Смазка для горячего гидропрессования металлов

 

СМАЗКА ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ГИДРОПРЕССОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ, содержащая глиЦерин и стеклопорошок, отличающаяся тем, что, с целью повышения ctaбильнocти процесса гидропрессования , смазка дополнительно содержит термообработанный при температуре до полного удаления воды вермикулит при следующем соотношений компонентов, мас.%: Стеклопорошок . 20-30 Вермикулит20-30 ГлицеринОстальное (Л со 4

ае ао

ЗсЯ) С 10 М 3 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K Ae TOpCMOMV СВИЮВТ@ЛйСТВМ

4ф.«Д l

В (21) 3568939/23-04 (22) 30.03.83 (46) 15.09;84.Бюл. В 34 (72) О.П.Дробич, Г.И.Гуляев, . П.И.Чуйко, Т.Л.Карасик, В.P.Òûð и С.Г.Тыр (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности (53) 621.892.621.7.016.2(088.8) (56) 1. Копашников А.И. и др, Гидропрессование металлов. М., "Металлургия", 1978, с.222.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 540907, кл. С 10 М 5/02, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 487933, кл. С 10 М 3/02, 1976.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 449764, кл. В 21 D 3/00, 1974.

5. Авторское свидетельство СССР

Н 520391, кл. С 10 М 5/02, 1976.

6. Патент СССР Ф 346882, кл. С 10 M 7/02, 1972 (прототип). (54) (57) СМАЗКА ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ГИДРОПРЕССОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ, содержащая гли1 ерин и стеклопорошок, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью говышения стабильности процесса гидропрессования, смазка дополнительно содержит термообработанный при температуре до полного удаления воды вер микулит при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Стеклопорошок . 20-30

Вермикулит 20-30

Глицерин Остальное

- Ф 1113403 3

Изобретение относится к области горячей деформации металлов, в частности к технологическим смазкам, и может быть использовано в качестве рабочей среды и смазки при гидростатическом прессовании углеродистых и нержавеющих сталей в температурном интервале 900-1220 С.

При горячем гидростатическом прессовании металлов очень важен выбор смазки и рабочей среды, передающей давление,от которых зависят давление выдавливания, качество прессизделий, а также стабильность осуществления процесса.

К смазкам, работающим в процессах гидростатического выдавливания при повышенных температурах (выше 900 С) предъявляются следующие требования: рабочий диапазон температур смазки га должен быть весьма широк, нижний диапазон ограничен температурой стенок контейнера, верхний — температурой металла; смазка должна иметь малую теплоемкость для предотвраще25 ния захолаживания поверхностных слоев металла заготовки и перегрева рабочего инструмента; в рабочем диапазоне температур смазка должна сохранять свой химический состав, определенный уровень вязкости и смазочных свойств; смазка не должна взаимодействовать с металлом эаготоЪки и прессового инструмента (например,. реагировать или науглерожнвать поверхностные слои металла); смаз- 35 ка должна легко удаляться и не должна быть токсичной, огнеопасной и дорогой.

Известна смазка для гидростатического прессования, содержащая, 4О мас. : графит 50, битум 50 (1> .

Известна также смазка для горячего прессования металлов, содержащая, мас. .: графит 17 — 30; тальк 0,5-3,0; нефтяной битум 1,5-2,0, минераль- 45 ное масло до lOOL21 .

Недостатком укаэанных смазок является их высокая теплопроводность, что приводит к значительному 50 эахолаживанию поверхностных слоев металла и снижению стабильности процесса гидростатического прессования. Кроме того, смазки ухудшают санитарно-гигиенические условия тру- 55 да, так как содержат в своем составе такие вредные вещества как графит, битум.

Известны смазки в виде водных суспензий различных составов, например, содержащие, мас. : хлористый натрий 6-10, хлористый калий

7-13, углекислый натрий 0,5-1,0, щелочь 0,2-2 азотнокислый натрий 1-4; уротропин 0,2-2 многоатомный спирт

2-8, вода остальное CÇ, или содержащие мас.X: окись магния 15; хлористый магний 7; триполифосфат натрия 10; вода остальное C4I.

Такие смазки имеют очень высокую теплопроводность, что не обеспечивает стабильности процесса гидропрессования. Кроме того, они также ухудшают санитарно-гигиенические условия труда из-за наличия в их составе хлористых соединений (выделяется хлор).

Известна ненауглероживающая смазка с низкой теплопроводностью,содержащая, мас. : вермикулит 10-30; триполифосфат натрия 5-15 минеральное масло до 100 C5) .

Недостатком такой смазки является то, что она не обеспечивает удовлетворительного качества поверхности прессованных иэделий из-за высокой степени реагирования триполифосфата натрия при высоких, температурах с нержавеющими и высоколегированными сталями.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является смаз. ка для горячего прессования металлов, содержащая, мас.%: глицерин 50-95, стеклопорошок 5-50. Стеклопорошок применяется крупностью О, 15 мм следующего состава, мас.,; окись бора 30,0; окись кремния :0,0-, окись натрия

15,0, окись кальция 10,0 ; окись магния 5,0,61.

Недостатком указанной смазки является то, что она не обеспечивает стабильности процесса гидростатического прессования из-за высокой теплопроводности. Кроме того, зта смазка имеет жидкую консистенцию и поэтому легко выдавливается иэ контейнера, а также имеет ограниченный температурный диапазон использования, так как применяемый стеклопорошок обладает требуемым уровнем вязкости при плавлении только в диапазоне температур

920-1050 С, а при более высокой температуре вязкость его недостаточна для обеспечения сплошности пленки и требуемых антифрикционных свойств.

В результате наблюдаются задиры

Таблица 1

Вермикулит

Содержание окислов, мас .7, ОбъемКоэффициент

Тверныи дость, ед

i0> jTi0< Л1 0 !

I

СаО I."МдО К О

Ре0

Fe< О

И<0 вес, кг/см тепло.проводности, ккал/ м.ч. град.

3 11 на прессованных иэделиях и инструменте, что ухудшает их качество.

Цель изобретения — повышение стабильности процесса гидростатического прессования за счет уменьшения теплопроводности смазки и снижения усилия прессования.

Поставленная цель достигается тем, что смазка для горячего гидропрессования металлов, содержащая глицерин и стеклопорошок, дополнительно содержит термообработанный при температуре до полного удаления воды вермикулит при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Стеклопорошок 20-30

Вермикулит 20-30

Глицерин Ос тальное

При этом стеклопорошок состоит из двух фритт с различной вязкостью и сообщает смазке требуемый уровень вязкости и смазочных свойств в широком диапазоне температур (900-1220 С)

Предлагаемая смазка гарантирует отсутствие науглероживания металла и стабильное осуществление процесса гидростатического прессования благодаря низкой теплопроводности смазки, устранению захолаживания поверхностных слоев заготовки и перегрева рабочего инструмента, а также обеспечивает среде требуемые смазочные функции в широком диапазоне температур (900-1220 С), требуемую консистенцию среды для механизированной подачи ее в контейнер и осуществления процесса гидростатического прессования.

Глицерин сообщает смазке необходимую консистенцию н возможность

1. Исходный

Ковдорский 38,62 0,8 12,15 6,29 0,62 13403, 4 создания гидроэффекта при прессовании. Термообработанный всрмикулит обеспечивает смазке требуемое теплоизоляционные свойства, стеклопоро5 шок — требуемые смазочные функции при 900-1220 С.

Для приготовления предлагаемой смазки используют стандартные вещества: глицерин ГОСТ 6259-71, стеклопорошок ТУ 21 УССР 219-79, вермикулит ВТУ 24-4-67.

Перед приготовлением смазки природные кристаллы вермикулита термообрабатывают при 900 С в течение

ЗО мин, очищают от механических примесей, раэмалывают до прохождения на сите с ячейкой 0,2 мм.

При нагреве вермикулита до

900 С вся вода испаряется, вермикулит вспучивается, объемный вес уменьшается в 6 раз, теплопроводность уменьшается примерно в 3,6 раза, снижается также твердость на 30-35Х. Появляющийся характерный серебристозолотой цвет также способствует сни.жению теплоотдачи излучением при высоких температурах. Более высокая температура термообработки нецелесообразна. Термообработка вермикулита при температуре ниже 900 С не обеспечивает полного удаления воды, что значительно увеличивает теплопроводность смазки и потери тепла деформируемым металлом. Последнее недопустимо для процесса гидростатического прессования..

В табл.1 представлены данные по составу и физико-химическим свойствам исходного и термообработанного вермикулита.

1,82 27,76 0,44 11,50 600 0,184 1,35 2 2 2 3403

Продолжение табл,!

Содержание окислов, мас, 7

Объемный

Твердость, ед

Коэффици.ент

Вермикулит

Бх02

0 А1,0, FeO

Fe@0

KaO MgO вес, кг/см тепло пр овод— ности ккал / м.ч. гр ад °

2, Ковдорский термообработанныи 43,63 0,92 13,72 7,81 — 2,06 31,36 O,S — 100 0,051 1,0 фс

П р и м е ч а н и е: Изменение содержания окислов в термообработанном вермикулите происходит за счет пересчета на 1007 после улетучивания воды.

Стеклопорошок готовят следующим образом.

Стекло 1 состава, мас.7: озлись кремния 37,6; окись алюминия 4, окись бора 8,8; окись кальция 19,8; окись натрия 17,4; окись кобальта

1,0; кремнефтористый натрий 6,9; окись титана 4,5; и стекло 2 состава, мас.7: окись кремния 71,0;окись алюминия

6,5, окись кальция 2,5, окись натрия 15,5, фтор 4,5 размалывают до про б хождения через сито с ячейкой 0„08 мм, а затем смешивают в следующих количествах, мас.7:

Стекло 1 50,0

Стекло 2 50,0

Приготовление смазки осуществляют следующим образом.

В емкость насыпают необходимые количества термообработанного вермикулита и стеклопорошка, тщательно пере- о мешивают, затем наливают глицерин и снова тщательно перемешивают до получения однородной массы. Полученная смазка представляет собой устой- чивую суспензию.

Таблица 2

22 п/и

Содержание компонентов, мас.7

Глицерин Стеклопо- Бермикулит рошок

19,5

61,0 19,5

60,0 20,0

S0,0 25,0

40,0 30,0

39,0 30,5

72,5 27,5

20,0

25,0

30,0

45 4

30,5

В таблице под пунктами 2,3 и 4 представлены составы предлагаемых смазок, 1,5 — составы смазок с содержанием компонентов, выходящим за пред:ta55 гаемые граничные пределы, 6 — известный состав смазки.

Дополнительно приготовлена и испытана в аналогичных условиях комлоJ

Составы приготовленных смазок представлены в табл.2.

1113

Таблица 3

Состояние инструПротекание процесса гидропрессованпя при 900/1220 С

Усилия прессования, т прн 900/1220 С

Марка стали

Ф п/п мента и поверхности прессиэдегий при

ОС

1220

900

215 187

292/?55

195/170

269/235

185/160

165/230

1. Ст. 10 метизации

ТГг же

12Х18Н10Т

Удовлетворительное

2. Ст 10

Удовлетворительное

То же

12Х18Н10Т То же

3. Ст 10

12"18H10T

7 зиция с нетермообработанным вермикулитом состава, мас.Д: глицерин

50,О, стеклопорошок 25,0, вермикулит природный 25,0. Однако плохие теплоизоляционные свойства смазки (из-за более высокой теплопроводности и дополнительного охлаждения заготовки на испарение воды из вермикулита) способствуют увеличению усилий прессования до недопустимых предель- 1п ных значений (450-470 т).

В практике горячего прессования стабильност1 процесса, т.е. бесперебойное осуществление процесса прессования, характеризуется одновременно несколькими показателями: возможностью своевременной подачи смазки в контейнер, отсутствием случаев разгерметизации контейнера и вытекания смазки, уровнем усилий прессования, а отсюда, как правило, состоянием инструмента и возможностью осуществления прессования без прессостат. ка. Все они взаимозависимы и любой из перечисленных показателей может нарушить стабильность процесса.

Теплопроводность смазки оказывает решающее влияние на все указанные показатели, а прежде всего.на уровень усилий прессования, следующим образом. При высокой теплопровоцности смазки, т.е. ее низкой теплоизоляционной способности, нагретая заготовка более интенсивно охлаждается, что приводит к повышению сопротивления деформации, т.е. требуе35 мое усилие для осуществления прессования увеличивается. При высоких

Имеются случаи разгер403 8 усилиях прессования, как прав то, наблюдаются и более частые случаи выхода из строя технологического инструмента, приспособлений для подачи смазки в контейнер и недостаток мощности для осуществления процесса прессования без прессостатка.

Однако замеры теплопроводности ,смазки трудоемки и длительны. Поэтому в практике горячего прессования принято характеризовать ее косвенно более понятной следственной характеристикой по усилию прессования.

Для сравнения предлагаемую и известную смазки испытывают на прессе усилием 500 т. Скорость прессования

105 мм/с, коэффициент вытяжки 7. Заготовку диаметром 82 мм из Ст 10 ч 12Х18Н10Т нагревают в индукционной печи до 900 и 1220 С, оббивают с нее окалину и задают в контейнер пресса.

Предварительно указанные составы смазок перед каждым прессованием выдавливают шприцем в пустотелый стакан на штемпеле пресса. При движении штемпеля стакан упирается в заготовку, которая при этом закрывает выходное отверстие матрицы, пружина сжимается и смазка из стакана выдавливается в зазор между контейнером и заготовкой, обеспечивая гидростатические условия прессования. Последнее характеризуется отсутствием прессостатка, задиров и рисок на инструменте и изделии.

Результаты опытных прессований приведены в табл.3.

Отдельные Отдельные мелкие риски риски

То же То же 1113403

l0

Продолэкение табл .3 остояние инструмента и поверхности прессиэделий при

ОС

Усилия прессования, т при 900/1220 С

Марка стали

I9 пl и

Протекание процесса гидропрессования прн 900/1220 С

900 1220

4. Ст 10

190/175

270/235

12Х18Н10Т

5. Ст 10

Смазка не успевает выдавливаться для осуществления гидростатики

270/185

287/250

12Х18Н10Т То же

220/320

Мелкие риски

Задиры и налипание металла

305/450

12Х18Н10Т То же

То же

То же

6. Ст 10 Разгерметизация контейнера и вытекание среды

Как видно из таблицы, предэтагаемые составы смазок (2,3 и 4) обеспечивают стабильность процесса прессования при 900-1220 С, а консистен- 35 ция их способствует удовлетворительному заполнению и герметизации контейнера. Это обеспечивает условия гидростатического прессования, что характеризуется отсутствием прессостатка. Хорошие теплоизоляционные и смазочные функции этих смазок обеспечивают удовлетворительное состояние поверхности прессованных изделий и инструмента, а также минимальные усилия прессования. Известная смазка (6) не обеспечивает стабильности процесса гидростатического прессования, так как жидкая смазка затрудняет герметизацию контейнера, в результате на выпрессованных изделиях остается прессостаток. Высокая теплопроводность смазки способствует увеличению усилий прессования, что особенно усугубляется дополнительным ухудшением антифрикционных свойств смазки при 1220 С из-эа недостаточной вязкости используемого стекла. При этом наблюдается ухудшение качества поверхности изделий и инструмента.

Применение смазки состава 1, с некоторым избытком жидкой фазы, приводит к появлению отдельных случаев разгерметизации контейнера. В результате нарушается стабильность процесса прессования, что приводит к повышению усилий прессования, появлению мелких прессостатков (лепестков) и отдельных мелких рисок на изделии и инструменте.

Использование смазки состава 5, г с недостатком жидкой фазы, затрудняет процесс подачи смазки в контейнер.

Это не обеспечивает условий устойчивого гидростатического прессования, в результате чего наблюдаются случаи зависания иэделий на матрице из-за мелких прессостатков (лепестков).

Во всех случаях не наблюдается науглероживание поверхности металла.

Таким образом, пре,цлагаемая смаз- ка обеспечивает стабильность процес1113403

11 са гидростатического прессования за счет уменьшения теплопроводности, расширяет температурный диапазон приме12 нения (900-1220 С) за счет повышения вязкости смазки и ее антифрикционных свойств, Составитель Е.Пономарева

Техред О.Неце Корректор Л. Пилипенко

Редактор И..Рыбченко

Заказ 6527/20

Тираж 488 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фнчнал ППП "Патент™, r. Ужгород, ул. Проектная, 4