Концентрат смазки для горячейОбРАбОТКи МЕТАллОВ Советский патент 1981 года по МПК C10M7/02 C10M7/30 

1

Изобретение относится к области смазок, применяемых при горячей обработке металлов и сплавов, преимущественно сталей, и может быть использовано в процессах ковки, штамповки и прессования.

Известно применение графитомасляных смазок для горячей обработки металлов 1, 2.

Однако стойкость штампового инструмента при этом невысокая. Это объясняется высокими нагрузками на штамп в сочетании с его интенсивным разогревом вследствие теплопередачи от нагретой до высокой температуры заготовки, а также тепла, выделяюш,егося .при сгорании смазки на поверхности штампа.

В результате, температура приконтактной зоны штампа может намного превышать температуру отпуска штамповой стали, которая быстро разупрочняется; штамп изнашивается.

Известны смазки на основе солей и солевых смесей, содержащие триполифосфат натрия, борную кислоту, углекислый калий 3. Их применение позволяет улучшить энергосиловые параметры процесса и качество поверхности готовых изделий, улучшить условия работы по сравнению с вышеописанными графитомасляными смазками.

Однако, в ряде случаев эти смазки недостаточно эффективны. Наблюдаются явления недопрессовки изделий, затруднено их извлечение из инструмента.

Наиболее близкой по составу к предполагаемому изобретению является концентрат смазки для горячей обработки металлов, содержащий триполифосфат натрия, борпую кислоту, углекислый калий, антифрикционный наполнитель, продукт («МГ) частичного или полного омыления гудронов дистилляции жирных кислот, выделенных из соапстоков растительных масел или технического жира 4.

Однако применение в составе концентрата стабилизатора-продукта омыления гудронов дистилляции жирных кислот имеет следующие недостатки: при высоких температурах штамповки 1080-1200°С смазка образует дым, неприятный запах, копоть за счет большего количества жиров, тяжелой фракции, что осложняет условия работы.

Кроме того, количество вводимого стабилизатора 2-20% недостаточно для обеспечения должного смазывания заготовок в процессе высокотемпературной штамповки. А присутствие высших алифатических жирных кислот способствует образованию нежелательных лаков и пленок.

Кроме того, применение в качестве антифрикционного наполнителя, например, графита в порошкообразном состоянии молсет привести к неравномерности распределения его в смазке.

Целью изобретения является повышение смазочных свойств смазки для горячей обработки металлов, качества обрабатываемой поверхности и формообразования заготовок.

Поставленная цель достигается тем, что концентрат смазки для горячей обработки металлов, содержаш,ий триполифосфат натрия, борную кислоту, углекислый калий и антифрикционный наполнитель дополнительно содержит триэтаноламин, углекислый натрий и метасиликат натрия, а в качестве антифрикционного наполнителя концентрат содержит коллоидный графит, при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Борная кислота15-25

Углекислый калий15-25

Коллоидный графит6,0-34

Триэтаноламин0,5-10,0

Углекислый натрий2-8

Метасиликат натрия2-20

Триполифосфат натрия Остальное

Применение графита в коллоидном состоянии улучшает равномерность распределения графита в смазке.

Применение триэтаноламина в концентрате в качестве антикоррозионной присадки, растворимой в воде, позволяет зашищать оборудование и инструмент от коррознойного воздействия.

Введение углекислого натрия позволяет улучшить смачиваемость металла, получить более плотный слой концентрата на заготовке при оплавлении.

Концентрат используют как без добавления воды, так и с водой, в соотношении 1 : 1, при этом температура расплава или раствора не превышает температуру кипения, так как триполифосфат натрия разрушается до фосфатов.

Увеличение вязкости раствора обеспечивается увеличением концентрации Триполифосфата натрия в концентрате. Применение концентрата с содержанием триполифосфата ниже 25% и особенно в водных растворах приводит к понижению вязкости, а значит и снижению толщины слоя разового покрытия, необходимости повторного нанесения и контроля за толщиной покрытия, а увеличение свыше 45% приводит к увеличению термостойкости концентрата и избыткам солей в ручьях штампа.

Снизить температуру плавления и улучшить смачиваемость, получить более плотный слой концентрата при оплавлении на заготовке в печи позволяет углекислый натрий- в количестве 2-8%, если его количество ниже 2%, то происходит стекание или стеклование покрытия, увеличение же

концентрации более 8% не улучшает показатели концентрата и не дает достаточной «мягкости, «пористости концентрата.

Применение триэтаноламина ниже 0,5% не обеспечивает зашиты от коррозионного воздействия, а более 10% уже не дает эффекта снижения корродирующего действия, а только увеличивает расход компонента.

Выбор метасиликата натрия в количестве меньшем 2% снижает эффект образования стекловидного состояния концентрата, а увеличение более 20% увеличивает ирочность образующегося «стекла, которое трудно удаляется и снижает смазочные свойства концентрата.

Борную кислоту и углекислый калий выбирают в соотношении 1:1 в количестве 15-25% того и другого компонента. В совокупности с пленкой триполифосфата они образуют стекловидную эвтектику.

Выбор этих компонентов ниже 15% недостаточен, так как пленка триполифосфата будет выдавливаться из зоны деформации, применение более 25% каждого из этих компонентов неэкономично, так как выше 25% эффект стеклования уже не наблюдается.

Коллоидный графит выполняет роль антифрикционной добавки. Выбор меньшего, чем 6%, количества коллоидного графита недостаточно, так как приводит к недооформлению заготовки при штамповке, увеличение более 34% не обеспечивает антифрикционного эффекта, а приводит к перерасходу графита.

Пилсе, в табл. 1, приведены примеры составов предлагаемых концентратов смазки, а в табл. 2 иримеры известных составов.

Концентрат смазки приготавливают следующим способом.

Триполифосфат натрия, борную кислоту, углекислый калий, углекислый натрий, метасиликат натрия тщательно измельчают и смешивают в требуемом соотношении. Добавляется триэтаноламин в расчетном количестве и коллоидный графит в виде коллоидно-графитового препарата, смесь тщательно перемешивают для выравнивания состава.

Полученный концентрат при горячей обработке металлов можно применять как без добавления воды, так как он обладает низкой температурой плавления, так и разводить водой 1:1, 1:2, до требуемой вязкости ее концентрации. Концентрация раствора определяется конкретными условиями применения смазки и зависит от марки сплава, сложности детали, а также способа нанесения смазки. Возможно нанесение помазком, с помощью распылительных средств, а также способом окунания. Раствор тщательно перемешивается. Составы 1, 2, 3 концентрата смазки опробованы при штамповке заготовок шифра ВК-178 из сплава 40ХН2МА и М-201 из сплава ЗОХГСНА. ОтштамповаТаблица I

Таблица 2 Состав, вес. % НО 100 штук изделий. Брака по зажимам, недооформлению не зарегистрировано, дымообразования не наблюдается. Составы 4, 6 опробованы при штамповке 100 штук изделий шифра М-175 из сплава ЗОХГСНА и ИС-1Б из стали 45.

Таким образом, следует отметить, что предлагаемый концентрат смазки повышает ее смазывающие свойства, улучшает формообразование заготовки, теплоизоляционные свойства, облегчает удаление штамповки из штампа, повышает качество поверхности заготовки.

Формула изобретения

Концентрат смазки для горячей обработки металлов, содержащий триполифосфат натрия, борную кислоту, углекислый калий и антифрикционный наполнитель, отлича510 15 20

ющийся тем, что, с целью повышения смазывающих свойств смазки, качества обрабатываемой поверхности и формообразования заготовок, концентрат дополнительно содержит триэтаноламин, углекислый натрий, метасиликат натрия и в качестве антифрикционного наполнителя концентрат содержит коллоидный графит при следующем содержании компонентов, вес. %: Борная кислота15-25

Углекислый калий15-25

Коллоидный графит6-34

Триэтаноламин0,5-10

Углекислый натрий2-8 Зажимов, недооформления, налипания штамповок не зарегистрировано, дымообразования нет. Состав 5 опробован при штамповке 100 штук изделий ХД-136 из сплава ЗОХГСНА. Зажимов, недооформления не наблюдалось, дымообразования нет. Кроме того, в табл. 2 приведены примеры 7, 8, 9 - результат опробования составов, приготовленных из концентрата смазки по авт. св. СССР № 566869. Как вытекает из табл. 3 сравнения результатов опробования примеров составов 1-6 и 7-9 в случае опробования концентратов смазки, приведенных на примерах 1 - 6, дымообразования не наблюдалось, штамповка легко удалялась из штампа, все штамповки хорошо оформились, кроме того, оформление штамповок проходило при меньшем числе ударов (на 1-2 удара). Количество ударов может служить косвенной оценкой увеличения стойкости штампов. Таблица 3 Метасиликат натрия 2-20 Триполифосфат натрия Остальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР5 № 299534, кл. С ЮМ 5/02, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР № 320524, кл. С ЮМ 5/02, 1970. 3. Авторское свидетельство СССР № 457246, кл. С ЮМ 7/02, 1974. 4. Авторское свидетельство СССР № 566869, кл. С ЮМ 7/02, 1977 (прототип).