Смазка для сухого волочения проволоки

(19) (11) 169/04, 125/26// С 10 М 125/24 5 105:24,133:06) С 10 й 30:06, 40:2 ГОсудАРстВенныйПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ БРЕТЕНИ ИСАНИЕ И ЕТЕЛЬСТ ВТОРСКОМУ С(71) Магнитогорскйй горно-металлургический институт им, Г, И. Носова и Магнитогорский калибровочный завод (72) И,Л,Малина, Л. Г, Савинчук, Б. А. Никифоров, Е,А. Пудов, В.Б. Альшаев, Б, И, Ма-" каров и В. И. Самохвалова(56) Авторское свидетельство СССР М 1113403, кл. С 10 М 125/26, 1984.Авторское свидетельство СССР М 1122690, кл. С 10 М 125/10, 1984,(54) СМАЗКА ДЛЯ СУХОГО ВОЛПРОВОЛОКИ(57) Сущность изобретения: смаэжит, ф: натриевые соли высшихкислот 50-О; вермикулит вспуче49 и кубовый остаток дистилляцилактама 1-5, 3 табл,.с " НИЯ а содер жирных ный 25 -капроИзобретение относится к прокатно-во- Окись железа 2 - 15лочильному производству и, в частности, к: Алюмогель . 2 - 10. технологической смазке для сухого волоче-: Недостатком указанной смазки являетния проволоки:ся нестабильность процесса волочения заИзвестна смазка для горячего гидро- . счетневысокойтермостойкостигашейойиэпрессования, содержащая, мас.ф :. вести Са(ОН)2 и алюмогеля, ПосколькутемТермообработанный до .: пературные условйя работы смазки в зоне полного удаления воды, волоки различны и в сэмом конце контактвермикулит20-30 ной поверхности смазка подвергается дейСтеклопорошок 20-30ствйю высоких температур, то Са(ОН) и Глицерин . 40-60 . алюмогель разрушаются на самом ответстНедостатком известной смазки являет- - венном участке волоки, теряя влагу, ас ней ся возможность ее использования при су-. и пластичность. Это резко дестабилизирует хом волочении проволоки, так как по процесс волочения иприводитктакомунеконсистенции она.является пастообраэной желательномуявлению, какувлажнениемыиз-за наличия в составе смазки глицерина,ла,который является дорогостоящим и дефи-: Цель изобретения - повышение смаэочцитным продуктом. ныхи защитных свойств.Наиболее близкой к предлагаемой явля- . Поставленная цель достигается тем, что ется смазка для сухого волочения металла смазка для сухого волочения проволоки, соследующего состава, мас,: .держащая натриевые соли высших жирныхНатриевые соли высших: . кислог и наполнитель, в качестве последне- жирных кислот 28 - 63: го содержит вермикулит вспученный и доИзвесть гашеная . 20-60 . полнительно содержит кубовый остатокдистилляции капролактама при следующем соотношении компонентов, мас. ф:Матриевые соли выСшихжирных кислот. 50-70 Вермикулит аспученйый 25-49 Кубоьый остаток дистилляции капролактама 1-5, Вспученный вермикулит ГОСТ 1285667 представляет собой легкие, мягкие чешуйки от серебристого до золотистого цвета. Связь между отдельными чешуйками очень слабая, и они легко сдвигаются одна относительно другой. Товарным продуктом считается вспученный вермикулит с обьемной массой, не более 200 кг/м .Капролактам в промышленности получают из циклогексанона в две стадии. На первей стадии циклогексанон взаимодействует с надуксусной кислотой в растворе ацетона с образованием капролактона; на . второй стадии при обработке капрблактбна аммлаком получается капролактам-сырец.После нейтрализации капролактам-сырец очищают вакуум-перегонкой в дистилляционных кубах с паровым обогревом при остаточном давлении 30 мм рт,ст, В результате дистилляции образузтся кубовый остаток, который содержит, мас,%:Капролактам 9-20 Натриевая соль аминокапроновой кислоты 23-47 Олигомеры капролактама 22-43 Смолу 13-19 .Свободный гидроксиднатрия 1-3 В заявляемой смазке вермикулит вспученный проявляет новое техническоесвойств диспергатора (разьединителя)мыльного гырошка. Являясь высокогидро. фильным материалом, частицы вермикулитапри смешении со строго гостируемым по влажности мыльнцм порошком ЧУ 18-16- 235-82 частичйо впитывают влагу из мыла и тем самым препятствуют комкованию смазки; придают ей пластичйость и споСобствуют увеличению сопротивления смазки выдавливанию из зоны трения. Усилению диспергационных свойств вермикулита способствует адсорбция на его поверхности гетерополярных молекул кубового остатка дистйлляцйи капролактамд, которые, в свою очередь, удерживают вокруг частиц вермикулита частицы мыла благодаря дисперсионному взаимодействию углеводородных групп обоих органических соеринений.Кроме того, вермикулит, имеющий пластйнчатое строение со слабо связанными между собой пластийами и высокую"мяг кость, способствует снижению волочения и, следовательно, снижению износа волок.Существенное значение в обесйечении, стабильности волочения имеет также высокая термостойкость вермикулита. Известно,что температурные условия работы смазки по длине волоки различны: в самом начале контакта проволоки с поверхностью волоки имеющейся температуры недостаточно для того, чтобы расплавить смазку и сделать ее 10 поверхностно-активной; в то время как в самом конце контактной поверхности смазка подвергается действию весьма высоких температур и разрушается. Отсюда следует;15 что мыльные смазки, содержащие как легкоплавкие, так и тугоплавкие составляющие, должны работать лучше, чем мыло, однородное по свойствам.Вйсокая термостойкость вермикулита 20 вспученного в сочетании с мягкой пластинчатой структурой позволяет заявляемой смазке сохранять смазочные свойства во всех температурных зонах волоки и обеспечивать устойчивость и равномерность воло чения,Благодаря присутствию вермикулитавспученного. заявляемая смазка проявляети охлаждающее действие,.основанное на законах теплообмена, Нагретые поверхности 30 трения переда,от тепло смазочной среде путем конвективного теплообмена; Охлаждающее действие смазки, обусловленное высокой теплоемкостью вермикулита, положительно влияет на свойства проволоки, так как препятствует перегреву и, следовательно, нарушению структуры металлических поверхностей, Наличие у вермикулита укаэанных свойств в сочетании с низкой стоимостью позволяет достичь высокий. положительный аффект при использовании 35 40 этого продукта в качестве компонента смазки для сухоговолочения проволоки. Входящие в состав молекул соедине 45 ний, содержащихся в кубовом остатке дистилляции капролактама, атомные групдородных цепочек аминокапооновой кислоты й продуктов уплотнения капролактама.происхадйт в основном эа счетдисперсионйых сил, возникающих между СН 2-группами углеводородных структур и поверхностьювермикулита. пировки с сосредоточенной на них электронной плотностью закрепляются на положительных центрах адсорбции поверх ности вермикулита, а группы, несущие по-ложительный заряд, закрепляются. на участках с сосредоточенной электродной плотностью. Закрепление углеводородной части кольца капролактама; а также углевоствами, не только способствуют гидрофоби. зации частиц вермикулита и распределению на них молекул мыла, но и сами обладают способностью вступать в физико-химическое взаимодействие с активированными (температурой) поверхностями контактной зоны, проявляя свойства противоизносной присадки, Например, молекулы аминокапроновой кислоты, вступая во взаимодействие с поверхностями тренйя, образуют хемосорбированные пленки металлических мыл, которые обладают более прочными связями, чем адсорбционные пленки, Присутствие кислорода ускоряет процессы хемосорбции.Сформированные на активированных металлических поверхностях пленки химических соединений имеют сопротивление сдвигу ниже, чем у контактирующих металлов. Такие пленки не дают возможности трущимся поверхностям. войти в контакт одна с другой, снижав их адгезионное и усталостное изнашивание.Кроме того, элементы (углерод, кислород, азот), входящие в состав кубового остатка дистилляции капролактама, в условиях высоких напряжений, температур, давлений в зоне контакта не только реагируют с поверхностью металла с образованием граничной смазочной пленки; но и диффундируют в тончайшие поверхностные слои трущихся металлических поверхностей, образуя вторичные структуры с более низкими коэффициентами трения, сопротивлениями на сдвиг и температурами плавления. В результате этого облегчаются процессы трения и пластической деформации металла и. уменьшается обрывность проволоки,Таким образом, кубовый остаток дистилляции капролактама, выполняя в заявляемой смазке функции гидрофобиэатора поверхности вермикулита, распределителя мыла на минеральных частицах и противо- износной присадки, существенно улучщает эксплуатационные свойства заявляемой смазки. Кроме того, большая длина молекул, входящих в состав кубового остатка дистилляции капролактама, способствует увеличению поверхности действия дисперсионных сил при закреплении углеводородных 5 структур, а следовательно, повышению общей прочности закрепления.Таким образом, благодаря наличию локально сконцентрированной электронной плотности на атоме кислорода карбониль 10 ной или карбоксильной групп гетерополярных молекул остатка дистилляции капролактама, обеспечивающей высокую адгезию его молекул к вермикулиту, нали 15 чию углеводородных групп СН 2 и групп с сосредоточенным положительным зарядом, а также большой длине молекул (не менее Св) создается возможность одновременно для специфического и неспецифического закрепления их на поверхности вермикулита, а также специфического взаимодействия молекул между собой, в том числе боковую когезию углеводородных групп. Все это в целом обеспечивает высокую прочность эа 25 крепления молекул кубового остатка дистилляции капролактама на минеральной поверхности, значительную гидрофобиэацию гидрофильных частиц вермикулита и ослабляет силы межмолекулярного и элект 30 ростатического притяжения между ними,что препятствует слипанию и комкованию кул кубового остатка дистилляции капролактама, закрепляющихся на частицах вермикулита, вокруг частиц создается углеводородный адсорбционный слой,который вступает в дисперсионное взаимодействие с молекулами мыла и удерживает их у поверхности минеральных частиц, В результате такого взаимодействия каждая частица вермикулита представляет собой мягкий пластичный агрегат, обладающий всеми свойствами поверхностно-активных 40 веществ. Эти агрегаты, обладающие поверхностно-активными свойствами, равномерно адсорбируются слоями различной толщины на контактирующих металлических поверхностях, Такие слои благодаря их Введение в состав заявляемой смазки вермикулита вспученного и кубового остатка дистилляции капролактама позволяет выполнить одновременно целый ряд требований, предъявляемых к смазкам, а именно: смазка хорошо и непрерывно смазывает трущиеся поверхности при волочении; прочно прилипает к поверхностям трения; выдерживает большие давления; не спекается; не расслаивается; не имеет неприятного запаха; не оказывает вредного воздействия на обслуживающий персонал; высокой прочности выдерживают большие 50 нормальные нагрузки и оказывают слабое сопротивление действию касательных напряжений, Но чем ниже устойчивость адсорбционного слоя к действию касательных напряжений, тем меньше коэффициент тре ния, тем выше смазочная способность смазки;Молекулы веществ, входящих в состав кубового остатка дис;илляции капролактама, являясь поверхностно-активными вещесмазки при волочении, В результате боко- .вой когезии углеводородных групп молевключает недефицитные и недорогие материалы.Исследование микрорельефа поверхности катанки после волочения со смазкой,принятой за прототип, показывает, чтопрактически вся поверхность проволоки покрыта очень тонким слоем смазки. Поверхность катанки после вол очения сзаявляемой смазкой также полностью покрыта смазкой, причем практически вся поверхность содержит слой смазкизначительной толщины. Увеличение толщины слоя заявляемой смазки по сравнениюсо смазкой, принятой за прототип, свидетельствует о более высокой адсорбционнойспособности заявляемой смазки, о высокойпрочности закрепления на металле, гарантированной защите поверхностей трения отзалипания.П р и м е р. Смазку для сухого волоченияготовят следующим образом.Вермикулит вспученный марок 200 или250 и измельченный до 0,15 мм кубовыйостаток дистилляции капролактамэ в заявляемом соотношениизасыпают в емкОсть смешалкой, куда добавляют расчетное количество натриевого,мыла в виде порошка. Вемкости смесь перемешивают в течение 15 -25 мин и высушивают, после чего смазкузасыпают в мыльницу волочильного стана,Для обоснования преимуществ заявляемой смазки по сравнению с прототипом иопределения количественного содержаниякомпонентов в смазке было приготовленопять составов (составы М 1-3 - с заявляемыми значениями компонентов, составы Ь4 й 5 - с содержанием компонентов, выходящим за заявляемые пределы, и состав ЬЬ6 - по прототипу).Для сравнительной оценки технологйческих свойств заявляемой смазки для сухого волочения проволоки и смазки-прототипапроводили испытания на станах ИДЯЕА -7/550. Волочению подвергалась проволокаиэ стали 65.Режим испытания: скорость волочения,м/мин 450; частные обжатия,Не более19: суммарное обжатие,77,3; марка волок - ВК 6, форма 11, рабочий угол 10-12 О;подсмазочный слой - бура с костным клеем.Маршрут волочения 6,5 - 5,9 - 5,32 - 4,75 -4,25 - 3,8 - 3,4 - 3,1,Стабильность процесса волочения оп.ределяли по следующим основным технологическим показателям: обрывность проволоки;износостойкость волок, количество смазкина поверхности проволоки; коэффициенттрения; усилие волочения по переходам.На всех смазках протянуто по 5 т проволоки. Обрывность проволоки определяли кэксреднее количество обрывов в пересчете на 1 т проволоки, протянутой по маршруту 6,5- 3,1 мм.5 Износостойкость волок определяли кэкколичество тонн протянутой проволоки при износе канала волоки на 0,01 мм. Размер канала волоки контролировали по диаметру проволоки, выходящей из волоки,10 Количество смазки, удерживаемой напроволоке при волочении и характеризующей адгезию смазки с поверхностью проволоки, определяли гравиметрическим методом по разностимасс образца прово локи длиной 10 см до и после снятия смазкикипячением в воде в течение 10-125 мин по формуле 1 Ф - цг 10 Фб где а - масса смазки, г/мг;о 1- масса образца до кипячения, г;цг - масса образца после кипячения, г;- длина, м;б - диаметр, м;ж= 3,14.Количество захватываемой смазки взначительной степейи определяет величинукоэффициента трения, численные значениякоторого оценивали по методу разрезнойолоки,Результаты испытаний приведены втабл. 2.Данные табл, 2 показывают, что использование заявляемой смазки составов В 1-3способствует лучшей по сравнению с прототипом (состав М 6) адгезии смазки с поверхностью проволоки, что выражается в40 увеличении количества удерживаемой смазки при волочении в 1,33-1,75 раза.Увеличение количества удерживаемойсмазки способствует уменьшению в 1,151,24 раэ коэффициента трения при протяж 45 ке проволоки через волоки, в результатечего число обрывов, приходящееся на 1 тпроволоки, сокращается по сравнению спрототипом в 2,5 и более раз.Уменьшение количества трения, приво 50 .дящее к снижению усилия волочения, спо-.собствует повышению иэносостойкоститвердосплавных волок в 1,3 и более раэ посравнению с прототипом,Хотя составы смазок М 4 и 5 по сравне 55 нию с прототипом и обеспечивают болеевысокие технологические свойства, однакоиспользование их нецелесообразно из-эаболее низкого по сравнению с заявляемымисоставами (М 1 - 3) количества удерживае50-7025-49 . 1-5." мой смазки, что ухудшает показатели коэффициента трения, обрывности проволоки и стойкости волок при использовании этйх составоо.Снижение технологических показателей при использовании состава В 4 обусловлено избыточным содержанием вермикулита вспученного, что приводит к снижению смазывающей способности из-за недостаточного содержания мыла, а при использовании состава М 5 обусловлено недостаточным содержанием вермикулита вспученного, что приводит к слипанию смазки.Изложенное выше позволяет сделатьвывод о том, что использование составов Ь 4 и 5 нецелесообразно, так как эффективность ихдействия при волочении проволоки ниже, чем у заявляемых составов М 1-3.Для сравнительной оценки антикорроэионных свойств заявляемой смазки для сухого оолочения проволоки и смазки-прототипа взяты образцы проволоки длиной 10 см иэ стали 65 после оолочения со смазками составов В 1-5: составы М 1-3 с заявляемыми значениями компонентов; составы % 4 и 5 с содержаниями компонентов, выходящими эа заявляемые пределы, и смазкойсостава Ь 6 - по прототипу,Коррозионная стойкость прооолоки после оолочения с заявляемой смазкой и смазкой-прототипом оценивалась по значениям площади коррозионных разрушений (ГОСТ 9,054-75) через 40 сут, При этом измеряли суммарную площадь всех коррозионных очагов на поверхности каждого образца по отношениюк общей площади поверхности образца, после чего рассчитывали коэффициент торможения коррозии по формула где А- площадь коррозии образца подсмазкой М 6;А 1 - площадь коррозии образца под смазкой составов % 1 - 5.Затеял определяли стелень эщиты ст коррозии (С), характеризующую полноту подавлений коррозии, по формуле с.й:д 0. ,АРезультатй измерений приведены о :; табл.З,Данные табл. 3 показывают; что поверхность образцов проволоки с заявляемой смазкой (составы М 1 - 3) по сравнению с прототипом (состав 1 Ф 6) менее подвержена коррозионным разрушениям, При этом коэффициенты торможения коррозии воэрастает в 3,0-3,5 раэ,.а степень защиты от коррозии - на 66,7-71,4 Я,. Составы ЬВ 4 и 5 также оказывают.защитное действие на поверхность металла,однако применение их в промышленности нецелесообразно, так как защитные свойства их выражены более слабо, чем у составоо В 1-3.Технико-зкономическим преимуществом заявляемой смазки для сухого волочения проволоки по сравнению со смазкой,взятой за прототип, является повышение стабильности процесса волочения путем увеличения в 1,33-1,75 раза количества удерживаемой смазки зз счет улучшения одгеэии и более равномерного ее распределения на поверхности проволоки, Это позволяет снизить обрывность проволоки в 2,5. и более раз зз счет плавного и равномерного волочения, з также повысить износостойкость тоердосплавных волок в 1,3 и более раз зз счет снижения в 1,15-1,24 раза коэффициента трения,Кроме того, заявляемая смазка обеспечивает повышение коррозионной стойкости проволоки, о том числе коэффициента торможений коррозии в 3,0-3,5 раз, и степени защиты от коррозии нз 66,7-71,4. Преимущестоом заявляемой смазки по сравнению с прототипом является также использование в ее составе дешевых, недефицитных компонентов; вермикулитз вспученного,стоимость которого составляет 20 руб/м икубового остатка дистилляции капролзктама - 40 руб(т. Формула изобретения Смазка для сухого волочения проволоки, содержащая натриевые соли высшихжирных кислот и наполнитель, о т ли, ч а 45 ю щ а я с я тем, что, с целью повышения смазочных и защитных свойств, смазка в. качестве наполнителя содержит вермикулит вспученный и дополнительно содержит кубовый остаток дистилляции капролактзма при следующем соотношении компонентоо,мас МНатриеоые соли высших ирных кислот Вермикулит вспученный Кубовый остаток дистилляции капролактама1754772Таблица 1лицаблСрставитель И. Малинаедактор А. Маковская Техред М,Моргентал Корректор Л. Лукачказ 2869 Тираж . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская нэб., 4/5Производственно.ивдвтельскид комбинат "Патент", г. Уигород, ул.Гегерине, 101