Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для литья под давлением цветных сплавов

 

Изобретение относится к смазочно- охлаждаемым жидкостям для литья под давлением цветных сплавов, преимущественно при производстве отливок из магниевых и алюминиевых сплавов. Смазочно-охлаждающая жидкость имеет следующий состав, мас. %: минеральное масло с температурой вспышки 270-280 °С, кинематической вязкостью 150 мм/с при 50 °С 33,0-35,0; олеиновая кислота 10,0-14,0; триэтаноламин 6,5-8,0; тиомочевина 2,0-2,5; катапин 2,0-2,5; полиоксиэтиленовый эфир алкилфенолов 9,0-10,0; полисилоксановая жидкость 1,0-1,4; мыла щелочных металлов синтетических жирных кислот C₅-C₆ 2,0-2,5 ; вода - остальное. Совместное содержание поверхностно-активных веществ олеиновой кислоты и триэтаноламина улучшает антифрикционные свойства, щелочные мыла и полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола повышают смазочное действие смазки. Тиомочевина выполняет роль противозадирного компонента. Такой состав смазочно-охлаждающей жидкости позволяет повысить стойкость пресс- формы при литье отливок магниевых сплавов в среднем до 10000 шт. 1 табл.

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям для литья под давлением цветных сплавов, преимущественно при производстве отливок из магниевых и алюминиевых сплавов.

Известна смазочно-охлаждающая жидкость для литья под давлением цветных сплавов, которая имеет следующий состав, мас.%: экстракт послефенольной очистки масел 6,0-80,0; талловое масло из лиственной древесины 2,0-12,0; гидроксид щелочного металла 0,3-3,0; алифатические спирты С₃-С₅ 0,1-2,0; вода остальное [1].

Неомыляемые вещества таллового масла представлены спиртами терпенового ряда, например лабдановым, абиетиновой и изокумароновой структуры. Карбоновые кислоты в талловом масле представлены как предельными (С₁₅-С₂₄), так и непредельными (линолевая, линоленовая, генэйкозановая, олеиновая, изолинолевая и др.) соединениями. Окисленные вещества - скваленом, геранилгераниолом и 18-норизопимаринолом.

Данная смазка при температуре 400^оС начинает термодеструктироваться с образованием прочного углеродного каркаса, который не разрушается до 900-1000^оС.

Однако недостатком такой смазки является неравномерное распределение термодеструктированного слоя, что ведет к формированию дефектов на пресс-форме, количество которых растет с увеличением циклов работы, в конечном счете приводят к выходу пресс-формы из строя.

Наиболее близким к изобретению является концентрат, используемый после разбавления водой в качестве смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) для литья под давлением алюминиевых сплавов на основе минерального масла, добавки для улучшения смазывающих и эксплуатационных свойств [2].

Однако испытания в производственных условиях показали, что данный концентрат смазочно-охлаждающей жидкости при сравнительно небольшом цикле работы (5-8 тыс. отливок) не обеспечивает стойкости пресс-форм. На поверхности инструмента появляются задиры и налипания металла.

Максимально достигаемая стойкость пресс-форм при литье отливок из магниевого сплава в среднем составляет 10000 шт.

При использовании СОЖ, приготовленной по минимальному пределу концентраций, стойкость пресс-формы достигает 10000 отливок, при этом происходит сильное загрязнение поверхности пресс-формы и отливок. Использование данного состава по максимальному пределу концентраций не дает преимуществ по смазочным свойствам и ведет к еще большему загрязнению инструмента и обрабатываемого металла. Смазочные свойства СОЖ оценивали по количеству отливок, при котором на поверхности пресс-формы и изделия появляются неспаи, задиры и загрязнения. Кроме того использование таких концентраций приводит к большому расходу смазки.

С целью повышения стойкости пресс-формы за счет смазывающих свойств смазочно-охлаждающей жидкости для литья под давлением предложен концентрат следующего состава, мас.%: Минеральное масло с температурой вспышки 270-280^оС, кинематической вязкостью 150 мм² с при 50^оС 39,0-35,0; Олеиновая кислота 10,0-14,0 Триэтаноламин 6,4-8,0 Тиомочевина 2,0-2,5 Катопин 2,0-2,5 Полиоксиэтиленовый эфир алкилфенолов 9,0-10,0 Полисилоксановая жидкость 1,0-1,4 Мыла щелочных ме- таллов синтетических жирных кислот с С₅-С₆ 2,0-2,5 Вода Остальное Для приготовления концентрата может быть использовано авиационное масло МС-20 с температурой вспышки 270-280^оС и кинематической вязкостью 150 мм²/с при 50^оС, полиоксиэтиленовые эфиры алкилфенолов, которые входят в состав ОП-7 и ОП-10, полисилоксановая жидкость марки ПМС-200А или ПЭС-3, натриевые или калиевые мыла синтетических жирных кислот с С₅-С₆, получаемые окислением нефтяного парафина кислородом воздуха в присутствии катализатора.

В разработанном концентрате СОЖ тиомочевина выполняет роль противозадирного компонента. Для тиомочевины характерна химическая модификация поверхности обрабатываемого металла с образованием слоев, обладающих пониженной прочностью. Температура химической модификации металлов при использовании тиомочевины приблизительно равна 200^оС.

Совместное присутствие поверхностно-активных веществ олеиновой кислоты и триэтаноламина оказывает эмульгирующее действие в системе вода - масло (масло - вода) и улучшает антифрикционные свойства СОЖ. Эмульсионная стабильность смазки повышается при введении натриевого (калиевого) мыла СЖКи полиоксиэтиленового эфира алкилфенола (ОП-7, ОП-10). Кроме того щелочные мыла СЖК и полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола повышают смазочное действие смазки вследствие модификации поверхностей металлов свободными радикалами, образующимися вследствие воздействия на эти добавки высоких температур. Катапин выступает в смазочном составе как бактерицидная добавка.

Использование в СОЖ авиационного масла МС-20 увеличивает смазывающие свойства смазочной композиции благодаря высокой критической температуре разрушения масляной пленки, равной 210^оС.

Использование авиационного масла МС-20 в концентрате ниже 33 мас.% ухудшает смазывающие свойства СОЖ, выше 35 мас.% приводит к загрязнению пресс-форм. Снижение концентрации олеиновой кислоты ниже 10 мас.%, триэтаноламина 6,5 мас.%, полиоксиэтиленового эфира алкилфенолов 9,0 мас.% и мыла СЖК 2 мас.% приводит к ухудшению стабильности СОЖ и появлению задиров и неспаев на пресс-форме. При уменьшении количества тиомочевины ниже 2,0 мас. % приводит к ухудшению противозадирных свойств СОЖ. Концентрация катапина менее 2,0 мас.% приводит к биологической нестабильности смазки и потере ее смазывающей активности. Снижение концентрации полиметилсилоксановой жидкости до 0,5 мас.% приводит к загрязнению пресс-формы. Увеличение количества авиационного масла МС-20 свыше 35 мас.%, олеиновой кислоты больше 14 мас. % , триэтаноламина 8 мас.%, тиомочевины 2,5 мас.%, катапина 2,5 мас.%, полиоксиэтиленового эфира алкилфенолов и мыла щелочного металла СЖК2,5 мас.% во всех случаях приводит к загрязнению пресс-формы при сохранении хороших смазывающих свойств.

Увеличение содержания силоксановой жидкости сверх 1,4 мас.% приводит к ухудшению смазывающих свойств СОЖ.

П р и м е р 1 . Для приготовления смазочно-охлаждающей жидкости используют авиационное масло МС-20 ГОСТ 21743-76, олеиновую кислоту, триэтаноламин, тиомочевину ГОСТ 6344-73, полиоксиэтиленовые эфиры алкилфенолов (ОП-7) ГОСТ 8433-57, натриевое или калиевое мыло СЖКГОСТ 8622-57, катапин, полиметилсилоксановую жидкость ПМС-200А. Для приготовления 1000 г концентрата-смазки берут 330,0 г авиационного масла и в нем растворяют 140 г олеиновой кислоты. В полученный раствор добавляют полисилоксановую жидкость. Далее 20,0 тиомочевины растворяют в 100,0 воды, отдельно растворяют в 1000,0 воды 20,0 натриевого мыла СЖКи в остальном количестве воды (89,0) растворяют ОП-7. Полученные растворы сливают и в эту смесь добавляют 20,0 катапина и 80,0 триэтаноламина. Все тщательно перемешивают до однородного состояния. Полученную смесь небольшими порциями вводят при перемешивании в раствор авиационного масла и олеиновой кислоты.

Получен концентрат СОЖ состава, мас.%: Масло авиационное МС-20 33,0 Олеиновая кислота 14,0 Триэтаноламин 8,0 Тиомочевина 2,0 Катапин 2,0 ОП-7 9,0 Полисилоксановая жид- кость ПМС-200А 1,1 Натриевое мыло СЖК 2,0 Вода до 100,0 Полученный концентрат смазочно-охлаждающей жидкости перед применением разбавляют водой в 100 раз. После разбавления СОЖ имеет следующий состав, мас. % : Масло авиационное МС-20 0,33 Олеиновая кислота 0,14 Триэтаноламин 0,08 Тиомочевина 0,02 Катапин 0,02 ОП-7 0,09 Полисилоксановая жидкость ПМС-200А 0,011 Натриевое мыло СЖК 0,02 Вода до 100,0
Составы смазок приведены в таблице. Оценку эффективности полученных смазок проводят на горячекамерных машинах литья под давлением "IDRA" при литье деталей типа корпус бинокля из сплава МЛ-5. Испытания проводят при следующих условиях. Температура жидкого металла 640-650^оС, температура поверхности пресс-формы 130-180^оС, давление прессования 200-220 атм.

Смазывающие свойства СОЖ определяют визуально по наличию задиров, неспаев, налипаний и загрязнений.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Результаты испытаний показали, что состав СОЖ позволяет повысить стойкость пресс-форм и использовать при литье детали из магниевых сплавов.

Формула изобретения

КОНЦЕНТРАТ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ, включающий минеральное масло, добавки для улучшения смазывающих свойств и добавки, улучшающие эксплуатационные свойства, отличающийся тем, что, с целью увеличения стойкости пресс-форм, он содержит минеральное масло с температурой вспышки 270 - 280^oС и кинематической вязкостью порядка 150 мм² / с при 50^oС , он дополнительно содержит олеиновую кислоту, в качестве добавки для улучшения смазывающих свойств содержит тиомочевину, в качестве добавок, улучшающих эксплуатационные свойства, - полисилоксановую жидкость, катапин и в качестве добавок, выполняющих упомянутые свойства, триэтаноламин, мыла щелочных металлов синтетических жирных кислот с С₃ - С₆ и полиоксиэтиловый эфир алкилфенолов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Минеральное масло - 33,0 - 35,0
Олеиновая кислота - 10,0 - 14,0
Триэтаноламин - 6,5 - 8,0
Тиомочевина - 2,0 - 2,5
Катапин - 2,0 - 2,5
Полиоксиэтиловый эфир алкилфенолов - 9,0 - 10.0
Полисилоксановая жидкость - 1,0 - 1,4
Мыла щелочных металлов синтетических жирных кислот C₅ - C₆ - 2,0 - 2,5
Вода - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3