Смазка для сухого волочения проволоки

 

Сущность изобретения: смазка содержит , %: натриевые соли высших жирных кислот 50-70; вермикулит вспученный 25- 49 и кубовый остаток дистилляции капролактама 1-5 3 табл.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4861572/04 (22) 20.08.90 (46) 15.08.92. Бюл. М 30 (71) Магнитогорскйй горно-металлургический институт им. Г. И. Носова и Магнитогорский калибровочный завод (72) И.Л. Малина, Л. Г, Савинчук, Б. А. Никифоров, Е.А. Пудов, В.Б. Альшаев, Б, И. Ма-" каров и В. И. Самохвалова (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1113403, кл. С 10 М 125/26, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1122690, кл. С 10 M 125/10, 1984.

Изобретение относится к прокатно-ео-. лочильному производству и, в частности, к . технологической смазке для сухого волочения проволоки.

Известна смазка для горячего гидро прессования, содержащая, мас. О/:

Термообработанный до полного удаления воды вермикулит 20-30

Стекл опорошок . 20-30

Глицерин . 40-60

Недостатком известной смазки являет= ся возможность ее использования при сухом волочении проволоки, так как по консистенции она.является пастообразной из-за наличия в составе смазки глицерина, который является дорогостоящим и дефицитным продуктом.

Наиболее близкой к предлагаемой является смазка для сухого волочения металла следующего состава, мас..7;:

Натриевые соли высших жирных кислот 28 — 63

Известь гашеная 20-60 (s1)s С 10 М 169/04, 125/26//(C 10 М 125/26, 105;24,133:06) С 10 N 30:06, 40:24

2 (54) СМАЗКА ДЛЯ СУХОГО ВОЛОЧЕНИЯ

ПРОВОЛОКИ (57) Сущность изобретения: смазка содержит,; : натриевые соли высших жирных кислот 50-?О; вермикулит вспученный 25—

49 и кубовый остаток дистилляции капролактама 1-5, 3 табл, Окись железа 2 — 15

Алюмогель . 2 — 10

Недостатком указанной смазки является нестабильность процесса волочения за счет невысокой термостойкости гашейой извести Са(ОН) и алюмогеля. Поскольку температурные условйя работы смазки в зоне волоки различны и в сэмом конце контактной поверхности смазка подвергается действйю высоких температур, то Са(ОН) и алюмогель разрушаются на самом ответственном участке волоки, теряя влагу, а с ней и пластичность. Это резко дестабилизирует процесс волочения и приводит к такому нежелательному явлению, как увлажнение мыла, Цель изобретения — повышение смазочных и защитных свойств.

Поставленная цель достигается тем, что смазка для сухого волочения проволоки, ео- держащая натриевые соли высших жирных кислот и наполнитель, в качестве последнего содержит вермикулит вспученный и дополнительно содержит кубовый остаток

1754772 дистилляции капролактама при следующем соотношении компонентов, мас. jp.

9атриевые соли высших жирных кислот . 50-70

BeðìèêóëèT вспученйый 25-49

Кубоьый остаток дистилляции капролактама 1-5.

Вспученный вермикулит ГОСТ 1285667 представляет собой легкие, мягкие чешуйки от серебристого до золотистого цвета. Связь между отдельными чешуйками очень слабая, и они легко сдвигаются одна относительно другой. Товарным продуктом считается вспученный вермикулит с объемной массой, не более 200 кг/м .

Капролактам в промышленности получают из циклогексанона в две стадии. На первой. стадии циклогексанон взаимодействует с надуксусной кислотой в растворе ацетона с образованием капролактона: на второй стадии при обработке капролакто -. на аммлаком получается капролактам-сырец.

После нейтрализации капролактам-cbtрец очищают вакуум-перегонкой в дистилляционных кубах с паровым обогревом при остаточном давлении 30 мм рт,ст. В результате дистилляции обраэузтся кубовый остаток, который содержит, мас.%:

Капролактам 9-20

Натриевая соль аминокапроновой кислоты 23-47

Олигомеры капролактама 22-43

Смолу 13-19 .Свободный гидроксид натрия 1-3

В заявляемой смазке вермикулит вспученный проявляет новое техническое свойств диспергатора (разъединителя) мЫльного и >ришка. Являясь высокогидро. фильным материалом, частицы вермикулита при смешении со строго гостируемым по влажности мыльнцм порошком TY 18-16235-82 частичйо впитывают влагу из мыла и тем самым препятствуют комкованию смазки; придают ей пластичность и споСобствуют увеличению сопротивления смазки выдавливанию из зоны трения. Усилению диспергационных свойств вермикулита способствует адсорбция на его поверхности гетерополярных молекул кубового остатка дистйлляцйи капролактама, которые, в свою очередь, удерживают вокруг частиц вермикулита частицы мыла благодаря дисперсионному взаимодействию углеводородных групп обоих органических соединений.

Кроме того, вермикулит, имеющий пластйнчатое строение со слабо связанными между собой пластийами и eiicottyto"мягкость, способствует снижению волочения и, следовательно, снижению износа волок.

Существенное значение в обесйечении. стабильности волочения имеет также высо5 кая термостойкость вермикулита. Известно, что температурные условия работы смазки по длине волоки различны: в самом начале контакта проволоки с поверхностью волоки имеющейся температуры недостаточно для

10 того, чтобы расплавить смазку и сделать ее поверхностно-активной; в то время как в самом конце контактной поверхности смазка подвергается действию весьма высоких температур и разрушается. Отсюда следует;

15 что мыльные смазки, содержащие как легкоплавкие, так и тугоплавкие составляющие, должны работать лучше. чем мыло, однородное по свойствам.

Вйсокая термостойкость вермикулита

20 вспученного в сочетании с мягкой пластинчатой структурой позволяет заявляемой смазке сохранять смазочные свойства во всех температурных зонах волоки и обеспечивать устойчивость и равномерность воло25 чения.

Благодаря присутствию вермикулита вспученного. заявляемая смазка проявляети охлаждающее действие,.основанное на законах теплообмена, Нагретые поверхности

30 трейия переда-:от тепло смазочной среде riyтем конвективного теплообмена; Охлаждающее действие смазки, обусловленное высокой теплоемкостью вермикулита, положительно влияет на свойства проволоки, так

35 как препятствует перегреву и, следовательно, нарушению структуры металлических поверхностей, Наличие у вермикулита указанных свойств в сочетании с низкой стоимостью позволяет достичь высокий.

40 положительный эффект при использовании этого продукта в качестве компонента смазки для сухого волочения проволоки.

Входящие в состав молекул соедине45 ний, содержащихся в кубовом остатке дистилляции капролактама, атомные груп-: пировки с сосредоточенной на них злектpot tttoa плотност ю закрепляются на положительных центрах адсорбции поверх50 ности вермикулита, а группы, несущие по- ложительный заряд, закрепляются. на участках с сосредоточенной электродной плотностью. Закрепление углеводородной . части кольце капролактама; а также углево-. дородных цепочек аминокапооновой кислоты и продуктов уплотнения капролактама: происхадйт в основном sa счет дисперсионйых сил, возникающих между CHz -группами углеводородных структур и поверхностью вермикулита.

1754772 ствами, не только способствуют гидрофобизации частиц вермикулита и распределению на них молекул мыла, но и сами обладают способностью вступать в физико-химическое взаимодействие с активированными (температурой) поверхностями контактной зоны, проявляя свойства противоизносной присадки, Например, молекулы аминокапроновой кислоты, вступая во взаимодействие с поверхностями тренйя, образуют хемосорбированные пленки металлических мыл, которые обладают более прочными связями, чем адсорбционные пленки, Присутствие кислорода ускоряет процессы хемосорбции.

Сформированные на активированных металлических поверхностях пленки химических соединений имеют сопротивление сдвигу ниже, чем у контактирующих металО лов. Такие пленки не дают возможноститрущимся поверхностям. войти в контакт одна с другой, снижая их адгезионное и усталостное изнашивание.

Кроме того, элементы (углерод, кислород, азот), входящие в состав кубового остатка дистилляции капролактама, в условиях высоких напряжений, температур, давлений в зоне контакта не только реагируют с поверхностью металла с образованием граничной смазочной пленки; но и диффундируют в тончайшие поверхностные слои трущихся металлических поверхностей, образуя вторичные структуры с более . низкими коэффициентами трения, сопротивлениями на сдвиг и температурами плавления. В результате этого облегчаются процессы трения и пластической деформации металла и, уменьшается обрывность проволоки, Таким образом, кубовый остаток дистилляции капролактама, выполняя в заявляемой смазке функции гидрофобиэатора поверхности вермикулита, распределителя мыла на минеральных частицах и противо5 износной присадки, существенно улучшает эксплуатационные свойства заявляемой смазки.

Кроме того, большая длина молекул, входящих в состав кубового остатка дистилляции капролактама, способствует увеличению поверхности действия дисперсионных сил при закреплении углеводородных 5

15

30 смазки при волочении. В результате боко- . ° вой когезии углеводородных групп моле35

40 высокой прочности выдерживают большие 50 нормальные нагрузки и оказывают слабоесопротивлениЕ действию касательных напряжений. Но чем ниже устойчивость адсорбционного слоя к действию касательных напряжений, тем меньше коэффициент тре- 55 ния, тем выше смазочная способность смазки;

Молекулы веществ, входящих B состав кубового остатка дис илляции капролактама, являясь поверхностно-активными вещеструктур, а следовательно, повышению общей прочности закрепления.

Таким образом, благодаря наличию локально сконцентрированной электронной плотности на атоме кислорода карбонильной или карбоксильной групп гетерополярных молекул остатка дистилляции капролактама, обеспечивающей высокую адгезию его молекул к вермикулиту, наличию углеводородных групп СНг и групп с сосредоточенным положительным зарядом, а также большой длине молекул (не менее

Св) создается возможность одновременно для специфического и неспецифического закрепления их на поверхности вермикулита, а также специфического взаимодействия молекул между собой, в том числе боковую когезию углеводородных групп. Все это в целом обеспечивает высокую прочность эакрепления молекул кубового остатка дистилляции капролактама на минеральной поверхности, значительную гидрофобиэацию гидрофильных частиц вермикулита и ослабляет силы межмолекулярного и электростатического притяжения между ними, что препятствует слипанию и комкованию кул кубового остатка дистилляции капролактама, закрепляющихся на частицах вермикулита, вокруг частиц создается углеводородный адсорбционный слой, который вступает в дисперсионное взаимодействие с молекулами мыла и удерживает их у поверхности минеральных частиц, В результате такого взаимодействия каждая частица вермикулита представляет собой мягкий пластичный агрегат, обладающий всеми свойствами поверхностно-активных веществ. Эти агрегаты, обладающие поверхностно-активными свойствами, равномерно адсорбируются слоями различной толщины на контактирующих металлических поверхностях. Такие слои благодаря их

Введение s состав заявляемой смазки вермикулита вспученного и кубового остатка дистилляции капролактама позволяет выполнить одновременно целый ряд требований, предъявляемых к смазкам, а именно: смазка хорошо и непрерывно смазывает трущиеся поверхности при волочении; прочно прилипает к поверхностям трения; выдерживает большие давления; не спекается; не расслаивается; не имеет неприятного запах ; не оказывает вредного воздействия на обслуживающий персонал;

1754772 включает недефицитные и недорогие материалы.

Исследование микрорельефа поверхности катанки после волочения со смазкой, принятой за прототип, показывает, что практиески вся поверхность проволоки покрыта очень тонким слоем смазки. Поверхность катанки после вол очения с заявляемой смазкой также полностью покрыта смазкой, причем практически вся поверхность содержит слой смазки значительной толщины. Увеличение толщины слоя заявляемой смазки по сравнению со смазкой, принятой за прототип, саиде* тельствует о более высокой адсорбционной способности заявляемой смазки, о высокой прочности закрепления на металле, гарантированной защите поверхностей трения от залипания.

Пример. Смазку для сухого волочения готовят следующим образом.

Вермикулит вспученный марок 200 или

250 и измельченный до 0,15 мм кубовый остаток дистилляции капролактама в заявляемом соотношении засыпают в емкОсть с мешалкой, куда добавляют расчетное количество натриевого,мыла в виде порошка. В емкости смесь перемешивают в течение 15—

25 мин и высушивают, после чего смазку засыпают в мыльницу волочильного стана.

Для обоснования преимуществ заявляемой смазки по сравнению с прототипом и определения количественного содержания компонентов в смазке было приготовлено пять составов (составы М 1-3 — с заявляемыми значениями компонентов, составы Ь

4 и 5 — с содержанием компонентов, выходящим за заявляемые пределы, и состав N.

6 — no прототипу).

Для сравнительной оценки технологйческих свойств заявляемой смазки для сухого волочения проволоки и смазки-прототипа проводили испытания на станах ИДЯЕА—

7/550. Волочению подвергалась проволока иэ стали 65.

Режим испытания: скорость волочения, м/мин 450; частные обжатия, $ Не более

19: суммарное обжатие, $ 77,3; марка волок — ВК 6, форма 11, рабочий угол 10-12 ; подсмазочный слой — бура с костным клеем.

Маршрут волочения 6,5 — 5,9 — 5,32 — 4,75—

4,25 — 3,8 — 3,4 — 3,1.

Стабильность процесса волочения оп.ределяли по следующим основным технологическим показателям: обрывность проволоки; износостойкость волок, количество смазки на поверхности проволоки; коэффициент трения; усилие волочения по переходам.

На всех смазках протянуто по 5т проволоки.

Обрывность проволоки определяли как среднее количество обрывов в пересчете на

1 т проволоки, протянутой по маршруту 6 53,1 мм.

5 Износостойкость волок определяли как количество тонн протянутой проволоки при износе канала волоки на 0,01 мм. Размер канала волоки контролировали по диаметру проволоки, выходящей из волоки, 10 Количество смазки, удерживаемой на проволоке при волочении и характеризующей адгезию смазки с поверхностью проволоки, определяли гравиметрическим методом по разности масс образца прово15 локи длиной 10 см до и после снятия смазки . кипячением в воде в течение 10-125 мин по формуле

Iq — qual 10

5fd l где m — масса смазки, г/M; р1 — масса образца до кипячения, г;

qz — масса образца после кипячения, г; ! — длина, м;

d — диаметр, м; ж= 3,14.

Количество захватываемой смазки в значительной степейи определяет величину коэффициента трения, численные значения которого оценивали по методу разрезной

ВОЛОКИ, Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Данные табл, 2 показывают, что использование заявляемой смазки составов hl 1-3 способствует лучшей по сравнению с прототипом (состав М 6) адгезии смазки с поверхностью проволоки, что выражается в

40 увеличении количества удерживаемой смазки при волочении в 1,33-1,75 раза.

Увеличение количества удерживаемой смазки способствует уменьшению в 1.151,24 раэ коэффициента трения при протяж45 ке проволоки через волоки, в результате чего число обрывов, приходящееся на 1 т проволоки,.сокращается по сравнению с прототипом в 2,5 и более раз.

Уменьшение количества трения, приво50 .дящее к снижению усилия волочения, спо-. собствует повышению иэносостойкости твердосплавных волок в 1,3 и более раэ по сравнению с прототипом.

Хотя составы смазок М 4 и 5 по сравне55 нию с прототипом и обеспечивают более высокие технологические свойства, однако использование их нецелесообразно из-эа более низкого по сравнению с заявляемыми составами (М 1 — 3) количества удерживае1754772

20

35

50-70

25-49

1-5." мой смазки, что ухудшает по;;аэатели коэффициента трения, обрывности проволоки и стойкости волок при использовании этйх составов.

Снижение технологических показателей при использовании состава % 4 обусловлено избыточным содержанием вермикулита вспученного, что приводит к снижению смазывающей способности из-за недостаточного содержания мыла, à при использовании состава М 5 обусловлено недостаточным содержанием вермикулита вспученного, ITo приводит к слипанию смазки.

Изложенное выше позволяет сделать вывод о том. что использование составов Q

4 и 5 нецелесообразно, так как эффективность ихдействия при волочении проволоки ниже, чем у заявляемых составов l4 1-3.

Для сравнительной оценки антикорроэионных свойств заявляемой смазки для сухого волочения проволоки и смазки-.прототипа взяты образцы проволоки длиной

10 см из стали 65 после волочения со смазками составов Q 1-5: составы М 1-3 с заявляемыми значениями компонентов; составы

% 4, и 5 с содержаниями компонентов, выходящими за заявляемые пределы, и смазкой состава Q 6- по прототипу.

Коррозионная стойкость прово toKH tl0сле волочения с заявляемой смазкой и смазкой-прототипом оценивалась по значениям площади коррозионных разрушений (ГОСТ

9,054 75) через 40 сут, При этом измеряли суммарную площадь всех коррозионных очагов íà поверхности каждого образца по отношению к общей площади поверхности образца. после чего рассчитывали коэффициент торможения коррозии по формула где А- площадь коррозии образца подсмазкой М6;

A> — площадь коррозии образца под смазкой составов % 1 — 5.

Зате. я определяли степень э=-щиты ст коррозии (С); характеризующую полноту подавления коррозии, по формуле с А-À

Результатй измерений приведены в

::; табл. 3.

Данные габл. 3; что повер: хность образцов проволоки с заявляемой смазкой (составы hL 1 — 3) по сравнению с прототипом (состав 1Ф 6) менее подвержена коррозионным разрушениям. При этом коэффициенты торможения коррозии воэрастает в 3,0-3,5 раэ,.а степень защиты от коррозии — на 66,7-71,4 Я,.

Составы hh 4 и 5 также оказывают.защитное действие на поверхность металла, однако применение их в промышленности нецелесообразно, так как защитные свойства их выражены более слабо, чем у составов

ЬЬ 1-3.

Технико-зкономическим преимуществом заявляемой смазки для сухого волочения проволоки по сравнению со смазкой, взятой за прототип, является повышение стабильности процесса волочения путем увеличения s 1,33-1,75 раза количества удерживаемой смазки за счет улучшения адгеэии и более равномерного ее распределения на поверхности проволоки, Это позволяетснизить обрывность проволоки в 2,5. и более раз за счет плавного и равномерно1 го волочения. а также повысить износостойкость твердосплавных волок в 1,3 и более раз за счет снижения в 1,15-1,24 раза коэффициента трения.

Крома того, заявляемая смазка обеспечивает повышение коррозионной стойкости проволоки, s том числе коэффициента торможения коррозии в 3,0-3,5 раз, и степени защиты от коррозии на 66,7-71,4Я. Лреимуществом заявляемой смазки по сравнению с прототипсм является также использование в ее составе дешевых, недефицитных компонентов; вермикулита вспученного, стоимость которого составляет 20 руб/м и кубового остатка дистилляции капролактама — 40 руб!т.

Формула изобретения

Смазка для сухого волочения проволоки, содержащая натриевые соли высших жирных кислот и наполнитель, о т л и. ч а45 ю щ а я с я тем, что, с целью повышения смазочных и защитных свойств, смазка в. качестве наполнителя содержит вермикулит вспученный и дополнительно содержит кубовый остаток дистилляции капролактама при следующем соотношении компонентов, мас. ф:

Натриевые соли высших жи.рных кислот

Вермикулит вспученный

Кубовый остаток дистилляцчи капролактама

1754772

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Срставитель И. Малина

Редактор А. Маковская Техред M.Mîðråíòàë Корректор Л. Лукач

Заказ 2869 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская нэб., 4/5

Производственно-издательские комбинат "Патент", г. Уигород, ул.Гагарина, 101