Технологическая смазка для холодной объемной штамповки металла

Технологическая смазка для холодной объемной штамповки металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к смазочным композициям для технологических целей, в частности к технологическим смазкам для операций холодной объемной штамповки металлов.

Известна смазочная композиция для холодной обработки металлов давлением, содержащая в качестве основы хлорированные углеводороды или хлорированные эфиры с антикоррозионными присадками [Квятковская Г.А. и др. Влияние вязкости нефтяной основы на технологические свойства масляных СОЖ. «Повышение качества смазочных материалов и эффективности их применения». - М., 1977, с.105-108]. Недостатком данной композиции является то, что при глубокой вытяжке деталей с деформацией 12-20% за один проход она дает риски на деталях.

Известна смазочная композиция для холодной обработки металлов давлением [Патент РФ №2024602, Бюл. №35 (1994)] содержащая, мас.%: полиметакрилат 5-8; антикоррозионную добавку 0,5-6; хлорированный парафин 35-45; осерненные тетрамеры пропилена 5-7; минеральное масло - остальное. Недостатком данной композиции является плохая совместимость полиметакрилата с минеральными маслами, что вызывает нарушение ее однородности. Кроме того, полиметакрилат при повышенных температурах (выше 250°С) подвергается деполимеризации, что приводит к образованию метакрилата, обладающего наркотическим, общетоксичным и резко раздражающим действием.

Известна смазочная композиция для холодной обработки металла давлением [Авт. с. СССР 702071, Бюл. №45 (1979)], имеющая следующий состав, мас.%: жирные кислоты фракции C₅-C₁₉ 2-5; триэтаноламин 4-12; окись цинка 0.1-5; гидроокись бария 0.1-1.5 и хлорированный парафин до 100%.

Существенным недостатком композиции является то, что окись цинка, содержащаяся в смазке, спрессовывается между пуансоном и частью детали и при дальнейшей обработке моющими средствами не обеспечивается полностью ее удаление с обрабатываемой поверхности.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является смазочная композиция для холодной обработки металла давлением [Патент РФ №2118983, Бюл. №26 (1997)], имеющая следующий состав, мас.%: серусодержащая присадка - осерненные α-олефины фракции C₁₈-C₂₈ 40-50; синтетическое масло Б-3В 5-30; масло индустриальное - остальное.

Усиление охраны окружающей среды и техники безопасности на производстве обусловило новые требования к индустриальным маслам и технологическим жидкостям, применяемым при обработке металла.

Недостатками известной композиции являются.

1. Применение довольно токсичного и дорогостоящего синтетического масла Б-3В - эфиры пентаэритрита и синтетических жирных кислот фракции С₅-С₉ (предельно допустимая концентрация - 0,5 мг/м³).

2. Большой расход противоизносной и противозадирной серусодержащей присадки, достигающий 40-50%.

Сущность предлагаемого изобретения.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что технологическая смазка для холодной объемной штамповки содержит 0,003-0,007 мас.% смеси 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов общей формулы (1), что позволяет значительно снизить расход противоизносной и противозадирной присадки сульфидированных α-олефинов фракции C₁₆-C₁₈ при сохранении высоких реологических свойств смазки в предлагаемом способе.

Смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов общей формулы (1) получают каталитическим циклоприсоединением избытка бензилме-тилсульфида к фуллерену[60] [А.Р.Туктаров, А.Р.Ахметов, M.Pudas, А.Г.Ибрагимов, У.М.Джемилев. ЖОрХ, 43 (12), 2007, 1870-1871].

Замена довольно токсичного синтетического масла Б-3В на экологически чистое рапсовое масло обеспечила высокую чистоту обрабатываемой поверхности металлических изделий и низкую токсичность технологической смазки.

Существенное отличие предлагаемого способа.

Известные серусодержащие присадки обеспечивают повышенные противоизносные и противозадирные свойства при добавлении к маслам в количестве 40-50% (см. табл.2, 4, композиция №8). Предлагаемые присадки, в отличии от известных, обеспечивают повышенные противоизносные и противозадирные свойства при добавлении к маслам в количестве 10-15% (см. табл.2, 4).

В технологической смазке довольно токсичное синтетическое масло Б-3В заменено на экологически чистое рапсовое масло, обеспечивающее высокую чистоту обрабатываемой поверхности металлических изделий.

С целью значительного снижения расхода противоизносной и противозадирной серусодержащей присадки технологическая смазка содержит в качестве наноприсадки смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]-тетрагидротиофенов (1) в количестве 0,003-0,007%.

Применение смеси 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов (1) в количестве, большем 0,007 мас.%, не приводит к существенному улучшению реологических свойств технологической смазки. Применение смеси 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов (1) в количестве менее 0,003 мас.% снижает реологические свойства технологической смазки.

Испытание смазочных композиций, где рапсовое масло взято в соотношениях, выходящих за пределы предлагаемых, показали, что уменьшение его количества ухудшает качество обрабатываемой поверхности, появляются задиры и налипание.

Предлагаемый состав технологической смазки получают следующим образом.

В реактор с механической мешалкой и обогревом загружают минеральное и рапсовое масла, температуру в реакторе повышают до 60-70°С и при непрерывном перемешивании вводят сульфидированные α-олефины фракции C₁₆-C₁₈ и смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов (1). После охлаждения получено прозрачное масло красно-коричневого цвета.

В табл.2 представлены составы изготовленных технологических смазок. Степень эффективности каждого состава оценивают на испытательном стенде - четырехшариковой машине трения. Результаты испытаний приведены в табл.4. Физико-химические свойства изготовленных технологических смазок приведены в табл.3. Испытания технологических смазок проводили в сравнении с известной смазкой (композиция 8, табл.2,4), содержащей, мас.%:

Серусодержащая присадка, осерненные
α-олефины фракции С18-С28	50
Синтетическое масло Б-3В	25
Масло индустриальное	Остальное

Таким образом, испытуемая технологическая смазка обеспечивает хорошее качество штамповочных деталей благодаря высоким противоизносным и противозадирным свойствам. Смазка обладает хорошими адгезионными и санитарно-гигиеническими свойствами, стабильна при хранении и применении.

Таблица 1
Физико-химические показатели сульфидированной присадки
№№ п/п	Наименование показателей	Показатель	Метод определения
1	2	3	4
1	Внешний вид и цвет	Жидкость красно-коричневого цвета	Визуально
2	Вязкость при 50°С, сСт, в пределах	25-50	ГОСТ 33-82

3	Плотность при 20°С, г/см3, не менее	0,930	ГОСТ 3900-85
4	Температура вспышки в открытом тигле, °С, не менее	190	ГОСТ 4333-87
5	Кислотное число, мг КОН/г, не более	6,0	ГОСТ 5985-79
6	Содержание серы, %, не менее	30,0	ГОСТ 1431-85
7	Содержание механических примесей, % не более	0,05	ГОСТ 6370-83
8	Зольность, %, не более	0,01	ГОСТ 1461-85
9	Содержание воды, %	Следы	ГОСТ 2477-85
10	Коррозионное воздействие на металл	Выдерживает	ГОСТ 9.080-77

Таблица 2
Состав технологических смазок
№ композиции	Компонентный состав технологической смазки, мас.%
Сульфидированные α-олефины фракции C16-C18	Смесь 2-фенил-3,4-фуллеро [60]тетрагидротиофенов (1)	Рапсовое масло	И-20А
1	2	3	4	5
1	10	0,005	20,0	Остальное
2	15	0,005	20,0	Остальное
3	10	0,005	30,0	Остальное
4	10	0,007	30,0	Остальное
5	10	0,003	30,0	Остальное
6	15	0,005	10,0	Остальное
7	5	0,003	20,0	Остальное
8 (прототип)	50 осерненные α-олефины фракции С18-С28	-	25 Б-3В	Остальное

Таблица 3
Физико-химические показатели полученных технологических смазок
№№ п/п	Показатели	№ композиции
1	2	3	4	5	6	7	8 (прототип)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Вязкость при 50°С	25,6	29,4	26,8	26,8	26,8	26,8	24,7	25,4
2	Кислотное число, мг КОН/г	0,75	0,75	1,12	1,12	1,12	1,12	0,75	0,005
3	Содержание серы, %	3,33	5,00	3,33	3,33	3,33	5,00	1,67	9,1

4	Температура вспышки в открытом тигле, °С	195	196	195	195	195	196	194	195
5	Плотность при 20°С, г/см3	0,899	0,905	0,903	0,904	0,903	0,902	0,893	0,94
6	Коррозионное воздействие на металл	Выдерживает
7	Содержание механических примесей, %	0,002	0,002	0,002	0,002	0,002	0,002	0,002	0,002
8	Зольность, %	0,005	0,007	0,005	0,005	0,005	0,007	0,002	0,01

Таблица 4
Результаты испытаний технологических смазок
№№ п/п	Критическая нагрузка, кгс	Нагрузка сваривания, кгс	Индекс задира	Диаметр пятна износа, мм
1	2	3	4	5
1	141	950	129,1	0,65
2	150	1000	131	0,64
3	141	950	129,4	0,64
4	150	1000	131,2	0,65
5	138	940	123,9	0,81
6	141	950	129,1	0,71
7	135	900	120,4	0,84
8 (прототип)	150	1000	131,2	0,64

Технологическая смазка для холодной объемной штамповки металлов на основе сульфидированных α-олефинов, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетра-гидротиофенов общей формулы (1), сульфидированные α-олефины фракции C₁₆-C₁₈, рапсовое и минеральное масла при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сульфидированные α-олефины фракции C16-C18	5-15
Смесь 2-фенил-3,4-фуллеро[60]тетрагидротиофенов (1)	0,003-0,007
Рапсовое масло	10-30
Индустриальное масло	остальное.