Кузнечные смазочные материалы

Кузнечные смазочные материалы: графит или синтетика?

Выбор подходящего смазочного материала является важным компонентом для достижения успешного процесса ковки. Основная функция кузнечного смазочного материала заключается в повышении производительности и рентабельности кузнечной компании. Предотвращение «застрявших» поковок, максимизация срока годности, уменьшение количества отбраков и снижение нагрузки на ковочное оборудование для предотвращения преждевременного отказа оборудования могут быть преимуществами, достигаемыми с помощью правильной ковочной смазки.

 

До промышленной революции требования, предъявляемые к кузнечной смазке, были минимальными. Простые поковки можно изготавливать с использованием органических смазочных материалов, таких как животные жиры, уголь, мыльный камень и сырые масла. В течение 19-го века мы видели начало штамповки штампов, сделанных в основном на молотках. Приемлемыми смазочными материалами стали грубо очищенные минеральные масла, опилки, соленая вода, растворы жирных мыл и смесь масла с графитовыми хлопьями.

С внедрением ковочных прессов следовали более высокие темпы производства и увеличение давления формования. Значительные требования к оснащению и внедрению более сложных конфигураций деталей начали повышать стоимость ковки. За это время были разработаны более высокоочищенные масла и графитовые соединения для удовлетворения требований к смазке. По мере увеличения производственных мощностей температура инструмента также повышалась. Масляные и графитовые смеси, используемые в то время, были эффективными. Однако они не были способны обеспечить охлаждение, и были вредными для жизни из-за их взрывной природы. В начале 1970-х годов стали доступны графитовые ковочные смазочные материалы на водной основе, а в последнее время введен ряд синтетических или не графитовых смазочных материалов.

В настоящее время существует четыре основных типа смазочных материалов, используемых для горячей ковки: графит на масляной основе, графитовые эмульсии на водной основе, графит на водной основе и синтетика на водной основе или не графит.

Масляные смазочные материалы на водной основе составляют большинство смазочных материалов, используемых в промышленности, и составляют около 60% рынка. Масляные графитовые смазочные материалы составляют около 25%, а синтетические или не графитовые смазочные материалы используются примерно 15% промышленности.

Использование масляных графитовых смазок продолжает снижаться для общих процессов ковки. Тем не менее, он по-прежнему необходим для штамповки сложных крупных алюминиевых деталей и специализированных поковок молота. По этой причине мы сосредоточимся на использовании смазки на основе графита на водной основе в сравнении с синтетической или не графитовой смазкой на водной основе.

Графит на водной основе или не графит на водной основе?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны сначала изучить ряд требуемых характеристик смазки.

Кузнечные смазочные материалы
Рис.1. Структурные свойства графита

• Смазка — Графит способствует движению металла и является более смазывающим. Коэффициент трения изделий из графита на водной основе обычно равен 0,4 или менее (как измерено испытанием на сжатие кольца — рисунки 2-4). Почему это? Графит имеет гексагональную структуру решетки. Представьте себе тонкий ломтик сот, расположенный на определенном расстоянии над другим срезом, который, в свою очередь, помещается над следующим и так далее, причем каждая вершина каждого шестиугольника представляет собой атом углерода. Слои решетки связаны с соседними слоями слабыми ван-дер-ваальсовыми связями, что позволяет слоям легко скользить друг над другом, подобно раскаленной куче бумажных листов (рис. 1). Таким образом, получаются квинтэссенциальные свойства графита — мягкость и скользкость — которые создают отличную твердую смазку. Когда деталь контактирует с графитовой пленкой, графит перемещается, позволяя металлу течь по поверхности матрицы. При использовании большинства не графитовых продуктов на водной основе коэффициент трения составляет 0,6 или выше. Водные смазочные материалы без графита образуют пленку на поверхности матрицы, которая разлагается или возгоняется в газообразное состояние при контакте с заготовкой. Это обеспечивает подъем. Из-за разложения он не течет по поверхности матрицы.

• Адгезия смазочной пленки. Графит обладает большей адгезией и обеспечивает лучшее качество поверхности детали. Не графитовые продукты на водной основе, как правило, смываются, если их наносить в полость матрицы. Это затрудняет установку дополнительной смазки в проблемную область головки. Графитовые смазочные материалы на водной основе содержат связующее, которое удерживает частицы графита на всех поверхностях матрицы и уменьшает количество избыточного распыления. Большинство не графитовых продуктов, особенно новых полимерных продуктов, обычно наносят относительно мягкую пленку на поверхность матрицы. Это может удерживать масштаб и влиять на чистоту поверхности.

• Чистота — Графит легче чистить. Было высказано мнение о том, что накопление смазки (избыточного распыления) на более холодных участках штампа может быть устранено с использованием не графитовой смазки. Для этого нет оснований. Многие смазочные материалы, не содержащие графита, образуют устойчивое наращивание в более холодных зонах матрицы, где наносится много слоев смазочного материала. Это наращивание не будет черным, но в некоторых случаях, когда используются обычные смазочные материалы для мыла (соль и кислота), они могут конкурировать с бетоном, когда речь идет об удалении. Новые полимерные не графитовые смазочные материалы оставляют тяжелую масляную пленку, что приводит к трудностям в очистке и безопасности.

Рис. 2. Выполняется тест сжатия кольца. Используя стандартные параметры тестирования, кольца подделываются с использованием смазки для определения коэффициентов снижения трения. ID, OD и толщина колец измеряются и рисуются. Чем меньше число коэффициентов, тем лучше сокращение трения.
Рис. 2. Выполняется тест сжатия кольца. Используя стандартные параметры тестирования, кольца подделываются с использованием смазки для определения коэффициентов снижения трения. ID, OD и толщина колец измеряются и рисуются. Чем меньше число коэффициентов, тем лучше сокращение трения.

• Визуальный — графит легче видеть. Не графитовые ковочные смазочные материалы, как правило, оставляют полупрозрачную или прозрачную пленку. Это затрудняет оператору визуальное отображение правильной смазки матрицы. Очень легко наблюдать темно-серую графитную смазочную пленку на водной основе.

• Стоимость — Графит дешевле в использовании. Большинство не графитовых продуктов используют при разбавлениях смазки / воды с концентрацией 1: 5 или 20%. Немаловажно, что смазочный графит на водной основе можно использовать в 1:20 (смазка / вода) или 5% -ную концентрацию. Это приводит к низкой стоимости готовой к использованию смазки. Более низкие коэффициенты разбавления также приводят к увеличению расходов на перевозку, обработку и хранение.

• Износ инструмента — Графит лучше защищает инструменты. Большинство не графитовых ковочных смазочных материалов не образует пленки на более холодных инструментах (при температуре 200-300 ° F / 93-149 ° C). Это может привести к преждевременному износу штампов, приклеиванию, изогнутой оснастке и т. Д. Это также означает, что некоторые не графитовые смазочные материалы не могут использоваться в системах наводнений, где требуется большое количество охлаждения или физически невозможно использовать спрей приложение. Большинство не графитовых ковочных смазочных материалов быстро испаряются при температурах и нагрузках. Таким образом, чем длиннее контакт инструмента / детали, тем выше преимущество графита. Мы также должны учитывать дизельный эффект (разложение синтетических компонентов при высокой температуре), где разложение создает газы, которые приводят к эрозионному износу.

Рис. 3. Управляемая смазка для штамповки применяется к испытанию на сжатие кольца.
Рис. 3. Управляемая смазка для штамповки применяется к испытанию на сжатие кольца.

•  Перевозчик (разбавитель). Гравитационные смазочные материалы на водной основе предназначены для разбавления питьевой водой и в большинстве случаев не содержат запаха. Не графитовые ковочные смазки, особенно продукты на основе мыла, могут давать очень острые запахи, если их разбавлять с использованием жесткой воды (высокое содержание железа). Конечно, чем лучше вода, используемая для разбавления, тем лучше производительность любой смазки на основе ковшей на водной основе.

•  Агитация / смешивание. Продукты без графита легче поддерживать в готовом к употреблению состоянии. Хотя они легко смешиваются, смазочные материалы на водной основе требуют перемешивания, чтобы обеспечить однородную смесь во всем готовом для использования продукте при разбавлении. Не графитовые наводные смазочные материалы на основе воды являются истинными растворами и обычно не требуют перемешивания после смешивания.

• Прикладное оборудование. Изделия без графита проще в использовании с применением оборудования. Если оборудование для нанесения распыления и разбавляющее оборудование не поддерживаются должным образом, смазочные материалы для смазки на основе воды могут вызвать проблемы с подключением в линиях и распылительных форсунках. Это может привести к простою в очистке систем или, если не вовремя, привести к изъятию деталей или преждевременному износу из-за плохой смазки.

Рис. 4. Стальное кольцо нагревается до 1200° С (2192° F) до ковки.  Гранулы нагреваются до 200° С (392° F) для испытания на сжатие кольца.
Рис. 4. Стальное кольцо нагревается до 1200° С (2192° F) до ковки. Гранулы нагреваются до 200° С (392° F) для испытания на сжатие кольца.

• Обработка отходов. Графит легче утилизировать. Благодаря более высоким разведениям, используемым с смазочными материалами на основе графитовой графитовой продукции, они производят меньше ила, чем не графитовые смазочные материалы на водной основе. Графитовые смазочные материалы на водной основе создают безвредный твердый осадок в виде частиц, который легко воспринимается как полигон, поскольку пигменты нерастворимы в воде и не считаются вымываемыми в воде. Для сравнения, большинство не графитовых смазочных материалов на водной основе обычно не принимаются в качестве свалки и должны, по крайней мере частично, удаляться путем сжигания.

• Здоровье и безопасность. Графитовые и не графитовые смазочные материалы, как правило, безопасны в использовании и не считаются проблемой для здоровья или безопасности. Графитовые смазочные материалы на водной основе и не графитовые смазочные материалы могут содержать ряд химических веществ, таких как сульфонатные эмульгаторы, полимерные загустители, нитрат натрия, карбонат натрия, силикат натрия, силиконовые масла, графит, биоциды, фунгициды и т. д. Смазочные материалы, содержащие эти химикаты вступать в контакт с высокотемпературными деталями и инструментами во время процесса ковки. В это время смазка разлагается в газообразный мокрый туман, содержащий частицы, окалину, грязь и т. д. Правила для концентрации частиц в воздухе при кузнечных работах по умолчанию для общей пыли или общих стандартов в виде частиц, таких как 5,0 мг / м 3, Возможны некоторые сокращения концентраций тумана в смазочных материалах с тщательным управлением применением и соответствующими системами выхлопных газов. В большинстве случаев производители штампов-смазочных материалов не допускают использования опасных химических веществ при их разработке.

Резюме

Независимо от того, выбираете ли вы на водной основе графит или не графитированную смазочную смазку на водной основе, смазочные материалы для повышения производительности могут улучшить любой тип ковки. От простых частей в мелководных полостях до сложных форм с экзотическими металлами для каждой операции нет идеальной смазки. Ни одна химическая композиция не обеспечивает максимальную подвижность металла, долгий срок службы, чистую окружающую среду или минимальную стоимость.

Основными факторами, которые следует учитывать при выборе подходящей смазки, являются:

  • Температура ковки
  • Температура выдержки
  • Тип материала подделывается
  • Тип кузнечно-прессового оборудования
  • Сложность формы детали
  • Уровень производства
  • Источник нагрева
  • Экологические нормы
  • заявка

Для достижения оптимальной смазочной способности и минимальной стоимости смазки, выбор всегда должен выполняться при помощи поставщика смазки.

Яндекс.Метрика Metalweb.ru