Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2475522

(19)

RU

(11)

2475522

(13)

C1

(51) МПК C10M173/00 (2006.01)

C10M173/02 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 18.02.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011150867/04, 14.12.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

14.12.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 14.12.2011

(45) Опубликовано: 20.02.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2062293 C1, 20.06.1996. SU 1798369 A1, 28.02.1993. SU 1074895 A1, 23.02.1984. RU 2168539, 23.10.2000. JP 7157792, 20.06.1995.

Адрес для переписки:

107996, Москва, ул. Стромынка, 20, МГУПИ

(72) Автор(ы):

Кондратенко Владимир Степанович (RU),

Кобыш Наталья Ивановна (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики" (RU)

(54) СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТЕКЛА И ДРУГИХ МАТЕРИАЛОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к алмазно-абразивной обработке широкого класса материалов, а именно к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), и может быть использовано в оптико-механической, электронной и других отраслях промышленности при шлифовании стекла, керамики, сапфира, кварца, кремния, арсенида галлия, карбида кремния и других материалов. Описана смазочно-охлаждающая жидкость, содержащая мас.%: полиэтиленполиамин 0,05-0,5; фосфорная кислота 0,025-0,25; никель сернокислый 0,0025-0,025; этиленгликоль 0,025-0,25; кальцинированная сода (карбонат натрия) 0,1-1,0; триэтаноламин 0,05-0,5 и вода - остальное. Технический результат - повышение производительности процесса, повышение качества обработанной поверхности, увеличение износостойкости инструмента при алмазно-абразивной обработке стекла и других материалов. 3 табл.

Изобретение относится к алмазно-абразивной обработке широкого класса материалов, а именно к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), и может быть использовано в оптико-механической, электронной и других отраслях промышленности при шлифовании стекла, керамики, сапфира, кварца, кремния, арсенида галлия, карбида кремния и других материалов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является состав смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки стекла и диэлектриков (патент РФ 2062293, МКИ С10М 173/02, 1994 - основное изобретение).

Состав данной СОЖ, мас.%:

полиэтиленполиамин

0,05-0,5

фосфорная кислота

0,025-0,25

никель сернокислый

0,0025-0,025

этиленгликоль

0,025-0,25

вода

остальное

Данная СОЖ эффективно работает с различными типами связанного алмазного инструмента на операциях грубого и тонкого шлифования.

Однако данный состав СОЖ имеет следующие недостатки и ограничения:

- невозможность использования данного состава СОЖ при обработке сталей и некоторых других металлов из-за резкой коррозии деталей под воздействием СОЖ;

- невозможность длительного использования и хранения СОЖ из-за быстрого образования грибков;

- не обеспечивает необходимой стойкости режущего инструмента.

Целью настоящего изобретения является улучшение комплекса показателей процесса обработки - повышение производительности процесса, повышение качества обработанной поверхности, повышение износостойкости инструмента при алмазно-абразивной обработке стекла и других материалов.

Поставленная цель достигается тем, что СОЖ, содержащая воду, полиэтиленполиамин, фосфорную кислоту, никель сернокислый и этиленгликоль, дополнительно содержит кальцинированную соду (карбонат натрия) и триэтаноламин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полиэтиленполиамин

0,05-0,5

фосфорная кислота

0,025-0,25

никель сернокислый

0,0025-0,025

этиленгликоль

0,025-0,25

кальцинированная сода (карбонат натрия)

0,1-1,0

триэтаноламин

0,05-0,5

вода

остальное

Установлено, что при добавлении в состав СОЖ кальцинированной соды (карбоната натрия) в количестве 0,1-1,0 мас.% при обработке стекла, сапфира, кварца и других материалов обеспечивается увеличение съемов материала на 50-75% практически без увеличения шероховатости обрабатываемой поверхности. Карбонат натрия (NaHCO 3 ) служит для нейтрализации кислых компонентов, а также улучшает моющую способность СОЖ.

Дополнительно в состав СОЖ введен триэтаноламин в количестве от 0,05 до 0,5% в качестве ингибитора коррозии. Эта добавка позволяет не только исключить коррозию обрабатываемых различных металлических деталей, но и предотвращает коррозию металлических деталей шлифовальных станков.

Кальцинированная сода и триэтаноламин выполняют функции ингибиторов коррозии и регуляторов рН среды. Установлено, что при достижении рН значений 9,7-9,8 практически не наблюдается развитие бактерий, образование и рост грибков при длительном использовании и хранении смазочно-охлаждающей жидкости.

Различные составы СОЖ сведены в таблицу 1.

Таблица 1

Составы СОЖ

Компонент

Состав, мас.%

1*

2

3

4

5

Полиэтиленполиамин

0,05

0,05

0,05

0,05

0,5

Фосфорная кислота

0,025

0,025

0,025

0,025

0,25

Никель сернокислый

0,0025

0,0025

0,0025

0,0025

0,025

Этиленгликоль

0,025

0,025

0,025

0,025

0,25

Кальцинированная сода

-

0,1

0,3

0,4

1,0

Триэтаноламин

-

0,05

0,1

0,15

0,5

Вода

до 100

до 100

до 100

до 100

до 100

Примечание: 1* - прототип (основное изобретение)

Результаты испытаний различных составов СОЖ при шлифовании стекла ВК7 сведены в таблицу 2. Приведены результаты испытаний СОЖ при тонком шлифовании с использованием связанного пористого алмазного инструмента на органической связке марки РТ20Р1.

Испытания различных составов СОЖ проводили в сравнении с составом 1*, являющимся прототипом. Испытания проводились с использованием шлифовально-полировального станка типа 3ШП-350. Режимы обработки были следующие:

- скорость вращения шпинделя - 80 об/мин;

- удельное давление инструмента на деталь - 0,35 кг/см 2 ;

- количество подаваемой СОЖ - не менее 3 литров в минуту;

- время шлифования в одном цикле - 2 минуты.

Каждый состав СОЖ (табл.1) испытывался при шлифовании не менее 10 штук заготовок. Приведенные в таблицах 2 и 3 результаты испытаний представляют собой среднее арифметическое значение из всех полученных результатов.

Таблица 2

Сравнительные показатели процесса шлифования стекла ВК7 алмазным инструментом РТ20Р1 для различных составов СОЖ

Показатель

Состав

1*

2

3

4

5

Удельный съем материала, мкм/мин

3,4

4,2

8,9

7,5

5,4

Шероховатость поверхности, Ra, мкм

2,54

2,65

2,75

2,95

2,83

Относительный износ инструмента, %

1,1

0,8

0,2

0,4

0,7

Сравнительные результаты шлифования различных материалов с применением СОЖ (1* - основное изобретение) и оптимального заявляемого состава СОЖ приведены в таблице 3.

Таблица 3

Сравнительные показатели процесса шлифования различных материалов алмазным инструментом РТ20Р1 для различных составов СОЖ

Показатель

Обрабатываемый материал / состав СОЖ

стекло

сапфир

кварц

лангатат

1*

3

1*

3

1*

3

1*

3

Удельный съем материала, мкм/мин

3,4

8,9

0,5

1,3

2,5

3,8

2,8

4,9

Шероховатость поверхности, Ra, мкм

2,54

2,75

0,11

0,08

1,22

1,32

0,360

0,290

Относительный износ инструмента, %

1,1

0,2

2,1

0,6

1,6

0,4

1,4

0,5

Как следует из таблицы 2, соотношение исходных компонентов в составе СОЖ существенно влияет на параметры процесса шлифования. В таблице не приведены результаты испытаний составов СОЖ, содержание компонентов которых выходит за указанные в формуле изобретения пределы. Соответствующие параметры процессов шлифования с данными запредельными составами СОЖ были существенно хуже, чем результаты в таблицах 2 и 3.

На основании результатов испытаний, представленных в таблицах 2 и 3, можно сделать вывод, что новый состав СОЖ имеет перед составом СОЖ прототипа следующие преимущества:

- обеспечивает повышение производительности процесса шлифования на 50-75%;

- обеспечивает возможность высокоэффективного шлифования различных материалов, например всех типов стекол, сапфира, кремния и других полупроводниковых материалов, керамики, сталей и пьезокварца;

- обеспечивает повышение качества обработки за счет уменьшения глубины нарушенного слоя;

- является экологически чистым и безвредным для обслуживающего персонала продуктом;

- не вызывает коррозии обрабатываемых деталей и деталей и узлов шлифовального оборудования;

- обладает антисептическими свойствами, препятствует образованию грибков и биологическому разложению СОЖ.

Сравнение с прототипом показывает, что предлагаемый состав СОЖ обеспечивает значительное повышение производительности, повышение качества обработки и резко снижает износ инструмента.

Формула изобретения

Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки стекла и других материалов, содержащая воду, полиэтиленполиамин, фосфорную кислоту, никель сернокислый и этиленгликоль, отличающаяся тем, что жидкость дополнительно содержит кальцинированную соду (карбонат натрия) и триэтаноламин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полиэтиленполиамин

0,05-0,5

фосфорная кислота

0,025-0,25

никель сернокислый

0,0025-0,025

этиленгликоль

0,025-0,25

кальцинированная сода (карбонат натрия)

0,1-1,0

триэтаноламин

0,05-0,5

вода

остальное