Смазка для горячей деформации алюминия и его сплавов

Смазка для горячей деформации алюминия и его сплавов

Реферат

 

Изобретение относится к смазочным составам, в частности к смазке для горячей деформации алюминия и его сплавов. С целью повышения стойкости инструмента и производительности процесса, смазка содержит следующие компоненты, мас.%: стеарат меди 2,0 - 2,5; стеарат цинка 1,5 - 3,5; стеарат алюминия 1,5 - 3,5; триэтаноламин 3,0 - 5,0; олеиновая кислота 3,0 - 5,0; борная кислота 2,0 - 5,0; полиакриламид 0,5 - 1,0; гексаметилентетрамин 2,0 - 4,0; графит 5,0 - 8,0; вода - остальное. Износостойкость инструмента повышается на 15 - 20% и в 1,2 раза повышается количество годных деталей. 2 табл.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к составу смазок для горячего деформирования алюминия и его сплавов. Цель изобретения повышение стойкости инструмента и производительности процесса путем облегчения съема деталей со штампа. Для приготовления смазки используют стеарат меди, стеарат цинка, стеарат алюминия, триэтаноламин, олеиновую кислоту, полиакриламид, гексаметилентетрамин (уротропин) и графит. Триэтаноламин и олеиновая кислота в сочетании со стеаратами меди, цинка и алюминия в воде образуют стойкую эмульсию. Борная кислота, полиакриламид и уротропин в указанных соотношениях хорошо растворяются в воде и обеспечивают сохранность защитного слоя в процессе работы при 500^оС. При длительной выдержке в интервале 300-500^оС под нагрузкой, соответствующей усилию деформирования, стеараты меди, цинка и алюминия образуют защитный слой, который обеспечивает надежное разделение поверхностей заготовки и инструмента. Совместно с графитом, являющимся антифрикционным наполнителем и располагающимся в виде равномерно распределенных включений, обеспечивается устойчивое смазочное действие в заданном температурном интервале при деформациях, превышающих 50% Использование смазки с содержанием олеиновой кислоты и триэтаноламина менее 3 мас. не позволяет получить стабильную эмульсию стеаратов меди и алюминия в воде. Увеличение содержания каждого из приведенных компонентов свыше 5 мас. приводит к повышению вязкости смазки, что делает невозможным ее использование в автоматическом режиме нанесения. Триэтаноламин играет роль эмульгатора. Стеарат меди в сочетании со стеаратом цинка позволяет создать разделительный слой, аналогичный латунированию. Кроме того, при использовании стеарата меди реализуется эффект избирательного переноса при его разложении в процессе эксплуатации, что способствует более эффективной экранировке поверхностей инструмента и заготовки. Снижение содержания стеарата меди до значения ниже 2мас. и стеаратов алюминия и цинка до ниже 1,5 мас. приводит к ухудшению качества обрабатываемой поверхности вследствие разрывов защитного слоя и образования несплошности смазки в процессе деформирования. Увеличение количества стеарата меди до более 5,5 мас. и стеаратов алюминия и цинка до более 3,5 мас. ведет к заметному повышению вязкости практически при сохранении прежнего уровня эффективности. Борная кислота, введенная в состав смазки, обеспечивает предохранение защитного слоя от окисления. Она растворяется в воде (до 5% при комнатной температуре) и имеет температуpу плавления около 450^оС, что позволяет достаточно надежно предохранять образовавшийся после разложения стеаратов защитный слой в процессе деформирования при температурах выше 450^оС. Содержание борной кислоты менее 2% создает условия для образования окислов из продуктов разложения стеаратов. Верхний предел содержания борной кислоты в смазке обусловлен ее максимальной растворимостью в воде. Полиакриламид способствует повышению седиментационной стабильности смазки в процессе ее хранения и эксплуатации. Содержание в смазке полиакриламида менее 0,5 мас. нежелательно в связи с оседанием на дно нерастворимых наполнителей, а содержание более 1% ведет к повышению вязкости и обильному выделению дыма в процессе эксплуатации при высокой температуре. Кроме того, полиакриламид способствует повышению смачиваемости нагретой поверхности инструмента смазками на водной основе. Уротропин, будучи эмульгатором, вводится и как ингибитор коррозии, который предохраняет от окисления рабочую поверхность инструмента и продукты разложения стеаратов (защитный слой). Уротропин разлагается без выделения кислорода, что позволяет создать безокислительную газовую среду, способствующую сохранению работоспособности смазочного слоя на протяжении всего процесса деформирования заготовки. Введение в смазку уротропина в количестве менее 2 мас. не позволяет надежно предохранить смазочный слой от окисления, в результате чего снижается эффективность смазки. Содержание уротропина более 4 мас. не повышает эффективности технологической смазки. Смазку готовят следующим образом. Заданное количество стеаратов меди, цинка и алюминия смешивают с олеиновой кислотой до получения однородной массы. Триэтаноламин растворяют во всем объеме необходимой воды. Полученный раствор медленно, при постоянном перемешивании, добавляют в смесь стеаратов и олеиновой кислоты, после чего в полученный состав вводят борную кислоту, полиакриламид, уротропин и графит. Все тщательно перемешивают до получения однородной массы. Составы смазок приведены в табл. 1. Эффективность полученных составов смазок оценивали при штамповке детали "поршень" из алюминиевого сплава АК4-1 на гидравлическом прессе, оснащенном тензометрической аппаратурой, путем замера усилия выталкивания. Износостойкость инструмента оценивали по количеству снятых со штампа годных деталей, размеры которых соответствуют чертежу штамповки. Штамповку производили со скоростью деформации 2,510^-2 с^-1 в оснастке, нагретой до 50020^оС. Температура нагрева заготовок также составляла 50020^оС. Смазку наносили распылением на формообразующую поверхность инструмента. Составы 1-21 смазки испытывали в сравнении с прототипом (состав 22). В табл. 2 приведены результаты испытаний составов смазок 1-22. Как видно, предлагаемая смазка позволяет значительно облегчить съем детали со штампа, повысить износостойкость формирующего инструмента примерно на 15-20% и в 1,2 раза повысить количество годных деталей. Благодаря низкому содержанию графита смазка обеспечивает хорошие санитарно-гигиенические показатели на рабочих местах. Описанный состав смазки нетоксичен. Смазка является экологически чистой благодаря отсутствию выделения дыма.

Формула изобретения

СМАЗКА ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ДЕФОРМАЦИИ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ, содержащая воду, стеарат цинка, стеарат алюминия, триэтаноламин, олеиновую кислоту и графит, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента и производительности процесса, она дополнительно содержит борную кислоту, полиакриламид, гексаметилентетрамид и стеарат меди при следующем соотношении компонентов, мас. Стеарат меди 2,0 5,5 Стеарат цинка 1,5 3,5 Стеарат алюминия 1,5 3,5 Триэтаноламин 3,0 5,0 Олеиновая кислота 3,0 5,0 Борная кислота 2,0 5,0 Полиакриламид 0,5 1,0 Гексаметилентетрамин 2,0 4,0 Графит 5,0 8,0 Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2