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。模鍛時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;促進金屬流動,使其良好地充滿模膛,保證鍛件形狀規整、尺寸精確;使鍛件易于脫模,減少粘模。模鍛潤滑劑一般應同時具備潤滑、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少,對鍛模和工件無腐蝕作用,無毒,煙氣少,可噴涂以及價格低廉等。潤滑劑的涂敷狀況對鍛件質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,反而會阻礙金屬流動,或使金屬流向紊亂而導致鍛件出現折疊、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。可熔性材料應用最廣泛的是玻璃。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℃范圍內使用;以磷酸鹽為主的玻璃可在400~700℃范圍內使用。有機化合物包括礦物油、動物油脂、植物油脂及聚合物,這類物質在使用時能產生氣體,形成氣墊起脫模作用。水溶性物質,如一些鹽類等,具有優良的分散性、懸浮性和乳濁性,近來引起人們的注目.
在配制潤滑劑時,需根據模鍛對潤滑劑性能的要求,適當加入脫模劑、冷卻劑和具有不同功能的添加劑。鋼件溫鍛時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℃溫度范圍內使用由下列組分構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,過去多數采用鋸末、飽和食鹽水、機油、機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,模具磨損嚴重,有的對環境還造成一定污染。從20世紀60年代開始,出現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。模具壽命比使用機油加二氧化鉬或石墨時提高50%~100%。水基石墨具有對模具冷卻性能好、摩擦系數低和無煙的優點,但是要求模具表面溫度不超過300℃。溫度過高時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,出現了多元水基潤滑劑,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 | 用石墨時潤滑劑為黑色,用氧化鋅時為白色,無煙 | |||
鋼件熱鍛時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,以有機或無機物為粘結劑,以水為溶劑的一種材料。例如,FR5、FR6是以硼硅酸鹽玻璃為主體加改性有機硅丙烯酸樹脂(FRSl)作粘結劑,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展趨勢是逐漸采用非石墨型(白色)的潤滑劑。為此需要進一步提高其高溫下的潤滑性能。最新開發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。已達到實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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