模鍛潤滑(lubrication in die forging)
利用減摩劑減少鍛模模槽與被鍛金屬間摩擦的一種工藝技術(shù)。模鍛時(shí)采用良好的潤滑劑有助于減小鍛模的磨損,增加其使用壽命;降低變形抗力、變形不均勻性和變形能消耗;促進(jìn)金屬流動(dòng),使其良好地充滿模膛,保證鍛件形狀規(guī)整、尺寸精確;使鍛件易于脫模,減少粘模。模鍛潤滑劑一般應(yīng)同時(shí)具備潤滑、隔離、脫模及冷卻功能,在使用過程中,殘留在模膛中的灰渣應(yīng)少,對鍛模和工件無腐蝕作用,無毒,煙氣少,可噴涂以及價(jià)格低廉等。潤滑劑的涂敷狀況對鍛件質(zhì)量和成品率也有較大的影響。潤滑劑涂敷過多或不均勻,非但不能改善金屬流動(dòng),反而會(huì)阻礙金屬流動(dòng),或使金屬流向紊亂而導(dǎo)致鍛件出現(xiàn)折疊、渦流、穿流或晶粒不均勻等缺陷(見鍛件缺陷).
溫鍛(400~800℃)和熱鍛(800~1200℃)用的潤滑材料包括固體的、可熔性的、有機(jī)化合物的以及水溶性的4類。固體材料有石墨、二硫化鉬、粘土、石膏、金屬氧化物以及云母等??扇坌圆牧蠎?yīng)用最廣泛的是玻璃。以硅酸鹽為主的玻璃可在1100℃以上使用;以硼酸鹽為主的玻璃可在700~1000℃范圍內(nèi)使用;以磷酸鹽為主的玻璃可在400~700℃范圍內(nèi)使用。有機(jī)化合物包括礦物油、動(dòng)物油脂、植物油脂及聚合物,這類物質(zhì)在使用時(shí)能產(chǎn)生氣體,形成氣墊起脫模作用。水溶性物質(zhì),如一些鹽類等,具有優(yōu)良的分散性、懸浮性和乳濁性,近來引起人們的注目.
在配制潤滑劑時(shí),需根據(jù)模鍛對潤滑劑性能的要求,適當(dāng)加入脫模劑、冷卻劑和具有不同功能的添加劑。鋼件溫鍛時(shí)所使用的潤滑劑主要有石墨(添加B2O3)和玻璃潤滑劑。在400~600℃溫度范圍內(nèi)使用磷酸鹽玻璃其組分為:29%~48%P2O5,50%~58%Na2O,2%~20%A12O3;40%~68%P2O5,20%~50%Na2O,2%~10%A12O3。在500~850℃溫度范圍內(nèi)使用由下列組分構(gòu)成的玻璃也具有良好的潤滑性能:硼酸41%,鉛丹30%,石英砂23%,硝酸鈉4.2%,氧化鋁1.8%。鋼件熱鍛時(shí),過去多數(shù)采用鋸末、飽和食鹽水、機(jī)油、機(jī)油加二氧化鉬或石墨作潤滑劑。這些潤滑劑的性能單一,高溫潤滑性能差,模具磨損嚴(yán)重,有的對環(huán)境還造成一定污染。從20世紀(jì)60年代開始,出現(xiàn)了具有多種性能的熱模鍛潤滑劑——水基石墨,如Deltal44和Dug5031等。中國從70年代后期也研制成功了多種水基石墨潤滑劑,如MD一2、MD—10、MD一12等。模具壽命比使用機(jī)油加二氧化鉬或石墨時(shí)提高50%~100%。水基石墨具有對模具冷卻性能好、摩擦系數(shù)低和無煙的優(yōu)點(diǎn),但是要求模具表面溫度不超過300℃。溫度過高時(shí)則不能濕潤模具表面,形成有效的潤滑模。為了克服這一缺點(diǎn),出現(xiàn)了多元水基潤滑劑,如表所示。
多元水基潤滑劑組分
組分/% | 中國 | M一3 | M一7 | M一9 | N031SWalcI |
硼酸亞硝酸鈉碳酸氫鈉表面活性劑石墨(或氧化鋅)增稠劑氫氧化鈉水適用溫度/℃ | 6~815~18石墨4~668~75<1200 | 11.9044.23O.036.OOO.44O.1037.701200 | 31.277.OOO.3837.50O.45O.1023.30700 | 12.433.75O.2129.55O.18O.0253.86700 | 51.OO14.OOO.504.75O.25O.1029.401200 |
使用方法 | 噴或刷涂 | 噴涂 | 噴涂 | 噴涂 | 刷涂 |
注 | 無煙 | 用石墨時(shí)潤滑劑為黑色,用氧化鋅時(shí)為白色,無煙 |
鋼件熱鍛時(shí)也可使用玻璃潤滑劑。中國研制的FR系列為用于高溫合金、不銹鋼以及鈦合金熱變形用的玻璃防護(hù)潤滑劑。這是以各種類型的玻璃料為基或再添加填料和耐火材料,以有機(jī)或無機(jī)物為粘結(jié)劑,以水為溶劑的一種材料。例如,F(xiàn)R5、FR6是以硼硅酸鹽玻璃為主體加改性有機(jī)硅丙烯酸樹脂(FRSl)作粘結(jié)劑,以水為溶劑配制成的懸浮液,可滿足鈦合金精鍛、擠壓及大件模鍛要求;FR35則是以鋁硅酸鹽玻璃為主體加入同樣粘結(jié)劑的懸浮水溶液,可用于高溫合金渦輪葉片及盤的模鍛.
有色金屬及其合金鍛造時(shí)對所用潤滑劑的要求見有色金屬塑性加工潤滑.
鍛造用潤滑劑總的發(fā)展趨勢是逐漸采用非石墨型(白色)的潤滑劑。為此需要進(jìn)一步提高其高溫下的潤滑性能。最新開發(fā)研究的非石墨型鍛造用潤滑劑有:脂肪酸鈣鹽系,BN一硼酸混合系,B2O3系,超高分子聚乙烯系等。已達(dá)到實(shí)用化的有水溶性玻璃系和水溶性高分子系,其中加入有界面活性劑和防蝕劑.
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