СМАЗКА ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ Российский патент 1995 года по МПК C10M173/02 C10M173/02 C10M125/02 C10M125/24 C10M133/08 C10M135/10 C10N40/24 

Изобретение относится к технологическим смазкам для обработки металлов давлением и может быть использовано в процессах горячей штамповки и теплого и горячего волочения профилей.

Для смазки инструмента при горячей штамповке применяют дорогостоящие смазки на основе коллоидного графита [1]
Известно также применение смазок на основе солей и солевых смесей, которые значительно дешевле, однако они имеют более высокий коэффициент трения, чем смазки на основе графита, и не обеспечивают устойчивой поверхности раздела между штампом и горячим металлом заготовки, что приводит к износу и эрозии штампа и браку поковок. Поэтому солевые смазки непригодны для штамповки сложных поковок [2]
В качестве прототипа принята смазка, содержащая водный раствор триполифосфата натрия (2-8% ), галогенид щелочноземельного металла (10-15%), углекислый натрий (10-15%), уротропин или триэтаноламин (0,1-1%) и воду, которая также имеет высокий коэффициент трения при горячей штамповке, обусловленный выдавливанием расплава солей из зоны контакта горячего металла заготовки со штампом, особенно на участках со значительным перемещением металла по поверхности штампа. Остатки смазки накапливаются в глубоких выемках гравюры штампа, что приводит к незаполнению их металлом, т.е. браку [3]
Целью изобретения является создание смазки, обеспечивающей повышение антифрикционных и адгезионных свойств за счет разработки состава смазки на бездымной водной основе и повышенными гидрофильными свойствами антрифрикционного наполнителя, что обеспечит улучшение адгезионных свойств смазки и снижение коэффициента трения при горячей штамповке.

Для решения поставленной задачи в смазку, содержащую воду, триполифосфат натрия и триэтаноламин, дополнительно вводят порошкообразный графит, аммонийные соли лигносульфоновых кислот и продукт, включающий поверхностно-активное вещество (ПАВ) на основе натриевых солей вторичных алкилсульфатов, моноэтаноламин, синтетические первичные жирные спирты фракции С₁₀-C₁₃, полифосфат натpия и воду при следующем соотношении компонентов, мас. порошкообразный графит 6-12; триэтаноламин 0,2-0,3; триполифосфат натрия 1-6; аммонийные соли лигносульфоновых кислот 3-8; продукт, включающий поверхностно-активное вещество на основе натриевых солей вторичных алкилсульфатов, моноэтаноламин, синтетические первичные жирные спирты фракции С₁₀-С₁₃ и полифосфат натрия и воду (продукт с ПАВ) 1-4; вода остальное.

Пpодукт с ПАВ вводится в смазку для повышения гидрофильных свойств частиц графита, уменьшения поверхностного натяжения и улучшения, в связи с этим, стабильности и адгезионных свойств смазки.

Количество продукта с ПАВ взято в оптимальных пределах. При его содержании менее 1% часть порошкообразного графита с размером частиц, диаметр эквивалентной сферы которых более 63 мкм, выпадает в осадок. Кроме этого, на смазываемой распыленной смазкой поверхности наблюдаются не растекающие капли смазки, что свидетельствует о низкой адгезионной способности. При содержании продукта с ПАВ более 4% не наблюдается улучшения адгезионных свойств и смачивания поверхностей частиц наполнителя и штампа. Продукт с ПАВ применяют в основном для отмывки вагонов железнодорожного транспорта и оборудования консервных заводов и изготавливают в соответствии с ТУ 38 407302-85. Продукт с ПАВ относится к негорючим продуктам, по токсичности средство относится к малотоксичным (группа 4VII) химическим продуктам, обладающим местным раздражающим действием на кожу при длительном непосредственном контакте с продуктом.

Аммонийные соли лигносульфоновых кислот вводятся как поверхностно-активные вещества, которые стабилизируют суспензию графита, препятствуют залипанию деталей в штампе и взаимодействуют с моноэтаноламином и триэтаноламином, входящим в состав продукта с ПАВ, с выделением аммиака. Аммиак консервирует смазку, повышает рН, что улучшает стабилизацию графита и снижает окали- нообразование. Введение в смазку аммонийных солей лигносульфоновых кислот менее 3% резко ухудшает ее качество. Введение более 10% приводит к образованию дыма, т.е. к созданию антисанитарных условий на рабочем месте. Аммонийные соли лигносульфоновых кислот являются отходом целлюлозно-бумажной промышлен- ности, образующемся при варке древесины с аммониевым основанием варочной ванны. Они представляют собой водный раствор смеси сложных полимерных соединений лигносульфоновых кислот с примесью рецидирующих веществ и выпускаются по ОСТ 81-79-74 в виде 50% концентрата.

Порошкообразный графит вводится как антифрикционный наполнитель, обеспечивающий создание устойчивой поверхности раздела между штампом и горячим металлом заготовки. Введение графита менее 6% резко ухудшает свойства смазки, повышает коэффициент трения и приводит к снижению стойкости штампов. Введение графита более 12% приводит к удорожанию смазки, не оказывая заметного влияния на ее свойства. Графит для смазок выпускают по ГОСТ 8295-73 и ГОСТ 10273-79 (ГС1-ГС4 и ГАК1-ГАК3).

Введение триполифосфата натрия в количестве 11-6% вызвано тем, что он при этом количестве предотвращает осаждение нерастворимых частиц в смазке за счет их коагуляции, так как, адсорбируясь на поверхности частиц, блокирует центры коагуляции. Наличие триполифосфата натрия в смазке при температуре горячей штамповки создает жидкую фазу и этим снижает коэффициент трения (продукт нагревания и разложения триполифосфата натрия пирофосфат имеет температуру плавления 880^оС). Введение триполифосфата натрия в смазку менее 1% не эффективно. Введение более 8% приводит к образованию на поверхности штампа трудноудалимого остатка на основе фосфатного стекла. Триполифосфат натрия выпускают по ГОСТ 13498-77. Он является продуктом переработки ортофосфорной кислоты и применяется для изготовления моющих средств.

Триэтаноламин вводится в смазку как ингибитор коррозии и как вещество, препятствующее образованию нерастворимого осадка при высыхании смазки к штампам. Введение триэтаноламина более 0,3% запрещено из-за вредного влияния на здоровье человека, а введение менее 0,2% неэффективно. Триэтаноламин является продуктом замещения атомов водорода в аммиаке аминоспиртами. Его выпускают по ТУ 6-02-316-79.

В предлагаемой смазке в комплексе использованы ценные свойства графита, поверхностно-активных веществ и органических соединений, в результате чего получена дешевая смазки, не уступающая по своим технологическим свойствам и усилию выдавливания технологическим смазкам на масляной основе и прототипу (см.табл.2).

Пример приготовления смазки. Для получения 500 кг концентрата смазки в реактор гидродинамической установки (ГДУ) в количестве 398,5 кг загружают воду, включают насос установки и загружают 15 кг триполифосфата натрия, по ГОСТ 13493-77, а затем 15 кг продукта с ПАВ по ТУ 38407302-85 и перемещают в течение 5-20 мин. Затем при работающем насосе ГДУ загружают 40 кг порошкообразного графита марки ГАК-1 по ГОСТ 10273-79 и производят обработку воднографитовой суспензии в гидродинамическом кавитационном режиме в течение 8-16 ч, после чего при работающем насосе ГДУ добавляют 1,5 кг триэтаноламина по ТУ 6-02-316-79 и 30 кг аммонийных солей лигносульфоновых кислот по ОСТ 81-79-74. Через 15-20 мин работы ГДУ, обеспечивающих исключительно высокую степень однородности суспензии за счет перемешивания в ГДУ в кавитационном режиме, ГДУ останавливают и готовый концентрат смазки в виде жидкой пульпы сливают в емкости. Полученные составы смазки представлены в табл.1.

Предлагаемые составы смазки 1-5 испытывали в сравнении с известной смазкой (состав 6). Определяли коэффициент трения, шероховатость поверхности, усилие, краевой угол смачивания на смазываемой поверхности, температура которой находилась в пределах 20-25^оС. Определение величины коэффициента трения производили по методике осадки кольца между плоскими плитами, утвержденной ЭНИКМашем. Усилие осадки определяли тензометpиpованием с использованием соответствующей аппаратуры. Шероховатость поверхности определяли на профилографе-профилометре мод.201, зав. N У-12, 1984 г. выпуска. Смачиваемость определяли по краевому углу смачивания в пучке параллельных лучей оптическим методом.

Результаты испытаний, приведенные в табл.2, получены после обработки методом наименьших квадратов выборки из не менее чем восьми измерений.

Как следует из данных табл.2, предложенная смазка обладает лучшим комплексом свойств в сравнении с прототипом.

Сущность изобретения: смазка содержит, порошкообразный графит 6 12; триэтаноламин 0,2 0,3; триполифосфат натрия 1 6; аммонийные соли лигносульфоновых кислот 3 8; продукт, включающий поверхностно-активное вещество на основе натриевых солей вторичных алкилсульфатов, моноэтаноламин, синтетические первичные жирные спирты фракции C₁₀-C₁₃ полифосфат натрия и воду, 1 4 и вода остальное. 2 табл.

СМАЗКА ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ, содержащая воду, триполифосфат натрия и триэтаноламин, отличающаяся тем, что смазка дополнительно содержит порошкообразный графит, аммонийные соли лигносульфоновых кислот и продукт, включающий поверхностно-активное вещество на основе натриевых солей вторичных алкилсульфатов, моноэтаноламин, синтетические первичные жирные спирты фракции C₁₀ - C₁₃, полифосфат натрия и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.

Порошкообразный графит 6 12
Триэтаноламин 0,2 0,3
Триполифосфат натрия 1 6
Аммонийные соли лигносульфоновых кислот 3 8
Продукт, включающий поверхностно-активное вещество на основе натриевых солей вторичных алкилсульфатов, моноэтаноламин, синтетические первичные жирные спирты фракции C₁₀ C₁₃, полифосфат натрия и воду 1 4
Вода Остальное