201795. lajstromszámú szabadalom • Fémek forgácsolásánál használható hűtő-kenő kompozíció
HU 201795 B Fémek forgácsolásához (esztergálás, üregelés, fúrás, fűrészelés, menetvágás stb.) kenőanyagokat alkalmaznak abból a célból, hogy megmunkáló gépeken nagyobb vágási sebességet lehessen elérni, a vágószerszám élettartama növekedjen, a súrlódásból származó koptató hatás csökkenjen, a forgács leválása könnyebb legyen. A szakirodalomban számos tanulmány, szabadalmi leírás található e témában. Göttner G.H.: „Bevezetés a kenéstechnikába” című könyv (Düsseldorf, Karl-Marklein Verlag, 1961); Shaw M.C.: „Vágófolyadékok” című cikk (Industrial Lubrication and Trobology, 101970); Williams, FA. és Tabor D.: ,A kenőanyagok szerepe a megmunkálásban” című cikk (Wear, 43 1977). Az ismertetett irodalmi helyek szerint a forgácsoláshoz használatos kenőanyag jellemzője, hogy egy úgynevezett „alapolaj” mellett különféle adalékanyagokat tartalmaznak. Az „alapolaj” sokféle lehet, például ásványi eredetű olaj vagy a legújabban megjelent szintetikus (pl. észter) típusú olaj. A kompozíció „zsírosító” anyagot (zsírsavat, növényi olajat, gyapjúolajat), valamint számos úgynevezett EP (Exterm Pressure) adalékot. Ez legtöbbször kén, kénvegyület, klórozott szerves vegyületek, illetve foszfát- és cink komplexek. Az adalékanyagok nagy száma következtében számos variáció állítható elő és minőségüktől fizikai tulajdonságaiktól függően egymással, valamint a megmunkálandó fémmel, illetve szerszámmal bonyolult kölcsönhatást alakíthatunk ki. A forgácsolásos fém megmunkálásánál a kenőanyagok fő feladata a szerszám és a munkadarab közötti súrlódás csökkentése, a keletkezett hő részbeni elvezetése, valamint a forgács leválásának megkönnyítése. Ismeretes, hogy a leírt kenőanyagok lehetnek vízzel hígíthatók, illetve emulgeálhatók, valamint vízzel nem elegyedő azzal nem hígítható úgynevezett „olajos” típusúak. A kompozíciók kenőhatása nagymértékben függ a kenőanyagnak az adott fémhez való adhéziósától, ez utóbbi javítása céljából az ásványolajhoz növényi olajat vagy zsírsavat adagolnak. A trigliceridek, illetve a zsírsavak polaritásuknál fogva adhézióval, illetve kemiszorpcióval kapcsolódnak a fém aktív felületéhez. A jelenleg ismert összetételeknél poláros kenőanyagként - amennyiben nem szintetikus anyagokat alkalmaznak - természetes növényi olajokat, illetve azok zsírsavait, vagy állati eredetű zsírsavakat, zsíralkoholokat használnak. Legelterjedtebb a szójaolaj, a ricinusolaj, pálmamagolaj, répaolaj, gyapotmagolaj, cetolaj, gyapjúzsír, illetve az ezekből nyerhető zsírsavak és zsírlakoholok, melyek szénatomszáma 8-18 és a lánc telített vagy csak minimálisan kettős kötést tartalmaz. Ilyen kompozíciót ismertet a 188 521. lajstromszámú magyar szabadalmi leírás. A trigiliceridek, illetve zsírsavak vagy zsíralkoholok (a továbbiakban zsiradékok) alkalmazhatóságának határt szab a megmunkálásnál keletkező nyomás és hő. Ezen zsiradékok fémekhez való adhéziója a hőmérséklet emelkedésével jelentősen csökken és 80-130 °C felett már nem fejt ki kenő1 hatást. A meglehetősen széles intervallumot az anyag minősége, az alkalmazott szerszám és a megmunkálás körülményei indokolják. Mint ismeretes a forgácsolásnál ennél magasabb hőmérsékletek is fellépnek ingadozó nyomás mellett és ezért az igényesebb kenőolajok még további úgynevezett „EP” (Extrem Pressure) adalékanyagokat is tartalmaznak. Az Ep anyagokra az jellemző, hogy adott nyomás mellett 150-250 °C felett fejti ki hatásukat, részben kémiai bomlás, másrészt aktiválódás után kémiai reakció révén. Hátrányként mutatkozik az ilyen felépítésű rendszernél az a körülmény, hogy elsősorban szakaszos megmunkálás mód mellett a kenés nem lesz egyenletes, mivel lesz olyan időpont, amikor a zsiradék az adhézió csökkenése miatt nem fejti ki hatását, az EP adalék pedig még nem kezd el működni az alacsony nyomás, illetve a kellő hőmérséklet hiánya miatt. Amennyiben ilyen eset előfordul az hátrányos következményekkel jár mind a tárgy felületére nézve, mint a szerszám élettartamára vonatkozóan. (Bemaródás, összehegedés stb.) A leírt negatív jelenség kiküszöbölése érdekében számos vizsgálatot és kísérletet végeztünk el és arra a bizonyos fokig meglepő eredményre jutottunk, hogy amennyiben a zsiradék egy részét vagy a teljes mennyiséget olyan polimerizált növényi olajjal, vagy zsírsav polimerekkel helyettesítjük, amely maradék kettős kötéseket tartalmaz, magasabb hőmérsékleten és nagyobb nyomáson is hatékonyan működő kenőanyagot kapunk, amelynek hatása EP adalék bekeverésével tovább fokozható. A találmány tárgya fémek forgácsolásánál használható hűtő-kenő kompozíció, amely ásványolajból, növényi zsírsavból, növényi olajból és adalékanyagokból előnyösen EP adalékanyagokból és kívánt esetben oldószerből áll. A találmány szerinti kompozíció 48-75 tömegrész ásványolajat, 15-35 tömegrészben EP adalékanyagot, 10-17 tömeg% 3000-50000 közötti móltömegű polimerizált növényi olajat vagy polimerizált növényi zsírsavat vagy a polimerizált növényiolajnak C10-C20 szénatomszámú növényi zsírsavval alkotott elegyét - mikoris a polimerizált növényi olaj vagy - zsírsav maradék telítetlen kötéseket tartalmaz és jódszáma 20-100 mgJ2/100 g közötti és a polimerizált olaj és a növényi zsírsav egymás közötti tömegaránya 7,5:1-7,5:2 továbbá 0-80 tömegrész ismert adalékanyagot - így színezéket, oldószert, hajtógázt - tartalmaz. A kompozícióban alkalmazott komponensek és jellemzőik az alábbiak:- ásványolaj: viszkozitás 50 °C-on 1O-15.10'6 m2/sec, dermedéspont legfeljebb -5 °C, lobbanáspont legalább 150 °C, pl. orsóolaj, kőolajfinomítvány stb:- növényi zsírsav (R-COOH): C10-C20 szénatomszámú: pl. a sztearinsav, laurilsav, plamitinsav, napraforgó olaj zsírsav, szója zsírsav stb:- polimerizált növényi olaj: telítetlen növényi olajból, pl. napraforgó olaj, lenolaj, polimerizációjával állítható elő. Móltömege: 37000-50000 közötti, viszkozitása: 1-14 Pa.s, jódszáma: 60-100 mgJ2/100 g, savszáma: max. 15 mgKOH/100 g;- polimerizált növényi zsírsav: móltömege: 600-2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
