ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СПОСОБНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ СОЖ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛАСТИНКАХ И СТРУЖКАХ

АННОТАЦИЯ

В статье исследованы влияние на коррозионной способности разработанных композиционных составов - СОЖ на металлических пластинках и стружках. Для  разработки нового состава композиционного СОЖ, отвечаюшим всем параметрам и требованием металлургических промышленности, нами были проведены исследования  нескольких составов. Данная исследовательская работа посвящена глубоко исследовать коррозионная способность с разными методиками с разработанным оптимальным составом. Для холодной обработки металлов давлением разработанные композиционный СОЖ на масляной основе со значительным содержанием различных присадок и смазочных добавок, придающих нужные эксплуатационные свойства - коррозионную устойчивость и износостойкость, хорошие противозадирные качества. Создаваемая защитная масляная пленка снижает трение, уменьшает дефекты и улучшает качество поверхности получаемой детали. Разработанный композиционный СОЖ, главным назначением которых является охлаждение и смазка инструментов и обрабатываемых деталей из черных и цветных металлов и сплавов. Они уменьшают трение и защищают инструменты и заготовку от перегрева и коррозии, эффективно удаляют абразивную пыль и мелкую стружку из рабочей зоны, предотвращают быстрый износ основных элементов оборудования.

ABSTRACT

The article studies the effect of the developed composite compositions on the corrosion ability - cutting fluid on metal plates and chips. To develop a new composition of the composite cutting fluid that meets all the parameters and requirements of the metallurgical industry, we conducted studies of several compositions. This research work is devoted to deeply exploring the corrosion ability with different methods with the developed optimal composition. For cold metal forming, developed composite cutting fluid on an oil base with a significant content of various additives and lubricating additives that impart the necessary performance properties - corrosion resistance and wear resistance, good anti-seize properties. The created protective oil film reduces friction, reduces defects and improves the surface quality of the resulting part. The developed composite cutting fluid, the main purpose of which is cooling and lubrication of tools and workpieces made of ferrous and non-ferrous metals and alloys. They reduce friction and protect tools and workpieces from overheating and corrosion, effectively remove abrasive dust and small chips from the work area, and prevent rapid wear of the main equipment elements.

Ключевые слова: смазочно-охлаждающая жидкость, коррозия, поверхностное-активное вещество, состав, химический реагент, соапсток, триэтаноламин, стружка, плотность, водородный показатель.

Keywords: cutting fluid, corrosion, surfactant, composition, chemical reagent, soapstock, triethanolamine, shavings, density, hydrogen index.

Введение. В республике проводятся исследования по изучению смазывающих свойств для снижения трение в зоне металлообработки, фрикционный износ инструмента, значительное снижение вероятность задира и повреждения поверхностей обрабатываемых деталей и инструмента, позволяющие разработать с их использованием смазывающие материалы, и достигаются определенные результаты. Однако эти материалы, в основном, состоят из импортных ингредиентов. Они имеют сравнительно узкий диапазон проявления максимума потерь и ограничены в ассортименте. Эти недостатки не позволяют широко использовать их в качестве смазывающего материала для обработки металлов резанием [1-2].

Смазывающие – охлаждающие жидкости (СОЖ) - это неотъемлемая часть всего комплекса средств, обеспечивающего эффективную эксплуатацию металлорежущего оборудования. Поскольку в практике металлообработки условия резания различаются значительно, то соответственно применяется и большое число смазочно-охлаждающих технологических сред, искусственно вводимых в зону резания. Естественно, что такие вопросы, как назначение, классификация и физико-химические основы действия СОЖ, требуют особого внимания и должны быть достаточно подробно рассмотрены в первую очередь [3-4].

Под коррозией металлов понимается их разрушение вследствие протекания химических или электрохимических процессов, вызываемых смазочно-охлаждающей средой. Применение масляных СОЖ неактивного ряда, которые по качеству соответствуют требованиям технических условий, не вызывает каких-либо опасений в отношении коррозии черных или цветных металлов. Что касается СОЖ активного ряда, то они оказывают коррозионное воздействие на цветные металлы. Опасность коррозионного воздействия СОЖ на черные металлы возникает всегда, когда жидкость окисляется (стареет) и насыщается водой [5].

В этом аспекте, проведение исследований, позволяющих повысить смазывающих материалов и разработать эффективные композиционные материалы для обработки в процессе резания назначения имеет важное значение и является актуальной проблемой.

Методика эксперимента. Метод основан на свойстве чугуна реагировать с коррозионно-активными рабочими смазочно-охлаждающими технологическими средствами образуя окрашенные продукты коррозии.

На круглый бумажный фильтр диаметром 50 мм, помещённый в чашку Петри, с помощью шпателя равномерно наносят 2+/-0,1 г чугунных стружек. Мерной пипеткой отбирают 2 мл хорошо перемешанной рабочей эмульсии или водного раствора СОЖ и равномерно смачивают стружку на фильтре.

Чашку Петри закрывают крышкой и выдерживают при комнатной температуре в течении 2 ч. При этом чашка Петри не должна подвергаться воздействию сквозняков и солнечных лучей.

Рисунок 1. Оценка (в баллах) коррозионной агрессивности СОЖ

Затем стружку удаляют, круглый бумажный фильтр просушивают при комнатной температуре. Испытания проводят параллельно в двух чашках Петри.

Рабочая эмульсия или водный раствор СОЖ считается выдержавшим испытание, если на фильтровальной бумаге полностью отсутствуют коррозионные пятна. В случае наличия коррозионных пятен (рис. 1) оценивают степень коррозии по следующей схеме (табл. 1).

Таблица 1.

Схема оценки степени коррозии образцов

Результаты исследований и их обсуждение. Нами были исследованы коррозионной способности с разработанными композиционными составами марки «К-СОЖ-1»,  «К-СОЖ-2»,  «К-СОЖ-3» и  «К-СОЖ-4»  на металлических пластинках и стружках. Аналогично сопоставили Германского производства СОЖ марки «OSCAR».

Рисунок 2. Разработанные составы композиционных СОЖ

Для определения коррозионностойкости СОЖы 4-х составов и аналог Германского производства СОЖ марки «OSCAR», 5 стальных пластинок обработанных разработанных составов (рис. 3).

Рисунок 3. Пластинки с обработанными композиционными составами и аналогами СОЖ марки  «OSCAR» Германского производства для определения коррозионностойкости

Нами было получено СОЖ однородная жидкость, никаких осадков, при лабораторных экспериментах дала тонкую пленку металлу и приводном воздействии не было выявлено коррозия.

Деятельность ингредиентов способствует коррозионной агрессивности СОЖ по отношению к металлам и напрямую зависит от степени повреждения [6-7].

Рисунок 4. Пластинки с обработанными композиционными составами и аналогами СОЖ марки   «OSCAR» для определения коррозионностойкости

Как видно, из рис. 4 стальные пробники, опущенные в стакан разработанными СОЖ ами 10% -водного раствора. Через сутки пробники поставили высушивали при комнатной температуре 20⁰С. Образовалось во всех экземплярах тонкая маслянистая пленка. №4  и №5-образце не обнаружено начальная коррозия, а в других образцах №1, №2 и №3 некоторых местах было выявлена начинающая коррозия. Германский и разработанные СОЖы нами эмульгирующаяся способность не нарушена, по этому в этих образцах не было выявлена.

Далее определили коррозионной активности СОЖ методом отпечатков с металлическими стружками.

В лабораторном эксперименте на фильтрованную бумагу расстелили стружки металла и сверху с помощью спрея   нанесли тонким слоям разработанных 4-х составов композиционного СОЖ.

Рисунок 5. Лабораторный эксперимент с металлическими стружками на выявления коррозии

Рисунок 6. Лабораторный эксперимент с металлическими стружками с разработанными 10% композиционными СОЖами

Затем стружку удаляем от фильтрованной бумаги и круглую бумажную фильтр просушиваем при комнатной температуре. Испытания проводят параллельно в двух чашках Петри.

При введении составов наблюдается уменьшение коррозионной агрессивности эмульсии  по отношению к металлам  с 4 баллов (сильная коррозия) до 1 балла (следы коррозии), рис. 7.

Рисунок 7. Фильтрованная бумага после проверки от коррозии металлических стружек

Разработанные композиционные составы 10%- водный растворы СОЖ считается выдержавшим испытание, если на фильтровальной бумаге полностью отсутствуют коррозионные пятна. В случае наличия коррозионных пятен оценивают степень коррозии по следующей схеме (табл. 2).

1-без наполнения СОЖ; 2-с наполнением СОЖ (10%); 3-фильтр бумага после проверки от коррозии

Рисунок 8. Лабораторный эксперимент с Германским СОЖ-ом марки «OSCAR»

Таблица 2.

Схема оценки степени коррозии образцов

Как видно из вышеприведенных анализов результатов теоретических и экспериментальных исследований, разработанные составы на основе соапсток обладает смазочными, пластифицирующими, дезинфицирующими, бактерицидными и другими свойствами. Это даёт возможность использовать её как одним из основных компонентов при разработке и получении новых композиционных СОЖ.

Заключение. Исследования показали существенное влияние концентрации СОЖ на смазывающие свойства масляных растворов противоизносных и противозадирных присадок. В зависимости от химической природы СОЖ влияние их концентрации на смазывающие свойства присадок может быть положительным или отрицательным. Поэтому при создании новых смазочных материалов необходимо экспериментально устанавливать для каждого конкретного случая оптимальные концентрации СОЖ, не ослабляющие смазывающие действия противоизносных и противозадирных присадок и придающие композициям высокие антифрикционные, антикоррозионные, антиокислительные и другие свойства.

Таким образом, синтезированный нами композиционные смазочно-охлаждающие жидкости обладает высокими физико-химическими свойствами и при концентрации 10% полностью защищает смазочно-охлаждающие жидкости от поражения как коррозионными, продлевая тем самым срок их эксплуатации.

Список литературы:

1. Булыжев Е.М., Худобин Л.В. Ресурсосберегающее применение смазочно-охлаждающих жидкостей при металлообработке. М.: Машиностроение, 2004. 352 с.
2. Клюев А. Ю., Пучкова Н. В., Прокопчук Н. Р. Исследование свойств и разработка технологии смазочно-охлаждающей жидкости на водной основе СОЖ ЛХ-2 с применением аддукта ОКМА// Труды БГТУ Серия 2. №2. 2022. С. 132–142.
3. Шашин А.Д.  Исследование влияния СОЖ на процесс взаимодействия инструмента и заготовки при обработке металлов резанием//Автореф.дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. Москва – 2003. 20 с.
4. Макарова И.А. Снижение экологической опасности смазочно-охлаждающих жидкостей стабилизацией углеродными нанотрубками и утилизацией отработанных эмульсий// Дис. на соискание ученой степени к. х.н. Ульяновск – 2018.  122 с.
5. Перелыгин, Ю. П. Коррозия и защита металлов от коррозии: учеб. пособие для студентов технических специальностей / Ю. П. Перелыгин, И. С. Лось, С. Ю. Киреев. – 2-е изд., доп. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2015. – 88 с
6. Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов: Пат. RU 2110562 / А. А. Алтынбаев, В. Н. Кокорин, Е. А. Филимонов. Oпубл. 10.05.1998.
7. Дегтярь Ю.С. Разработка рекомендаций и технологических решений, направленных на снижение негативного воздействия смазочно-охлаждающих жидкостей на человека и окружающую среду// Тольятти 2016. 65 с.