Смазка для теплой штамповки металлов
В..М. Лещинский, В. И. Середенко, Г. П. Адлова, 1
В. В. Гладушин, А. K. Херсонский, В. Ф. Голованчук и„ A. А."Оснач
{72) Авторы изобретения (71) Заявитель
Ворошиловградский машиностроительный институт (54) СМАЗКА ДЛЯ ТЕПЛОЙ ШТАМПОВКИ МЕТАЛЛОВ 4 — 10
1,5 — 5
Изобретение относигся к машиностроению, в частности к обработке металлов методом пластического деформирования, и может быть использовано, например, при производстве изделий из углеродистых сталей способом
5 теплой штамповки.
Известно использование в технологии теплой,штамповки в качестве смазочных средств графита и дисульфида молибдена (1).
Однако применение графита и дисульфида молибдена при температурах, достигающих о
750 С, нецелесообразно, так как, окисляясь при более низких температурах (графит устойо чнв до 540 С, дисульфид молибдена до 370—
425 С), эти смазки теряют свои смазочные ствойства.
Известны смазки для холодной н теплой
1 обработки металлов давлением на основе жирнокислотных отходов производства себациновой кислоты (гудрон жировой, жирные кислоты соапстоков и т. д.), а также различные продукты на основе жиросодержащих отхОдов или карбоновых кислот (2) и (3).
В условиях высокотемпературных (750 С) и силовых воздействий смазочная пленка, образуемая указанными составами, разрушается, происходит налипание металла на инструмент и резко ухудшается качество поверхности изделия, Вместе с тем, термическое разложение этих смазок сопровождается выделением густого дыма с неприятным запахом.
Наиболее близкой к предложенному техническому решению является смазка (4) следующего состава, вес.%:
Поли зтиленгликоль 12-22
Триполифосфат натрия 2 — 6
Глицерин 0,3 — 4
Антифрикционный слоистый наполнитель
Оксид цинка
Могозтаноламид синтетических жирных кислот . (СЖК) фракции
С40 С 6 0,2-0,6
Вода,цо 100
Однако присутствие в смазке наполнителей типа тальк, нитрида бора; вермикулита
910746
5 — 10
1-3
0,3 — 1 и оксида цинка, хотя и обеспечивает наличие разделительного слоя между деформируемым металлом и инструментом на протяжении всего процесса штамповки, вызывает значительный тепловой износ инструмента 3 вследствие низких теплоизоляционных свойств наполнителей. Кроме того, указанная смазка не обеспечивает удаления окалины.
Вместе с этим один иэ компонентов смазки-глицерин, обладая низкой термической 10 стойкостью (при. 290 С кипит с разложением; д температура вспышки 174 С, температура воспламенения 187 С), в условиях теплой деформации является пожароопасным.
Целью изобретения является создание !3 . смазки,1 обеспечивающей повышение стойкости штампового инструмента и качества обрабатываемой поверхности изделий при температурах теплой штамповки.
Поставленная цель достигается тем, что 20 смазка для теплой штамповки металлов, содержащая воду, полиэтиленгликоль, натриевую соль фосфорной кислоты и моноэтаноламид синтетических жирных кислот фракции
Со — С4, в качестве натриевой соли фосфорной кислоты содержит гексаметафосфат натрия и дополнительно содерхит динатриевую соль этиленднаминтетрауксусной кислоты (трилон Б), щавелевую кислоту, синтетические жирные кислоты (СЖК) 30 фракции С, — Q<,перманганат калия и хлористый цийк прн следующем содержании компонентов, вес.%:
Полиэтиленгликоль
Гексаметафосфат натрия
Щавелевая кислота
Трилон Б (динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты) 1 — 3
СЖК фракции С.|о — С 2 — 5
Моноэтаноламид СЖК фракции С,|0 — С| 0,2-0,5
Перманганат калия 0,5 — 1,0
Хлорнстый цинк 0,2- 1,2
Вода Остальное
Введение в состав смазки трилона Б и щавелевой кислоты связано с их способностью растворяп оксидную пленку на поверхности металла. Щавелевая кислота, реагируя с катионами железа, переводит их в раствор, а трнлон Б образует комплсксв| с этими катионами.
Различие в константах прочности образуемых комплексов при одновременном воздействии трилона Б и щавелевой кислоты облегчает образование комплексов и ускоряет весь процесс, Введение в смазку хлористого цинка связано с его способностью в водном растворе гидролизоваться с. образованием основного хлорида цинка,в котором легко растворяются окснды железа. Тем самым хлорид цинка способствует растворению оксидной пленки.
Присутствие в смазочной композиции гексаметафосфата натрия обсуловлено его свойством прочно связывать катионы Fe с образованием Na Ne Feg Р О,ь. Гексаметафосфат натрия сЛужит для умягчения воды, повышает растворимость ! закисной пленки, а также предупреждает 1сорроэию металлов. Вследствие того, что водные растворы хлорнда цинка и гексаметафосфата натрия проявляют слабокислую реакцию, создаются благоприятные условия для реакции трилона Б с оксидами железа. Термический распад при 250 С введенного о в смазку перманганата калия сопровождается выделением кислорода, обеспечивающего быстрое образование активных оксидов на ювенильной поверхности металла. В цвою очередь, новые активные оксиды при температурах теплой штамповки мгновенно реагируют с присутствующими1 в смазке свободными синтетическими жирными кислотами с образованием металлических мыл, являющихся более эффективными смазками, чем водорастворимые мыла щелочных металлов, что способствует созданию более прочных смазочных пленок. Смазок наносят на инструмент в промежутках между операциями штамповки. Температурный режим гравюры штампа регулируется предварительным Охлаждением водяной пыльЮ, подаваемой через смазочные устройстг ва. После охлаждения до требуемой |омпер»туры (190 — 200 С) в магистраль подается смазочный состав и производится его распыление. 3а счет реализации требуемого теплового режима на поверхности ппвмпа 11р<1исходят указанные химические реакции и обеспечивается создание на инструменте иоочной антифрикционной смазочнои пленки. Для испытания приготавливают следующие составы смаэок (см. табл. 1). 91074Ü Таблица 1 Составы смазок, вес.% Компоненты 4 5 Полиэтиленгликоль 3 5 7,5 12 Гексаметафосфат натрия Трилон Б Щавелевая кислота 0,5 0,6 3,6 1,2 0,3 0,7 0,2 СЖК фракции С, —. С2 Моноэтаноламид СЖК фракции г С40 С46 0,1 0,2 0,3 0,5 0,7 1 1,2 0,5 0,7 Перманганат калия 0,2 1 . 1,2 0,2, 0,5 Хлористый цинк 0,7 Вода До 100 До 100 До 100 До 100 До 100 Результаты испытаний представлены В табл. 2. Размеры образцов после деформирования В результате проведенного исследования измеряют с точностью до 0,01 мм на инструустановлено, что при обжиге образцов с тех- ментальном микроскопе ВМИ вЂ” 1. Для сравнения приготавливают известный состав 6, вес.%: Полиэтиленгликоль . 12 Глицерин 0,3 Тальк 4 Окись цинка 1,5 Триполифосфат натрия 2,0 Вода До 100 На первом этапе исследования смазку наносят на образцы из стали УВ. ПосЬе просушки в сушильном шкафу в течение 40 мин 1 образцы. подвергают обжигу в муфельной пе-! чи при 1100 С со свободной циркуляцией воздуха до полного сгорания смазки и визуально фиксируют интенсивность газовыделения но закопчению стекла контрольного ..40 пирометра. ТеМпературный режим печи поддерживают с точностью t5 C автоматическим потенциометром КСП -3. За. критерий,закопчения стекла пирометра принимают уменьшение показании по сравнению с температурой 45 печи. l нологической смазкой состава 6 наблюдалось закопчение стекла пирометра и пригар на поверхности образцов. При использовании смазки составов 3 и 4 закопчение стекла и пригаров не обнаружено. При использовании смазки составов 1, 2 и 5 наблюдалось легкое закопчение стекла пирометра. Коэффициент трения определяют экспериментально по номограммам зависимостей уменьшения диаметра полости от степени деформации при осадке кольцевых образцов из стали У8 с исходными размерами,-мм: Наружный диаметр 40 Внутренний диаметр 20 Высота 14 на гидравлическом прессе П-50 со скоростью деформирования 0,0005 м/с на установке, состоящей из нагревательной муфельной печи, бойков и системы регулирования температуры 1 печи и бойков. Образцы нагревают до,постоянной температуры 700 С, температура бойков 200, 250 и 300 С. 910746 о о о а а а с» о о о «й t 4» 1 I О Р „ 35 1 00 а О Г4 м м 0 О О 7) о З о in О 0 ) О сч о„ О О ю in D М3 \О о„о О О а о З Я О О О" ! 1/4 О О„о о о /1 С 4 . с с (О О С4 О О о GO м о и г- си М") м) (v) м М О О оО Ю а Щ м ф м О О о о а а Ю СО Г.4 М o o o o /) О О о о о о о Г4 Irj м о„ О ОО 38 о о „o o o o 1 о о О % Cl t Г4 с со оо м сч о ч О\ О «ч О О ° С4 м «ч С 4 «е « СЧ 00 О -. О сч о oë м о о г-". о с--" «((4 ч Г4 1О О 00. О М. 40 С 4 О О О С O О Ch CJ 0 Ф «- CO Г I40 00 М О O О О «ю t о Ф t» t» 00 О О 00 О О О О О О" ГЧ С 4 « С4 00 Ch o a Г 4 м с Г4 М О«О О С.- д гч О О О С- O in О Г- О ю in w . оо t»» t t с г О О О О,4 М а.Х С.) у ф о 01 и 1 ! in г4 О м м м) ! I а л ю ю а О г4 сч м м F:i ЗЯЗ ЗЯФ ЗЯЗ o c o О О З о о сч сч м а л in С4 Г 4 С4 М М М Ф Ф С3 о О! ьФ Зф И о g o. 1 ! 0 |1 1 ! 1 1 о о о о о о о о о о о о t t t 3 4D 0 in in in 3 О О С»- Г-- С»- t» t» t» t 4-- Са Г- t» 0 В Ю М М О O ОО О а -М 0О Гч М М О СЧ СЧ О СЧ СЧ О СЧ СЧ О СЧ С О О О О О О О О О О О" Î О.О О Î O O О О а Р ОО а О О С 4 OO СЧ СЧ О О О о сч сч сэ - гч о с.1 с.4 о сч — м О О О О О О О О О О О О О О O 4С4 и in о а сч î сч с- о а О О М с К СЧ СЧ СЧ Эффск ивность прнмеHLHèÿ преллагасмогo смазочного состава в производственных условиях оценивают при теплом выдавливании инструмента из стали УВ для штамповки надфилей. При производственных испыганиях ви. зуально определяют стспень. заполнения гравюры, качество поверхности иэделий и стойкость инструмента до первой переточки. Из исследованных составов оптимальными являются составы 3 и 4, которые обеспечивают минимальный коэффициент трения на контактной поверхности в пределах 0,05— 0,06 при температуре примерно 25д С. Для данных температурных условий работы стойкость пуансона при теплом выдавливании инструмента для .штамповки надфилей является максимальной н составляет 75 — 80 шт, что в 2 раза выше, чем стойкость пуансона при штамповке с составом 6. Отмечено уменьшение шероховатости ра.бочей поверхности инструмента лля lllTBMповки надфилей, что позволяет отказаться от последующей после штамповки доводки ийструмента. 0,2 — 0,5 1 — 3 0,3 — 1 Составитель Е. Пономарева Техред М,Тепер Корректор Н. Стец. Тираж 524 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 1028/2 Подписное Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретения Смазка для теплой штамповки металлов, содержащая воду, полиэтиленгликоль, натрие.вую соль фосфорной кислоты н моноэтаноламид синтетических жирных кислот фракции Со-С 6 о т л и v а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения стойкости штампового Редактор М. Недолуженко 0746 10 инструмента и качества обрабатываемой поверхности, смазка дополнительно содержит динатриевую соль этилендиаминтетрауксуь ной кислоты, щавелевую кислоту, синтетические жирные кислоты фракции С вЂ” С, пер«УО г6 манганат калия и хлористый цинк и в качестве натриевой соли фосфорной кислоты— гексаметаФос<Ьат натвия при следующем содержании компонентов, вес.%: 10 Полиэтиленгликоль 5 — 10 Гексаметафосфат натрия 1 — 3 Моноэтаноламид синтетических жирных кислот фракции С 15 Линатриевая соль этилендиаминтетрауксусной . кислоты Шавелсвая кислота Синтетические жирные 2о кислоты фракции С вЂ” С.6 2 — 5 . Перманганат калия 0,5 — 1 Хлорнстый цинк 0,2-1,2 . Вода Остальное Источники информации, zs принятые во внимание при экспертизе 1. Брейтуэйт Е. P. Твердые смазочные материалы и антифрикцио1гные покрытия. М., "Химия", 1967, с. 160 — 166. 2. Авторское свидетельство СССР Р 306164, о кл, С 10 М 7/20, 1971. 3. Авторское свидетельство СССР No 639919, кл. С 10 М 3/26, 1976. 4. Авторское свидетельство СССР Р 636248, кл. С 10 М 3/02, 1978 (прототип).
