Ершова К.С.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ НА ПРОИЗВОДСТВАХ *
Аннотация:
в работе представлен анализ используемых на современном рынке смазочно-охлаждающих жидкостей. Представлена их классификация, проведен анализ составов. Также приведен усреднённый состав жидкостей и их возможная опасность
Ключевые слова:
СОЖ, минеральные масла, пеногаситель, эмульсии свойства
УДК 10167.66
Ершова К.С.
магистрант кафедры «Химическая технология и промышленная экология»
Самарский государственный технический университет
(г. Самара, Россия)
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫХ НА ПРОИЗВОДСТВАХ
Аннотация: в работе представлен анализ используемых на современном рынке смазочно-охлаждающих жидкостей. Представлена их классификация, проведен анализ составов. Также приведен усреднённый состав жидкостей и их возможная опасность.
Ключевые слова: СОЖ, минеральные масла, пеногаситель, эмульсии свойства.
В большинстве случаев смазка СОЖ находится в области контакта между резцом и стружкой, а также в контакте резца и заготовки. Это обусловлено способностью вещества вступать в химическое, физическое и физико-химическое взаимодействие с поверхностями зоны контакта и формировать на них химические, физические или физико-химические пленки. В зависимости от процесса резки такие пленки могут быть сформированы одновременно или по отдельности. Физические и химические плёнки обычно называют предельными плёнками. Их толщина варьируется от нескольких единиц до нескольких десятков нанометров. Сопротивление сдвигу выше, чем у гидродинамических пленок. В случае образования гидродинамических смазочных пленок при резке металлов (например, при обработке меди на низких скоростях) поверхности трения разделяются слоем СОЖ в несколько микрон или более. Здесь вязкость соединения имеет первостепенное значение и должна быть оптимальной. Иногда вязкость может быть компенсирована серо-, хлоро- или фосфорсодержащими присадками [1,2].
Применение смазочно-охлаждающих жидкостей оказывает благоприятное воздействие на процесс резки металлов, значительно уменьшая износ режущего инструмента, повышая качество обработанной поверхности и снижая расход энергии. Смазочно-охлаждающие жидкости уменьшают коэффициент наружного трения (смазочное действие); облегчают процесс пластических деформаций и тем самым уменьшают потребляемую мощность (молекулы поверхностного активного вещества, проникая в микротрещины, создают расклинивающее действие) и снижают нагрев в зоне резка (охлаждающее действие). Применение смазочно-охлаждающих жидкостей препятствует также образованию нароста у режущей кромки инструмента и способствует удалению стружки и абразивных частиц из зоны резки.
Смазочно-охлаждающие жидкости должны обладать антикоррозионными свойствами, быть нетоксичными и достаточно устойчивыми при хранении и эксплуатации. Они делятся на следующие группы:
- жидкости, обладающие только охлаждающими свойствами; к ним относится вода, смешанная с антикоррозионным раствором (1 – 1,5% кальцинированной соды и мыла);
- жидкости, обладающие охлаждающими и частично смазывающими свойствами, – вода, поверхностно-активные (0,1 – 1% олеиновой, стеариновой кислоты или их соли) и антикоррозионные вещества;
- эмульсии и прозрачные растворы водорастворимых масел. Эти жидкости имеют охлаждающие и частично смазывающие свойства. К таким жидкостям, в частности, относится спиртовой эмульсол, состоящий из 7% олеиновой кислоты, 10% канифоли, 4% раствора каустической соды, 2,5-4% спирта, остальное -индустриальное масло 12;
- жидкости, обладающие смазочными и частично охлаждающими свойствами, - минеральные масла (например, сульфофрезол – осеренное масло, содержащее в качестве активизированной добавки 1,5 (1,7% серы).
Сейчас существует разделение смазочно-охлаждающих жидкостей на классы в соответствии с их составом и физико-химическими свойствами и на группы в соответствии с областью применения.
Классы смазочно-охлаждающих жидкостей:
- водные: эмульсионные, полусинтетические;
- масляные: нефтяные, синтетические масла и их смеси, расплавы металлов, солей и других веществ;
Группы смазочно-охлаждающих жидкостей по назначению: массовые, специальные.
Авторы [3] разработали СОЖ для механической обработки металлов, которая содержит воду, продукт взаимодействия гидроксида Na с жирными кислотами и отличается тем, что она дополнительно содержит триэтаноламин, кальцинированную соду, тринатрийфосфат, биоцид, противопенную присадку. Концентрат синтетической СОЖ [4] для механической обработки металлов, содержащий воду, алканоламин, неионогспное ПАВ, отличается от известного тем, что в качестве алканоламина употребляется триэтаноламин (30-55%) и дополнительно синтетические жирные кислоты фракции С7~С9 (20-30%), этилцеллозольв (8-14%) и алкилсалицилаг Са (0,5-3%).
Разработана СОЖ «Гретерол» [17], состоящая из продукта взаимодействия NaOH с жирными кислотами в среде оксиэтилированных 6 и 10 молями оксида этилена моноизононилфенолов 0,2-13%, триэтаноламина 0,3-15, Na2C0 30,05-2,5, противопенной присадки 0,001-1%, вода - остальное. Предлагаемый в работе [5] концентрат СОЖ содержит гликолей 10-50%, высших жирных кислот 10-55, триэтаноламина 15-60, соли циклогексиламина и синтетических жирных кислот фракции С10-С13 - 15-60%.
Для удобства хранения, перевозок и упрощения технологии приготовления водного раствора концентрата СОЖ в него может быть добавлена вода в количестве I 40 % и пеногаситель 0,05-0,15%. В литературе [6] приводится концентрат водной СОЖ, состоящий из высших жирных кислот 10-15%, триэтаноламина 15-20%, гидроксилсодержащего компонента. В качестве гидроксилсодержащего компонента концентрат содержит гликоли п полиэтиленгликоль 10 - 50%, а также синтетические жирные кислоты фракции С10 - С16 - 0,5-3% и продукт взаимодействия борной кислоты с алканоламииами 10-50%. Концентрат может содержать 4-40% воды и 0,1-0,4% пеногасителя.
Рассматривается синтетический концентрат ГРЕТЕРОЛ для приготовления СОЖ на водной основе и ее эксплуатационные свойства. Отличительной особенностью данного концентрата является то, что он не содержит минеральных масел, хлорсодержащих присадок, а также NaNО2. Наличие и нем жирных кислот, ПАВ, ингибиторов коррозии, бактерицидной присадки и других органических и неорганических веществ придает СОЖ высокие эксплуатационные свойства, практически по всем показателям.
Была получена СОЖ «УСОТС-1», содержащая асидола 0,9-2,5%, нафтеновых кислот 1-3,1, этилендиамина 0,1-0,4%, вода - остальное.
На основе синтетических нафтеновых кислот (СНК) синтезирована СОЖ [22]. Синтез проводился в следующих условиях: в реакционную колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником, капельной воронкой, помещали 4,4 г СНК, 98 г ортофосфорной кислоты, 160 г сульфонола, 20 г моноэтаноламина, 20 г глицерина. При сильном перемешивании смесь нагревали до 40-50 °С, после чего порциями в течение 1 ч добавляли раствор КОН (640 г) и моноэтаноламина (585 г), температура реакции при этом поднималась до 50-60 °С. Полученная вязкая композиция темно-коричневого цвета представляла собой комплексную соль СНК.
Таким образом в качестве поверхностно-активных веществ широко применяются соли органических кислот, в частности соли жирных кислот, которые, в свою очередь, обладают отличными смазывающими свойствами. Доступность жирных кислот в виде их смеси - синтетических жирных кислот (российские), в животном жире или рапсовом масле (отечественные) в виде глицеридов жирных кислот (как сырье для получения жирных кислот) или мыл индивидуальных жирных кислот (например, олеиновые) - на отечественном рынке открывает широкие перспективы для создания на их основе новых рецептур СОЖ.
Исходя из приведенных выше рецептур, можно графически представить обобщенный состав СОЖ. На рис. 1 представлен графический обобщенный групповой состав СОЖ, включающий полный набор необходимых компонентов, которые в концентрате СОЖ или в ее рабочем растворе находятся в гомогенном эмульгированном состоянии.
где 1 – минеральные масла, водорастворимые полимеры;
2 – ПАВ;
3 – ингибиторы коррозии (нитрит натрия);
4 – ингибиторы коррозии (триэтаноламины);
5 – противоизносостойкие присадки (тринатрийфосфат);
6 – бактерицидные присадки.
Рисунок 3 – Графическое изображение группового состава СОЖ
Назначение минерального масла и водорастворимых полимеров состоит в том, что тонкая пленка, образующаяся на поверхности обработанной детали, инструмента или станочного оборудования, защищает их от коррозии. Нитрит натрия и триэтаноламин выполняют роль ингибиторов коррозии, а фосфат натрия - противоизносостойкой добавки. Поверхностно-активные вещества переводят в эмульгированное состояние в воде указанные выше компоненты. Бактерицидные присадки служат для уничтожения микроорганизмов (аэробные и анаэробные бактерии, грибы, штаммы), жизнедеятельность которых ухудшает эксплуатационные качества СОЖ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Номер журнала Вестник науки №6 (63) том 4
Ссылка для цитирования:
Ершова К.С. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ НА ПРОИЗВОДСТВАХ // Вестник науки №6 (63) том 4. С. 878 - 884. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/9286 (дата обращения: 19.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+