Краткий анализ работ по созданию новых СОТС

В настоящее время опробованы и предложены в качест­ве СОТС для обработки металлов резанием сотни рецептур из различных неорганических и органических соединений. Все эти средства можно квалифицировать по двум основным признакам. По общности их физико-химических свойств, определяемых агрегативным состоянием, составом, структурой и свойствами составных компонентов и по назначению (вид операции, обрабатываемый металл).

В металлообработке применяется в основном СОТС на масляной и водной основах. Масляные СОТС нашли применение в промышленности благодаря высоким смазываю­щим и смачивающим свойствам. Наибольшее распро­странение в качества СОТС получили индустриальные нефтя­ные масла, дизтопливо, керосин их смеси, осерненные масла (сульфофрезол), а также их композиции. Функциональные свойства масляных СОТС обычно улучшают путем введения в них присадок: серо и фосфорсодержащие соединения; жир­ные кислоты; спирты; аминоспирты и другие длинноцепочные соединения с полярной группой на конце.

К недостаткам масляных СОТС относится низкая охла­ждающая способность и дефицитность масел. Использование масляных СОТС требует применение предохранительных и от­сасывающих устройств, препятствующих образованию и нако­плению масляного тумана. При абразивной обработке масло недостаточно эффективно удаляет продукты обработки и кроме этого на финишных операциях теряется большое количество масел, скипидара, олеиновой кислоты и других продуктов. Это приводит к удорожанию технологического процесса, загрязне­нию окружающей среды, увеличению пожароопасности. Вместе с тем, масла все еще достаточно широко применяются, так как отсутствуют эффективные аналоги на водной основе. В настоящее время доля масляных СОТС в общем объеме их производства составляет примерно 30%.

По сравнению с масляными, среды на водной основе вы­годно отличаются доступностью, высокой охлаждающей спо­собностью и пожаробезопасностью. Среди них наиболее широ­кое распространение нашли водные растворы неорганических и органических веществ. Такие составы имеют ряд не­удобств - низкие смазывающие свойства, высокая коррозионная активность, недостаточная стабильность растворов; в некото­рых случаях эти СОТС оказывают разрушающее воздействие на бакелитовую связки шлифовальных кругов. Они мо­гут быть небезопасны из-за образования токсичных компонен­тов или многократного превышения в результате выра­ботки допустимых концентраций ингибиторов коррозии, в ча­стности, нитрита натрия. Некоторые недостатки СОТС на водной основе обычно уменьшают путем введения в их состав органических водорастворимых ПАВ. СОТС такого типа применяют практически на всех операциях металлообработки.

В последнее время в промышленности находят все более широкое применение различного рода эмульсии, содержащие соли нафтеновых кислот. В качестве эмульгаторов для СОТС запатентовано большое количество солей аминов или аминоспиртов и органических кислот. Появилось также много сообщений об использовании в качестве компонентов СОТС спиртов - полиэтиленгликолей.

Все более широкое распространение получают синтети­ческие и полусинтетические СОТС, которые по сравнению с эмульсиями обладают рядом преимуществ. Их применение приводит к уменьшению расхода дефицитных масел, уменьша­ется загрязненность стоков нефтепродуктами и загазованности воздуха аэрозолями и продуктами разложения присадок. Син­тетические СОТС более универсальны по сравнению с СОТС других классов, они обладают длительным, а в ряде случае практически неограниченным сроком службы, менее чувстви­тельны к жесткости воды, повышают стойкость инструмента по сравнению с эмульсиями. Водные растворы синтетических СОТС имеют вязкость, близкую к вязкости воды, благодаря чему они нашли широкое применение при абразивной обработ­ке чугунов, легированных и сложнолегированных сталей. Сма зочные свойства синтетических СОТС можно регулировать до­бавками соответствующих компонентов: олигомеры; соедине­ния, содержащие серу, хлор, фосфор; трибополимеризующиеся мономеры. Вместе с тем, в последнее время поя­вилось немало сведений об их разрушающем действии на лако­красочные покрытия станков и самое главное, что сущест­венно ограничивает их применение, это то, что синтетические СОТС вымывают смазку в узлах трения станков.

Синтетический СОТС производятся в виде концентрата, содержащего следующие группы веществ: водорастворимые олигомеры или ПАВ (базовый компонент); ингибиторы корро­зии; бактерициды; противозадирные, противоизносные, анти­пенные и другие присадки. Содержание химических веществ в концентрате достигает 50...70%, остальное вода. Концентрат при использовании разбавляют водой до необходимой рабочей концентрации. Основные требования к компонентам синтетиче­ских СОТС - многофункциональность, совместимость как в концентратах (физическая), так и в рабочих составах (технологическая), совместимость со смазочными материалами и гидравлическими жидкостями станка, низкие пенообразую-щие и коррозионные свойства, отсутствие токсичности, устой­чивость к биопоражению.

Одной из важных характеристик СОТС является уровень ее коррозионной агрессивности по отношению к черным и цветным металлам. В качестве антикоррозионных и одновре­менно антифрикционных присадок широко применяются соли жирных кислот с числом углеродных атомов С₁₂ -С₁₇ иС₁₇-С₃₀ , алканоламиновые соли нафтеновых кислот, ами­нокислоты, кислые моно- или диэфиры, кислоты или щелочи простого эфира полиэтиленгликоля, а также смеси этих кислот с кислотами жирного ряда, трехосновные карбоновые ки­слоты с числом углеродных атомов 10 и более, или их натрие­вые, калиевые, магниевые, кальциевые соли, эфиры и лактоны, продукты конденсации полиэтилена и поликарбоновые кислоты. Вместе с тем, антикоррозионные свойства этих присадок часто бывают недостаточными для полной защиты. Поэтому в композицию обычно дополнительно вводят ин­гибиторы: нитриты щелочных металлов; бораты; карбонаты; хроматы натрия; алконоломины; аммониевые соли. Наиболее эффективными ингибиторами коррозии цветных металлов являются бензотриазол и его производные, а также их различные сочетания.

Вместе с тем, нитриты, бораты и ряд других неоргани­ческих ингибиторов коррозии в смеси с солями карбоновых кислот, хотя и обеспечивают высокие антикоррозионные свой­ства СОТС, но некоторые из них при этом снижают смазочные свойства композиций. Степень отрицательного влияния таких ингибиторов коррозии зависит от их концентрации в СОТС и условий трения контактирующих пар. В состав СОТС входят также бактерицидные присадки, защищающие от бак­терицидного поражения, продлевая тем самым срок службы СОТС.

В качестве таких присадок к синтетическим СОТС ис­пользуют те же химические соединения, что и в эмульсионных составах. Сформулированы следующие требования к бактерицидным присадкам: препарат должен быть совместим с СОТС; обладать широким спектром антикоррозионного дейст­вия; обеспечить поражение 85...99% бактериальных клеток; не оказывать токсического действия на организм человека; быть биоразлагаемыми, доступными и дешевыми.

Для уменьшения пенообразования в состав СОТС вводят антипенные присадки. Наиболее часто применяются полиси-локсаны. Роль антипенных присадок выполняют в неко­торых случаях непосредственно компоненты СОТС: гликоли; спирты; алканоламины; соли низкомолекулярных жирных кислот, что исключает необходимость введения в состав СОТС специальных антипенных присадок.

Дата добавления: 2014-01-11