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温挤压加工中润滑剂与冷却方式研究
作者:管理员    发布于:2015-12-18 13:55:10    文字:【】【】【

  温挤压加工中润滑剂与冷却方式研究周艳霞\庞高、栗育琴\洪峰2(1.广西大学机械工程学院,广西南宁530004;2.桂林工学院南宁分院机电工程系,广西南宁530001)润滑剂可以有效地提高金属材料的塑性成形能力和模具的使用寿命。本文从温挤压润滑剂的性能要求出发,分析了温挤压润滑剂基本材料的润滑效果,总结出在不同挤压温度下不同材料所使用的各种润滑剂,介绍了目前几种实用的温挤压润滑剂,并对温挤压模具冷却方式进行了探索和尝试。

  化介于冷挤压和热挤压之间的温挤压是近年来国内外发展较快的一种毛坯精化新型工艺。温挤压成形生产效率高,节约原材料,改善产品质量,比冷变形抗力低,成形性好,又避免了热变形能耗大,容易发生过热、过烧、氧化、脱碳、加工余量大、劳动条件差的缺点。

  摩擦是温挤压过程中不可避免的物理现象,挤压时若不能有效地将模具与被挤金属隔离,则流动的金属与模具表面的摩擦会使模具表面出现磨损,或工件与模具内表面之间发生磨粒磨损或粘着磨损,结果发生划伤、粘结、剥块、压坑,最终导致模具表面产生裂纹、产品表面质量恶化、脱模困难、尺寸超差,最终使模具不能再投入使用。

  在温挤压成形过程中,降低金属毛坯与模具之间的摩擦阻力,改善金属流动与挤压件质量,提高收穑日期:200-12~25;修订日期:2009~0-25基金项目:广西大学有色金属及材料加工新技术教育部重点。

  表1温挤压常用润滑剂挤压材料润滑剂成分2004m°c碳钢二硫化钼水悬浮液胶体石墨327g+氧化镉8~石灰基体润滑剂+13%胶体石墨或硫磺/甘油糊剂草酸盐处理后,用氯化石蜡85%+二硫化钼覆盖40%氯化石蜡+60%氯有机化合物硼酸铝/甘油糊剂或焦磷酸钠/甘油糊剂57%油酸+17%二硫化钼+ 26%石墨石墨+油剂(调和比1:2),在60TC以下温挤压时,除镦挤外,坯料应先进行磷酸盐处理玻璃润滑剂水基石墨或油基石墨或铝金属粉CuO,Fe23◎1994后激入冷水中变成玻癌珠1烘干后保存备用tfgH滑剂都具有较好的润滑效果不仅对钢。而且对高4温挤压实用润滑剂41水基石墨或油基石墨润滑剂商业温挤压石墨润滑剂,为了改善石墨的润滑或抗氧化性能,往往加入了其他成分。例如,美国阿克森(Acheson)公司将一种专利的化学药品加入石墨中,得到一种抗氧化的水基石墨润滑剂,适合820°C以下温加工用,这种润滑剂称AC-688.又如,日本岛野工业在250~850°C加热温挤时使用一种石墨与油的雾状混合物。它们分别属于水基石墨和油基石墨润滑剂。此外,国内曾引进过的国外水基石墨润滑剂有:DeLtal44(原联邦德国),Dug31(美国)。目前,国内自己生产的适合温挤使用的水基石墨润滑剂有:W3和WS4(广州机床研究所研制)以及1号和2号胶体石墨润滑剂(上海胶体化工厂生产)。据报道,后者与Delta144和Dug3l在650~850°C温挤时相比,摩擦因数相差甚微。

  在整个温挤温度范围(例如800°C以下)使用水基石墨或油基石墨润滑剂润滑碳钢、合金钢和工具钢等,效果较好,但温挤不锈钢和高温合金,则粘附现象严重,一般不能应用。

  42石墨加二硫化钼(Mo)加油酸这种润滑剂由于石墨与二硫化钼混合使用,比单独采用其中的一种进行润滑效果要好,摩擦因数低。一种常用的比例是,石墨:二硫化钼:油酸= 26:17:57(重量比)。但是在使用时,由于油酸燃烧发出呛味,使劳动条件更加恶化。这种润滑剂可用于碳钢和合金钢等的温挤,同样不能适用于不锈钢与高温合金。使用方法与石墨类似。

  (重量计)石墨或氧化硼加33%(重量计)二硫化钼(Mo)3)可防止石墨或二硫化钼氧化,同时本身与钢表面有很好的附着性能。这种润滑剂用于钢时,最好将毛坯预热至600°C左右,然后涂上它们的混合粉末。可用于碳钢、合金钢和不锈钢等的温挤。与PbO相比无毒而且价廉,但是涂时最好预热毛坯。

  44玻璃润滑剂根据温挤压温度的不同,选择不同成分的玻璃润滑剂,其配方见表2和表3.在400~650°C温挤时用的润滑剂成分是磷酸盐。在700~ 800°C温挤压时用的润滑剂成分是硼酸盐。配制时,将原料搅拌均匀,先在高温中焙烧,变成熔融状态的玻璃,然表2在400~650°C温挤压时玻璃润滑剂的配方含量(质量分数)/%成分应用配方1配方2①各成分均为粉状,粉料经过焙烧和球磨;②用于400650°C温挤压碳钢、合金和不锈钢。

  成分含量(质量分数)/%应用石英砂(SiO2)①各成分均为粉状,粉料经过焙烧和球磨;清洁的冷水中搅拌均匀;红丹粉(Pb3O4)③刷涂之前,坯料必须除油去氧化铝(A12O3)污,并预热到120涂层厚度一般以不超过025mm为宜;硝酸钠(NaNO3)钢、合金和不锈钢,清理困难。

  用玻璃润滑剂生产的零件,表面有一层玻璃,可以用酸洗方法洗掉。酸洗液是氢氟酸(或盐酸)与硫酸的混合液。如盐酸:硫酸=1:4的混合液。此外也可用切削方法去除这层玻璃层。

  45氧化铅用汽缸油或其他油将氧化铅(PbO)调和,比例是氧化铅:油=1:4(重量比)。在400°C以上温挤不锈钢时不太产生粘附现象。由于PbO能将不锈钢激烈氧化,在不锈钢表面产生5PbOCr3薄膜,该复合氧化物起着将PbO膜紧紧附在钢表面上的作用。这可能是由于钢上的氧化铅在热态下与钢中的铁和铬发生反应产生的复合氧化物,使得PbO的性能变得稳定。

  PbO用于碳钢温挤,附着性能不好,需加入少量的CrO3,改善附着性能。

  46复合涂层润滑剂除了上述几种实用润滑剂以外,日本有用搪瓷粉与石墨混合于耐热树脂聚酰亚胺组成的复合涂层润滑剂,在500°C以上有较低的摩擦系数。日本佐上述3种方法通常是联合使用。

  1994-201用接触温度计或红外线温度计测量模1具1的实ouse.Allnlhtserved.温合金、精密合金温挤效果令人满意。

  5温挤压模具的冷却方法当温挤压成形温度在600°C以上时,若模具的冷却系统设计不合理或冷却不充分,即使采用了较好的模具材料,在较大的负荷作用下,也会导致模具,特别是凸模的回火软化,使凸模在挤压过程中产生镦粗变形现象,不能发挥模具的潜在寿命。

  温挤压模具的单位挤压力介于冷挤压和热挤压之间,为了降低挤压力,提高模具寿命,温挤压模具在润滑处理的同时,必须进行充分冷却。

  在小批量生产时,可以在每次温挤压后,用压缩空气冷却凸、凹模等工作部分,并增加每次温挤压之间的间隔时间。

  在大批量生产时,必须采用专门措施来冷却模具。对模具进行冷却的方法是:在压力机连续生产时,不是每一次行程都进料,而是隔一次行程送一个毛坯,这样就可以有充分的时间使模具冷却;在模具内开孔加强模内冷却,用泵将压力为012~014MPa的润滑剂(如石墨水剂)打进模具内的孔道进行流放以冷却凸模,而向凹模吹进压力为04~0.5MPa的压缩空气以冷却凹模和顶件器,通过其循环流动把热量带走;对模具进行喷雾冷却,由于温挤压过程中,凸模温度升高,如仅利用模具内的开孔流放冷却润滑剂,则因水份蒸发很快,润滑剂流不到凸模的下端(),因此当压力机滑块回到上死点附近时,还要用喷嘴对凸凹模进行喷雾冷却。

  沿着凸模流放的润滑剂(a)凸模在低温时(b)凸模在高温时际温度,同时调节冷却润滑剂的流量和喷射量,以使模具趋于稳定在200~300°C,从而就可以进行连续的自动生产。

  冷却润滑剂通常采用水基石墨润滑剂。在温挤压过程中,由上模向下流放的水基石墨润滑剂再由集水槽将其收集起来重复使用。既有润滑作用,又有冷却作用。

  6结语为了减少模具与毛坯的直接接触,在模具或毛坯上刷涂、浸涂润滑剂以减少摩擦,也提高热的传导性,如加热前在毛坯上刷涂,还可以减少氧化和脱碳倾向。采用石墨水剂或油剂、石墨加二硫化钼(MoS2)加油酸等,氧化硼(B2O3)加石墨、氧化硼(B23)加二硫化钼(MoS2)等,玻璃如硅砂加氧化铝(Al23)加硼酸,复合涂层润滑剂等将取得良好的润滑性能和效果,是温挤压的理想润滑剂。

  温挤压模具在500~600°C以上连续工作时,硬度下降,强度显著降低,从而影响模具寿命,故工作时应采取相应的冷却措施。

脚注信息
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