Мастило для гарячої обробки металів тиском

Реферат: Мастило для гарячої обробки металів тиском містить воду, колоїдний графіт, триполіфосфат натрію, триетаналомін, лігносульфонат амонію та фурацилін. Додатково мастило містить вуглекислий літій, мурашинокислий літій та тирсу деревини. UA 108270 U (12) UA 108270 U UA 108270 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до змащувальних матеріалів, що використовують при гарячій обробці металів тиском, зокрема в процесах гарячої штамповки. Відоме мастило для гарячої обробки металів тиском, що містить, крім водної основи, триполіфосфат натрію, триетаналомін, лігносульфат амонію, етнас та фторамоній (пат. України № 46175, МПК (2009) С 10 М 173/02, опубл. 10.12.2009, БВ № 23). Недоліком мастила є підвищена корозія поверхні штампів, що контактує з мастилом. Недолік пов'язаний з наявністю в мастилі хлориду натрію. Відоме мастило для гарячої обробки металів тиском, що містить, крім водної основи, графіт, 4 триполіфосфат натрію та деревну масу (авт. свідоцтво СРСР № 1467082, МПК С 10 М 173/02, опубл. 23.03.1989, БВ № 11). Як прототип, як найбільш близьке за складом та результатом, що досягається, вибране мастило для гарячої обробки металів тиском, що містить, крім водної основи, колоїдний графіт, триполіфосфат натрію, лігносульфонат амонію, триетаналомін та фурацилін (Каргин Б.С. Совершенствование кузнечно-штамповочного производства за счет применения эффективных технологических смазок /Б.С. Каргин // Вестник ПГТУ, 2000. - № 10. - С. 130-132). Недоліком обох мастил є недостатньо низький коефіцієнт тертя між металом, що деформується, та інструментом при використанні цього мастила. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити мастило для гарячої обробки металів тиском шляхом додавання в його склад нових компонентів, які дозволяють зменшити коефіцієнт тертя між металом, що деформується, та інструментом і як наслідок поліпшити якість поковок, зменшити зусилля деформування. Для вирішення поставленої задачі пропонується мастило для гарячої обробки металів тиском, що містить воду, колоїдний графіт, триполіфосфат натрію, триетаналомін, лігносульфонат амонію та фурацилін, яке згідно з корисною моделлю, додатково містить вуглекислий літій, мурашинокислий літій та тирсу деревини при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: графіт колоїдний 16-18 триполіфосфат натрію 6-8 лігносульфонат амонію 6-8 триетаналомін 0,28-0,30 вуглекислий літій 10-12 мурашинокислий літій 8-10 фурацилін 0,010-0,015 тирса деревини 2-4 вода решта. Запропоноване мастило для гарячої обробки металів тиском дозволяє зменшити на 30-35 % коефіцієнт тертя при гарячій штамповці металу, за рахунок чого знизити зусилля штамповки, поліпшити формоутворення поковки та якість її поверхні. Колоїдний графіт забезпечує створення стійкої поверхні розділу між штампом і гарячим металом заготовки. Введення графіту менше 16 % різко погіршує властивості мастила, підвищує коефіцієнт тертя і призводить до зниження стійкості штампів. Введення графіту більш 18 % призводить до подорожчання мастила, не надаючи помітного впливу на його властивості. Триполіфосфат натрію при температурі деформування утворює рідкотекучий розплав, який реагує з металевою поверхнею. У результаті цього мастило сприяє зменшенню напруги тертя за рахунок утворення фосфатів, наприклад заліза при деформуванні сталі. Введення триполіфосфату натрію в кількості 6-8 % викликано тим, що він при цій кількості запобігає осадженню нерозчинних частинок в мастилі через їх коагуляцію. Введения триполіфосфату натрію в мастило менше 6 % не ефективне. Введення більше 8 % призводить до утворення на поверхні штампа залишку на основі фосфатного скла, який важко видалити. Триетаноламін вводиться в мастило як інгібітор корозії і як речовина, що перешкоджає утворенню нерозчинного осаду при висиханні мастила на штампі. Введення триетаноламіну більше 0,30 % заборонено через шкідливий вплив на здоров'я людини, а введення менше 0,28 % не ефективне. Лігносульфонат амонію вводиться до складу мастила як зв'язуючої речовини, що утворює при штампуванні розділовий шар. Введення його в межах 6-8 % обумовлюється тим, що мастило при вмісті менше 6 % має недостатній розділювальний ефект мастильного прошарку, а при введенні більш 8 % погіршується технологічність мастила: воно стає грудкуватим. Введення в мастило 2-4 % деревної тирси обумовлено тим, що при використанні пропонованого мастила при гарячій обробці металів тиском тирса згоряє, залишаючи тонкий рівномірний шар золи, який у поєднанні з сухим залишком лігносульфонату амонію є 1 UA 108270 U 5 10 15 20 25 екрануючим агентом. З іншого боку, тирса полегшує зняття окалини з поковок і зняття поковок зі штампа за рахунок виділення водяної пари. При застосуванні тирси вище 4 % її згоряння стає небезпечним для штампувальника. Вміст тирси нижче 2 % не утворює суттєвий екрануючий шар, тобто не сприяє зменшенню коефіцієнта тертя мастила при температурах штамповки. Вплив деревної тирси на зменшення коефіцієнта тертя мастила фіксується як синергетичний ефект при наявності ще двох компонентів: 8-10 % мурашинокислого літію та 1012 % вуглекислого літію. При найнижчому вмісті тирси (2 %) в мастилі треба додавати відповідно 10 та 12 % мурашинокислого та вуглекислого літію. Якщо склад тирси в мастилі 4 %, то солей літію там повинно бути 8 і 10 % відповідно. При вмісті солей літію менше нижчої (8 та 10 %) або більше вищої межі (10 та 12 %) не фіксується зменшення коефіцієнта тертя пропонованого мастила у порівнянні з прототипом. Фурацилін у межах 0,010-0,015 % забезпечує стабільність властивостей мастила при його тривалому зберіганні, зокрема показника коефіцієнта тертя. Цього ефекту немає, якщо фурациліну менше ніж 0,010 % у мастилі. Наявність більше ніж 0,015 % фурациліну не впливає на поліпшення стабільності властивостей мастила і зменшення коефіцієнта тертя. Мастило виготовляється шляхом змішування води з графітом, куди потім додають інші інгредієнти мастила і знов перемішують до утворення колоїдноподібної суміші. Приклади конкретного виконання мастила Були виготовлені кілька складів мастил (див. таблицю) для визначення коефіцієнта тертя μ при використанні мастила як розділового шару між заготовкою та деформуючими бойками. Коефіцієнт тертя визначали методом осаджування кільцевих зразків зі сталі 35 з внутрішнім та зовнішнім діаметрами 36 та 72 мм і висотою 24 мм. Бійки були виготовлені зі сталі 5ХНМ. Заготовки партіями по 5 штук нагрівали до 1050 °C. На бійки наносили мастило фіксованого складу, після чого нагріті заготовки осаджували між бійками зі ступенем деформації 50 %. Коефіцієнт тертя μ визначали за відомими діаграмами (Грудев А.П. Трение и смазки при обработке металлов давлением /А.П. Грудев [и др.]. - М.: Металлургия, 1982. - 310 с.) в залежності від висоти та внутрішнього діаметру зразка до і після осаджування. Результати обробки експериментів зведені у таблицю. Таблиця Мастила прототип №1 №2 №3 №4 №5 №6 графіт 18 16 16 20 14 18 18 Склад компонентів, мас. % (вода - основа) Коефілігнотриполівугле- мурашисульфо- триетафураци- деревна цієнт фосфат кислий нокислий тертя μ нат наломін лін тирса натрію літій літій амонію 8 8 0,30 0,010 0,30 8 8 0,28 12 10 0,015 2 0,21 6 6 0,28 10 8 0,015 4 0,20 5 5 0,20 8 6 0,008 8 0,30 10 10 0.30 10 8 0,010 4 0,30 8 8 0,30 15 15 0,010 1 0,30 8 8 0,30 11 9 0,010 3 0,19 30 35 40 45 Таблиця показує, що мастила зі складом компонентів згідно з формулою корисної моделі (№№ 1, 2, 6) забезпечують у порівнянні з прототипом зменшення показників μ з 0,30 (мастилопрототип) до μ=0,19-0,21, тобто на 30-35 %. Мастила №№ 3-5, склад компонентів в яких виходить за межі, що обумовлені формулою корисної моделі, не забезпечують зменшення параметра μ, у порівнянні з прототипом. Таким чином, мастило, що заявляється, забезпечує зменшення на 30-35 % коефіцієнта тертя при гарячій штамповці металу, а також зусилля штамповки, поліпшує формоутворення поковки, якість її поверхні, відповідає екологічним умовам праці. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Мастило для гарячої обробки металів тиском, що містить воду, колоїдний графіт, триполіфосфат натрію, триетаналомін, лігносульфонат амонію та фурацилін, яке відрізняється тим, що додатково містить вуглекислий літій, мурашинокислий літій та тирсу деревини, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: графіт колоїдний 16-18 2 UA 108270 U триполіфосфат натрію лігносульфонат амонію триетаналомін вуглекислий літій мурашинокислий літій фурацилін тирса деревини вода 6-8 6-8 0,28-0,30 10-12 8-10 0,010-0,015 2-4 решта. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3