2790.Современные методы высокоэффективной абразивной обработки труднообр
..pdfПроведение исследований:
1)в пробирки наливают по 9 мл испытуемой эмульсии и по 1 мл 0,5%-ного раствора ТТХ; содержимое пробирки тщательно перемешивают;
2)пробирки помещают в термостат и при температуре (30±5) °С выдерживают в течение 12–24 ч;
3)оценивают визуально наличие и интенсивность окраски эмульсии в пробирке; определяют балл микробиологического поражения СОТС и пределы содержания бактерий (табл. 18).
Таблица 18
Степень биопоражения СОТС в зависимости от цвета эмульсии с ТТХ
Количество бактерий, |
Балл |
Характер и интенсивность окрашивания |
кл./мл |
|
эмульсии с ТТХ |
0 |
0 |
Цвет эмульсии не изменился |
До 10 000 |
I |
Незначительное окрашивание в виде пятен |
|
|
или кольца |
10 000–100 000 |
II |
Ярко-красная окраска в виде пятна на дне |
|
|
пробирки |
100 000–100 000 000 |
III |
Розовая окраска всей эмульсии в пробирке |
Более 100 000 000 |
IV |
Ярко-красная окраска всей эмульсии в про- |
|
|
бирке |
|
|
|
3. Определение склонности к пенообразованию и устойчиво-
сти пены. Метод заключается в продувании определенного объема воздуxa через заданный объем испытуемой СОТС с постоянной скоростью и определением величины столба и устойчивости пены
(рис. 53).
Аппаратура, реактивы и материалы:
•мерный цилиндр 1-1000 по ГОСТ 1770 или импортный;
•газопромыватель ГФП-32-ПОР40 по ГОСТ 25336. Так как размер пор фильтра по ГОСТ 25336 допускается в пределах 16–
111
Рис. 53. Схема прибора для определения склонности к пеннообразованию: 1 – цилиндр мерный; 2 – газопромыватель; 3 – микрокомпрессор; 4 – трубки резиновые соединительные; 5 – реометр
40 мкм, необходимо подбирать фильтры с одинаковой пористостью. Для этого к газопромывателю через тройник присоединяют манометр образцовый и микрокомпрессор. В цилиндр помещяют газопромыватель и заливают дистиллированную воду высотой 20 мм. Включают микрокомпрессор и устанавливают расход воздуха по реометру равным (94±5) см3/мин. Выбирают газопромыватели, у которых при данном расходе воздуха площадь выхода пузырьков воздуха не менее общей поверхности фильтра газопромывателя. Этот выбор обеспечивается давлением в системе 0,01–0,015 МПа. Площадь выхода пузырьков воздуха определяется визуально;
•реометр по ГОСТ 9932;
•микрокомпрессор типа МК-1 или другой прибор, обеспечивающий подачу воздуха со скоростью (94±5) см3/мин;
•секундомер по ГОСТ 8.423;
•штатив лабораторный с набором держателей;
•трубки резиновые соединительные диаметром (10±1) мм;
•вода дистиллированная по ГОСТ 6709;
112
•хромовая смесь;
•ацетон. Подготовка к работе:
1) тщательно промывают цилиндр дистиллированной водой
ивысушивают;
2)газопромыватель промывают хромовой смесью, дистиллированной водой и ацетоном с дальнейшей продувкой воздухом до исчезновения запаха ацетона;
3)в цилиндр наливают 190 см3 эмульсии. Испытуемую эмульсию выдерживают в состоянии покоя в течение 30 мин. Собирают прибор по схеме в соответствии с рис. 53. Испытание проводят при температуре (20±5) °С.
Порядок определения:
1)включают микрокомпрессор, подсоединенный к газопромы-
вателю, и пропускают через испытуемую эмульсию воздух с постоянной скоростью (94±5) см3/мин в течение 5 мин. Отсчет времени начинают с момента появления первых пузырьков воздуха на поверхности эмульсии;
2)по истечении указанного времени прекращают подачу воздуха и измеряют объем пены (см3). После 10 мин отстоя вновь замеряют объем пены. Испытание повторяют три раза на одной и той же эмульсии;
3)определяют склонность к пенообразованию – объем пены (см3), образовавшейся после продувания воздухом эмульсии в течение 5 мин; устойчивость пены – объем пены (см3), оставшийся после оседания в течение 10 мин. При образовании пены со скошенной поверхностью объем определяют по уровню средней линии между высотой верхней и нижней отметок скоса пены;
4)за окончательный результат принимают среднее значение
трех последовательных определений; допускаемые отклонения не должны превышать 20 % от среднего значения.
4. Определение кратности и стойкости пены. Метод основан на встряхивании цилиндра с СОТС и определении высоты столба полученной пены.
113
Аппаратура: цилиндр 2-2-250, секундомер.
Подготовка к работе: в чистый сухой цилиндр наливают 100 мл СОТС, закрывают пробкой, переворачивают в горизонтальное положение и включают секундомер.
Порядок определения:
1) цилиндр с эмульсией встряхивают 200 качающими движениями в горизонтальной плоскости с амплитудой 35 см в течение
1мин;
2)цилиндр ставят на горизонтальную поверхность и определяют разность (см3) между поверхностью пены и эмульсии; отношение высоты столба пены к 100 мл эмульсии соответствует кратности пены;
3)после 1 мин отстаивания снова измеряют количество пены (см3), что соответствует стойкости пены;
4)за результат испытаний принимают среднее арифметическое трех определений.
5. Определение жесткости жидкости по величине рН. Как известно, величина рН показывает степень кислотности или щелочности смазочно-охлаждающей жидкости; величина рН большинства жидкостей находится между 8,0 и 9,5. Наилучшей величиной рН считается диапазон от 8,5 до 9,0.
Если величина рН слишком низкая, то возникает проблема борьбы с коррозией и размножением бактерий. С другой стороны, при очень высоких значениях рН возникают такие проблемы, как раздражение кожи, пенообразование и коррозия металлов.
Непосредственно величину рН можно быстро проверить с помощью лакмусовых бумажек. В случае, если величина рН жидкости значительно отклоняется от рекомендуемого значения, то следует немедленно предпринять коррективные меры при помощи определенных присадок.
6. Определение стабильности СОТС. Пробу отстаивают в те-
чение 24 ч при температуре (23±5) °С. СОТС считается выдержавшей испытание при отсутствии на поверхности разделений или четких следов выделений масла (для масляных СОТС).
114
Современные СОТС для обработки металлов – это сложные многокомпонентные системы органических и неорганических веществ. Самой распространенной технологической средой при обработке металлов являются СОЖ, что обусловлено их более высокими (по сравнению с твердыми и пластичными смазочными материалами) охлаждающей, проникающей и моющей способностями,
атакже экономичностью и доступностью.
Впромышленных масштабах производятся масляные СОТС, эмульсолы, полусинтетические и синтетические СОТС, смазки, пасты.
7. Определение вязкости образцов СОЖ. Определяется при помощи вискозиметров различной конструкции по скорости истечения продукта при заданной температуре через капилляр определенного диаметра.
Аппаратура: вискозиметр с диаметром капилляра 1 мм; секундомер; воронка; термоизолированная камера с возможностью повы-
шения температуры до 100 °С. Порядок определения:
1)устанавливают температуру 50 °С (с погрешностью 1 °С);
2)в воронку, подсоединенную через переходник к вискозиметру, заливают испытуемую пробу СОЖ в объеме 100 мл c погрешностью 1 мл;
3)затем открывают отверстие капилляра, одновременно включают секундомер, по которому отсчитывают время – 10 с;
4)за результат испытания принимают площадь, занятую жидкостью, взятую по отношению к промежутку времени (мм2/с).
1.8.Корректировка химического состава СОТС
спомощью присадок
Современные СОТС содержат присадки различного функционального назначения. Это, прежде всего, противоизносные, противозадирные и антиокислительные присадки, введение которых в СОТС позволяет значительно расширить их технологические возможности
115
иобласти применения. Многие органические соединения азота, серы, хлора и фосфора входят в состав СОТС в качестве компонентов
иприсадок. Наряду с ними в СОТС часто вводят антикоррозионные, антипенные присадки, отдушки.
Вкачестве противоизносных присадок к СОТС используются фосфаты. К эффективным противоизносным присадкам относятся также соли азотистой кислоты и фосфорных кислот, жирные кислоты. Концентрация противоизносных присадок в СОТС обычно составляет 0,5–15 %.
Противозадирные присадки к СОТС представлены в основном серо-, хлор- и серохлорсодержащими соединениями. Это прежде всего элементарная сера, сульфиды, животные жиры и растительные
масла. В зависимости от условий применения СОТС содержание в них серосодержащих присадок составляет 0,5–6 % полисульфидов и 3–20 %.
Самыми распространенными хлорсодержащими противозадирными присадками к СОТС являются хлорированные парафины, эфиры жирных кислот. Включение в состав СОТС 3–15 % указанных присадок обеспечивает обработку легированных сталей, 20–40 % – обработку жаропрочных сплавов. Все большее применение в СОТС находят присадки, содержащие в одном соединении серу, хлор, фосфор. Большинство противозадирных присадок, содержащих одновременно серу и хлор, получают путем взаимодействия серы с хлоридами. Они входят в состав многих СОТС в концентрации до 10 %.
Вкачестве антиокислительных присадок к СОТС используются известные антиоксиданты типа фенолов (ионол) и др. В СОТС они входят в количестве 0,1–0,2 %.
Эффективной антикоррозионной присадкой относительно цветных металлов и сплавов является бензотриазол. Ингибиторы коррозии в СОТС обычно добавляются в концентрации 0,1–2,0 %.
Вкачестве антипенных присадок к СОТС наибольшее распространение получили полиметилсилоксановые жидкости, которые применяют в количестве 0,001–0,02 %.
116
Интенсивность запаха СОТС регулируют добавками отдушек: соснового масла, а также некоторых сложных душистых веществ в количестве 0,1–1,0 %.
Водные СОТС должны обладать запасом эмульгируемости, высокими смазочными и антикоррозионными свойствами. В условиях эксплуатации концентраты водосмешиваемых СОТС разбавляются водой в отношении 1:20–1:50, и подбор эффективных ингибиторов коррозии представляет значительные трудности. Поверхностноактивные вещества (ПАВ), являющиеся непременными компонентами СОТС на водной основе, обычно обладают высокой пенообразующей способностью, поэтому для регулирования уровня пены в композиции вводят специальные пеногасители, которые не всегда хорошо совмещаются с другими компонентами.
Наиболее массовыми водосмешиваемыми СОТС являются эмульсолы. Стабильность водных эмульсий из эмульсола в течение длительного срока эксплуатации обеспечивается эмульгаторами. К ним относятся водомаслорастворимые щелочные мыла жирных и смоляных кислот; водорастворимые соли карбоновых кислот; жирные спирты (табл. 19). Положительно заряженные частицы ПАВ обладают многофункциональным действием, неионогенные – улучшают устойчивость к солям жесткости, но заметно повышают в ряде случаев коррозионную агрессивность и пенообразующую способность СОТС.
Совместимость минерального масла с эмульгаторами и концентрата СОТС с водой хорошо обеспечивают спирты, эфиры в концентрации 1–5 %.
Для обеспечения требуемого уровня антикоррозионных свойств в композиции эмульсолов и полусинтетических СОТС вводятся специальные антикоррозионные присадки: нитрит натрия и др. Суммарная концентрация их в СОТС составляет 0,5–5,0 %.
Проблема борьбы с пенообразованием при применении эмульсий стоит более остро, чем при работе с масляными СОТС. Для уменьшения пенообразования эмульсий в эмульсолы вводят силиконовые жидкости, эфиры жирных кислот в концентрации 0,1–0,3 %. Основные характеристики добавок приведены в табл. 19, 20.
117
Таблица 19
Характеристика ПАВ (алканоламинов)
|
Моноэтаноламин, сорт |
Триэтаноламин, марка |
||||
Показатель |
Выс- |
I |
II |
А |
Б |
В |
|
ший |
|
|
|
|
|
Содержание основного ве- |
98,5 |
98,0 |
95,0 |
– |
– |
– |
щества, мас. %, не менее |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плотность при 20 °С, кг/м3 |
1015– |
1015– |
1015– |
1095– |
1095– |
1095– |
|
1018 |
1018 |
1025 |
1124 |
1135 |
1135 |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 20
Характеристика биоцидных присадок к СОТС
|
Плот- |
|
Кинемати- |
Раство- |
Оптималь- |
Вид |
ность |
рН |
ческая |
римость |
ная концен- |
присадки |
при |
|
вязкость |
в воде |
трация, |
|
20 °С, |
|
при 50 °С, |
|
мас. % |
|
кг/м3 |
|
мм2/с |
|
|
|
|
Бактерициды |
|
|
|
Вазин |
1080– |
9,5–10,5 |
– |
Полная |
0,15–0,30 |
|
1100 |
(0,15 % вод. р-ра) |
|
|
|
Азин-1 |
1100– |
9,5–11,0 |
8–14 |
|
0,20–0,30 |
|
1200 |
(1 % вод р-ра) |
|
|
|
Азин-2 |
1050– |
9,5–10,5 (1 % |
6–8 |
|
0,20–0,30 |
|
1150 |
вод. р-ра) |
|
|
|
Формацид-13 |
1075– |
6,0(концентрата) |
– |
|
0,20–0,30 |
|
1100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Камцид-1 |
1100– |
7,0–8,5 |
|
Полная |
0,20–0,30 |
|
1110 |
(0,15 % вод. р-ра) |
|
|
|
|
|
Бактерицид-фунгициды |
|
|
|
Укацид-2 |
1100– |
10,0–11,5 |
|
Полная |
0,15–0,30 |
|
1200 |
(1 % вод. р-ра) |
|
|
|
|
|
118 |
|
|
|
Окончание табл. 20
|
Плот- |
|
Кинемати- |
Раство- |
Оптималь- |
Вид |
ность |
рН |
ческая |
римость |
ная концен- |
присадки |
при |
|
вязкость |
в воде |
трация, |
|
20 °С, |
|
при 50 °С, |
|
мас. % |
|
кг/м3 |
|
мм2/с |
|
|
Тетрацид |
1060– |
8,0 (концентрата) |
|
Полная |
0,15–0,30 |
|
1130 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фунгицид-бактерициды |
|
|
|
Сульфацид-4 |
1080– |
9,5–10,6 |
2–4 |
Полная |
0,15–0,30 |
|
1150 |
(1 % вод. р-ра) |
|
|
|
Сульфацид-5 |
1100– |
10,5–11,5 |
2–4 |
Полная |
0,10–0,20 |
|
1200 |
(1 % вод. р-ра) |
|
|
|
Карбазин |
1070– |
9,0 (концентрата) |
– |
Полная |
0,10–0,20 |
|
1150 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дивалон |
1100– |
9,0–11,0 |
– |
Полная |
0,05–0,15 |
|
1200 |
(1 % вод. р-ра) |
|
|
|
В качестве примера выполнено сравнение физико-химических свойств нескольких СОЖ. Результаты сравнительного анализа физико-химических показателей импортной и отечественных образцов СОЖ Zubora TDD, ВЭЛС-1, Техмол-1, Карбомол-С1П приведены
втабл. 21. Для защиты СОТС от микробиологического поражения
вних вводят биоциды: против аэробов и анаэробов применяются бактерициды, против грибов – фунгициды; известны также биоциды бактерицидно-фунгицидного действия (см. табл. 20).
Стремление придать СОЖ большую универсальность, продлить срок их службы, облегчить утилизацию отработанных растворов привело к созданию синтетических (безмасляных) СОТС. Они обычно состоят из водорастворимых полимеров или ПАВ (базовая основа), воды, антикоррозионных и других присадок. По мере необходимости в концентрат вводятся противоизносные, противозадирные, антипенные и биоцидные присадки. Содержание химических веществ (ПАВ) в концентрате 50–70 %, воды – 30–50 %. Они обладают
119
многими ценными свойствами: достаточной смазывающей способностью, химической и физической стабильностью, устойчивостью к солям жесткости, низким пенообразованием. Из ПАВ, применяемых как основа синтетических СОТС, можно назвать триэтаноламиновые соли ароматических кислот, алкилфосфорных кислот, жирных кислот. Антикоррозионные свойства синтетических СОТС усиливаются введением в композиции нитритов и других известных водорастворимых ингибиторов коррозии.
Таблица 21
Результаты сравнения образцов СОЖ по их основным физико-химическим параметрам
Показатель |
Zubora TDD |
ВЭЛС-1 |
Карбомол-С1П |
Техмол-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Для продукта в состоянии поставки |
|
|||
Вязкость |
кинематиче- |
|
|
|
|
ская при |
50 °С, мм2/с, |
|
|
|
|
не более |
|
15 |
50 |
10 |
80 |
|
Для продукта в состоянии применения |
|
|||
Стабильность после 24 ч |
Выдерживает |
Выдер- |
Выдерживает |
Выдер- |
|
выдержки |
|
|
живает |
|
живает |
Водородный показатель |
|
|
|
|
|
pH |
|
9,2 |
9–10 |
8–10 |
8,5–10 |
|
|
|
|
|
|
Коррозионная агрессив- |
Отсутствует |
Отсут- |
Не более |
Отсутст- |
|
ность по отношению к |
|
ствует |
1 балла |
вует |
|
черным металлам |
|
|
|
|
|
Склонность к пенообра- |
|
|
|
|
|
зованию, см3, не более |
0 |
500 |
0 |
500 |
|
Устойчивость пены, см3, |
|
|
|
|
|
не более |
|
0 |
200 |
0 |
300 |
Износостойкость |
Выдерживает |
Выдер- |
Выдерживает |
Выдер- |
|
|
|
|
живает |
|
живает |
|
|
120 |
|
|
|