Смазка для горячей обработки металлов давлением и способ ее получения

 

Изобретение относится к составам смазок для горячей обработки металлов и способам их получения. Смазка содержит, мас.%: графит с поверхностью, модифицированной лигносульфонатом и карбоксиметилцеллюлозой, 6-15, лигносульфонат 3-8, сульфат аммония 2-10, карбоксиметилцеллюлоза 0,05-0,2, аммиачная вода 1-2, вода - остальное. Состав получают измельчением графита в водном растворе лигносульфоната и карбоксиметилцеллюлозы с последующим добавлением в полученную суспензию остальных составляющих компонентов смазки: сульфата аммония и аммиачной воды, совместное перемешивание всех компонентов до получения однородной смеси. Измельчение графита можно проводить металлической дробью. Технический результат: улучшенные характеристики при высоких температурах использования, снижение себестоимости смазки, улучшение условий труда за счет низкого содержания зольного остатка при 1000°С. 2 с. и 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к способам получения технологических смазок и к их составам, используемым при горячей обработке металлов давлением, а именно при штамповке и прессовании различного вида металлических деталей и изделий, а также при экструзивном формовании металла в широком интервале температур.

Известна смазка для горячей обработки металлов давлением (Авторское свидетельство СССР N 491686, С 10 М 173/02, 1975), содержащая компоненты при следующем соотношении, мас.%: графит 15-25; хлорид аммония 0,2-0,8; хлорид натрия 0,01-0,05; водный раствор аммиака 1,5-3,5; сульфанол в качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) 0,05-0,5; вода до 100.

Смазку готовят путем простого смешивания компонентов в любой последовательности при постоянном перемешивании смеси.

Известна смазка для горячей обработки металлов давлением [Авторское свидетельство СССР N 1574179, С 10 М 173/02, 1990], содержащая воду, твердый смазочный наполнитель, выбранный из группы, включающей графит, дисульфид молибдена, их смесь, смесь графита с фторидом кальция, и водорастворимый загуститель, например карбоксиметилцеллюлозу.

Известная смазка для горячей обработки металлов давлением [Авторское свидетельство СССР N 1558961, С 10 М 173/02, 1990- прототип], содержащая компоненты при следующем соотношении, мас.%: Графит - 10-25 Хлорид натрия - 0,01-0,1 Карбонат натрия - 2-6 Гидроксид натрия - 0,3-1 Сульфанол - 0,05-0,5 Лигносульфонат - 10-15 Тринатрийфосфат - 1-5 Вода - Остальное.

Известный состав готовят следующим образом. В процессе измельчения графита вводят технический лигносульфонат, гидроксид натрия, карбонат натрия и воду. К полученной водной суспензии мелкодисперсного графита добавляют остальные составляющие компоненты смазки: сульфанол, тринатрийфосфат, после чего смесь перемешивают до получения однородной массы.

Известный состав смазки имеет потери массы при 500-800^oC 40,4-50,5 мг, коэффициент трения при 100^oC, 200^oC и 300^oC 0,18- 0,23, 0,21-0,25 и 0,23-0,27 соответственно.

Задачей изобретения является создание нового состава смазки с улучшенными характеристиками при высоких температурах ее использования.

Другой задачей является создание простого и эффективного способа получения такой смазки.

Другой задачей является снижение себестоимости смазки и улучшение условий труда.

Поставленная задача достигается тем, что смазка для горячей обработки металлов давлением содержит лигносульфонат, воду, карбоксиметилцеллюлозу, сульфат аммония, аммиачную воду и в качестве графита содержит графит с поверхностью, модифицированной лигносульфонатом и карбоксиметилцеллюлозой при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%: Графит - 6-15
Лигносульфонат - 3-8
Сульфат аммония - 2-10
Карбоксиметилцеллюлоза - 0,05-0,2
Аммиачная вода - 1-2
Вода - Остальное.

Способ получения такого состава включает измельчение графита в водном растворе лигносульфоната и карбоксиметилцеллюлозы, последующее добавление в полученную суспензию остальных составляющих компонентов смазки: сульфата аммония и аммиачной воды, совместное перемешивание всех компонентов до получения однородной смеси, при этом измельчение графита проводят металлической дробью.

Для приготовления смазки используют: графит ЭУТ 1 ГОСТ 10274-79; лигносульфонат технический ЛТС марки А. ОСТ 13-183-83, который представляет собой кальциевую соль лигносульфонатовых кислот и является отходом переработки древесины; сульфат аммония и карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) любых марок отечественного и импортного производства; аммиачную воду, которая представляет собой водный раствор аммиака 25%-й концентрации. ГОСТ 9-0707.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В шаровую мельницу загружают требуемое количество компонентов состава: графита (6-15 мас. %), лигносульфоната (3-8 мас.%), КМЦ (0,05-0,2 мас.%) и воды, измельчают графит в течение не более 12 часов металлической дробью (ГОСТ 11964-81). В процессе измельчения поверхность графита модифицируется лигносульфонатом и КМЦ. Адсорбционный слой, имеющийся на поверхности графита при измельчении в растворе, удаляется и замещается адсорбционным слоем из молекул лигносульфоната и КМЦ, что придает графиту гидрофильные свойства, повышая стабильность суспензии и адгезию графита. Далее в полученную суспензию модифицированного графита добавляют сульфат аммония (2-10 мас.%) и аммиачную воду (1-2 мас. %) и все компоненты перемешивают до получения однородной смеси.

Полученная таким образом смазка по составу соответствует заявленной в формуле.

Введение КМЦ в состав смазки не только модифицирует поверхность графита, но и обеспечивает устойчивость суспензии графита, т.е. стабильность смазки. Лигносульфонат помимо модифицирующего действия влияет также на стабильность смазки и улучшает ее поверхностно-активные свойства.

Наличие сульфата аммония в смазке приводит при высоких температурах ее использования к образованию на поверхности штампа жидкой прослойки, что в сочетании с газовой прослойкой, образующейся при разложении лигносульфоната и аммиачной воды, создает благоприятные условия, препятствующие выгоранию графита при температурах до 1200^oC. Кроме того, аммиак, выделяющийся при использовании смазки, снижает окалинообразование.

Полученная указанным способом смазка представляет собой однородную суспензию черного цвета с запахом аммиака, pH 8-11, водостойкостью дисперсии не менее 75% и имеет торговую марку "ВЕКСАНОЛ ГВ-75". Смазка легко растекается по поверхности штампа и малотоксична.

В таблице представлены составы заявленной смазки и ее теплоизолирующие и смазочные свойства.

Теплоизолирующие свойства определяют по изменению массы пробы смазки при температурах от 100^oC до 900^oC.

Смазочные свойства определяют по коэффициенту трений известным методом осадки кольцевых образцов.

Из приведенных в таблице данных следует, что заявленные составы имеют потери при 500-800^oC 30,5-35,56 мг, при 800-900^oC 48,4-50,2 мг, что позволяет успешно использовать смазку при повышенных температурах.

Низкое содержание зольного остатка при 1000^oC (менее 1%) улучшает условия труда работающего персонала.

За счет использования доступных по цене исходных компонентов снижается себестоимость смазки.

Способ получения смазки не требует дорогостоящего оборудования, эффективен и может быть осуществлен в любых заводских условиях при наличии мелющего оборудования.

Хорошие свойства смазки позволяют эффективно использовать ее при штамповке сложных стальных деталей при температурах 900-1200^oC, а также при горячем прессовании и прокатке стальных деталей.

Формула изобретения

1. Смазка для горячей обработки металлов давлением, содержащая графит, лигносульфонат и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит карбоксиметилцеллюлозу, сульфат аммония и аммиачную воду и в качестве графита содержит графит с поверхностью, модифицированной лигносульфонатом и карбоксиметилцеллюлозой, при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%:
Графит - 6 - 15
Лигносульфонат - 3 - 8
Карбоксиметилцеллюлоза - 0,05 - 0,2
Сульфат аммония - 2 - 10
Аммиачная вода - 1 - 2
Вода - Остальное
2. Способ получения смазки по п.1, включающий измельчение графита в водном растворе лигносульфоната с последующим добавлением в полученную суспензию графита составляющих компонентов смазки и их совместное перемешивание до получения однородной смеси, отличающийся тем, что при измельчении графита дополнительно вводят карбоксиметилцеллюлозу с последующим добавлением в полученную суспензию графита сульфата аммония и аммиачной воды как составляющих компонентов смазки.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что измельчения графита проводят металлической дробью.