5 различного диаметра. Подача СОЖ - свободным поливом.Tests of the known and proposed coolant compositions were carried out on a type of processing such as drilling. The material used is VT6 titanium alloy. Equipment - drilling machine SN-16, drills - R6M5 steel of various diameters. Coolant supply - free watering.

Оценивалась стойкость режущего инструмента по принятому отношению количества отверстий, полученных одним и тем же диаметром для предлагаемых образцов, сравнительно с прототипом.The durability of the cutting tool was assessed by the accepted ratio of the number of holes obtained with the same diameter for the proposed samples, in comparison with the prototype.

Результаты экспериментов представлены в таблице 3.The experimental results are presented in Table 3.

Анализ таблицы 3 показывает, что предлагаемые составы №2 и 3 СОЖ по сравнению с остальными и прототипом повышают износостойкость режущего инструмента в 1,3-1,8 раза для различных диаметров режущих инструментов.Analysis of Table 3 shows that the proposed compositions No. 2 and 3 of the coolant, compared with the others and the prototype, increase the wear resistance of the cutting tool by 1.3-1.8 times for different diameters of the cutting tools.

К преимуществам предлагаемых составов СОЖ следует отнести использование касторового масла, которое обеспечивает снижение коэффициента трения и уменьшения адгезии, вследствие чего осуществляется повышение долговечности режущего инструмента. Следует отметить несложную технологию приготовления заявленного состава СОЖ, которая может быть осуществлена на действующем оборудовании и на доступном сырье, а также стабильность при хранении и отсутствие осадка.The advantages of the proposed coolant compositions include the use of castor oil, which reduces the coefficient of friction and reduces adhesion, resulting in an increase in the durability of the cutting tool. It should be noted the simple technology for preparing the stated composition of the coolant, which can be carried out on existing equipment and available raw materials, as well as storage stability and the absence of sediment.

Claims (2)

Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки труднообрабатываемых материалов, представляющих собой титан и титановый сплав, содержащий триэтаноламиновое мыло синтетических жирных кислот фракции С79, олеиновую кислоту, нитрит натрия, гликоль и воду, отличающийся тем, что концентрат дополнительно содержит касторовое масло, мас. %:Concentrate of cutting fluid for mechanical processing of difficult-to-machine materials, consisting of titanium and titanium alloy, containing triethanolamine soap of synthetic fatty acids of the C 7 -C 9 fraction, oleic acid, sodium nitrite, glycol and water, characterized in that the concentrate additionally contains castor oil , wt. %: триэтаноламиновое мыло синтетических жирных кислот фракции С79 triethanolamine soap of synthetic fatty acids of fraction C 7 -C 9 15,0-18,015.0-18.0 олеиновая кислотаoleic acid 4,0-6,04.0-6.0 нитрит натрияsodium nitrite 0,50.5 гликольglycol 3,03.0 касторовое маслоCastor oil 16,0-26,016.0-26.0 водаwater 46,5-61,546.5-61.5
RU2023101949A 2023-01-27 Cutting fluid concentrate for machining titanium alloys RU2811649C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2811649C1 true RU2811649C1 (en) 2024-01-15

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU654671A1 (en) * 1976-12-01 1979-03-30 Казахский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Автомобильного Транспорта Hydraulic brake fluid
RU1822197C (en) * 1991-02-25 1995-09-20 Научно-исследовательский институт нефтепереработки "МАСМА" Coolant-lubricant liquid concentrate for mechanical treatment of metals
RU2255965C2 (en) * 2003-08-18 2005-07-10 Сайдаков Юрий Николаевич Lubricant-and-coolant concentrate for metal working
RU2770304C1 (en) * 2021-07-26 2022-04-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т.С. Мальцева" Lubricant-cooling liquid concentrate for magnetic-abrasive processing of metals

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU654671A1 (en) * 1976-12-01 1979-03-30 Казахский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Автомобильного Транспорта Hydraulic brake fluid
RU1822197C (en) * 1991-02-25 1995-09-20 Научно-исследовательский институт нефтепереработки "МАСМА" Coolant-lubricant liquid concentrate for mechanical treatment of metals
RU2255965C2 (en) * 2003-08-18 2005-07-10 Сайдаков Юрий Николаевич Lubricant-and-coolant concentrate for metal working
RU2770304C1 (en) * 2021-07-26 2022-04-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т.С. Мальцева" Lubricant-cooling liquid concentrate for magnetic-abrasive processing of metals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106318586B (en) A kind of multi-purpose semi-synthetic metal working fluid and preparation method thereof
EP0069960B1 (en) Machining fluid of water soluble type using organic surfactants
DE977489C (en) Oil-free, aqueous liquid for metal cutting
RU1383779C (en) Concentrate of lubricant and cooling liquid for machining metals
EP0984827B1 (en) Microemulsions
RU2811649C1 (en) Cutting fluid concentrate for machining titanium alloys
CN105001966B (en) A kind of aluminium and aluminum alloy cutting fluid
CN108517251A (en) A kind of aqueous, environmental protective cutting fluid and preparation method
CS212712B2 (en) Emulsion for metal machining processes
CN101418248B (en) Method for preparing multi-purpose metal processing lubricant
US2628197A (en) Metalworking lubricant
JPH05505806A (en) Esters and liquids containing them
RU2810840C2 (en) Cutting fluid for metal machining
RU1822197C (en) Coolant-lubricant liquid concentrate for mechanical treatment of metals
AU628454B2 (en) Synthetic metalworking fluid
SU1011675A1 (en) Cutting fluid concentrate for metal machining
SU1162866A1 (en) Processing liquid concentrate for grinding materials
SU1366525A1 (en) Coolant concentrate for mechanical treatment of metals
RU2192951C2 (en) Method for cooling tool
SU1384608A1 (en) Cutting fluid for machining of metals
Didmanidze et al. Tribo-characteristics of promising cutting fluids for metal cutting
RU2708084C1 (en) Lubricant-coolant for mechanical processing of metals
RU2109036C1 (en) Concentrate of lubricating and cooling liquid for machining metals
RU2080357C1 (en) Technological lubricant for mechanical metal working
SU709668A1 (en) Lubricating cooling liquid for mechanical treatment of metals