Смазка для горячего гидропрессования металлов

СОЮЗ СОВЕТСНИХссцвлавкпепРЕСОУбЛИН Ю ОИ С 10 М 3 02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЬСТВУ ВТОРСКОМ(71) Всесоюзный ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности(56) 1. Копашников А.И. и др, Гидропрессование металлов. М., "Металлургия", 1978, с.222.2. Авторское свидетельство СССРВ 540907, кл. С 10 М 5/02, 1977.3. Авторское свидетельство СССРВ 487933, кл. С 10 М 3/02, 1976.4. Авторское свидетельство СССРР 449764, кл. В 21 Р 3/00, 1974,5. Авторское свидетельство СССРУ 520391, кл. С 10 М 5/02, 1976.6. Патент СССР 9 346882,кл. С 10 М 7/02, 1972 (прототип).(54) (57) СМАЗКА ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ГИДРО- ПРЕССОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ, содержащая гли 1 ерин и стеклопорошок, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью говышения стабильности процесса гидро- прессования, смазка дополнительно содержит термообработанный при температуре до полного удаления воды вер микулит при следующем соотношении компонентов, мас.З:СтеклопорошокВермикулитГлицерине1113403 3Изобретение относится к областигорячей деформации металлов, в частности к технологическим смазкам, иможет быть использовано в качестверабочей среды и смазки при гидростатическом прессовании углеродистых инержавеющих сталей в температурноминтервале 900-1220 С.При горячем гидростатическом прессовании металлов очень важен выборсмазки и рабочей среды, передающейдавление,от которых зависят давление выдавливания, качество прессизделий, а также стабильность осуществления процесса.15К смазкам, работающим в процессахгидростатического выдавливания приповышенных температурах (выше 900 ОС)предъявляются следующие требования:рабочий диапазон температур смазкигадолжен быть весьма широк, нижнийдиапазон ограничен температурой стенок контейнера, верхний - температурой металла; смазка должна иметьмалую теплоемкость для предотвраще 25ния захолаживания поверхностных слоев металла заготовки и перегрева рабочего инструмента; в рабочем диапазоне температур смазка должна сохранять свой химический состав, определенный уровень вязкости и смазочных свойств; смазка не должна взаимодействовать с металлом эаготоЪкии прессового инструмента (например,.реагировать или науглерожнватьповерхностные слои металла); смазка должна легко удаляться и не должна быть токсичной, огнеопаснойи дорогой.Известна смазка для гидростатического прессования, содержащая, 40мас. : графит 50, битум 50 11 .Известна также смазка для горячего прессования металлов, содержащая.мас.Ж; графит 17-30; тальк 0,5-3,0;нефтяной битум 1,5-2,О, минеральное масло до 100 Г 22 .. Недостатком укаэанных смазок является их высокая теплопроводность, что приводит к значительному 50 эахолаживанию поверхностных слоев металла и снижению стабильности процесса гидростатического прессования. Кроме того, смазки ухудшают санитарно-гигиенические условия тру да, так как содержат в своем составе такие вредные вещества как графит, битум. Известны смазки в виде водных суспензий различных составов, например, содержащие, мас.у.: хлористый натрий 6-10, хлористый калий 7-13.ф углекислый натрий 0,5-1,0 ф щелочь 0,2-2 азотнокислый натрий 1-4 уротропин 0,2-2 многоатомный спирт 2-8, вода остальное 31, или содержащие мас.Е; окись магния 15; хлористый магний 7; триполифосфат натрия 10; вода остальное 41.Такие смазки имеют очень высокую теплопроводность, чтоне обеспечивает стабильности процесса гидропрессования, Кроме того, они также ухудшают санитарно-гигиенические условия труда из-за наличия в их составе хлористых соединений (выделяется хлор).Известна ненауглероживающая смазка с низкой теплопроводностью,содержащая, мас.7: вермикулит 10-30; триполифосфат натрия 5-15 минеральное масло до 100 51.Недостатком такой смазки является то, что она не обеспечивает удовлетворительного качества поверхности прессованных иэделий из-за высокой степени реагирования триполифосфата натрия при высоких, температурах с нержавеющими и высоколегированными сталями.Наиболее близкой по техническойсущности к предлагаемой является смазка для горячего прессования металлов,содержащая, мас.Е; глицерин 50-95,стеклопорошок 5-50. Стеклопорошок применяется крупностью О, 15 мм следующего состава, мас.7,; окись бора 30,0;окись кремния 40,0; окись .натрия15,0, окись кальция 10,0; окись магния 5,0 .61,Недостатком указанной смазки является то, что она не обеспечивает стабильности процесса гидростатическогопрессования из-за высокой теплопроводности. Кроме того, зта смазкаимеет жидкую консистенцию и поэтомулегко выдавливается иэ контейнера, атакже имеет ограниченный температурный диапазон использования, так какприменяемый стеклопорошок обладаеттребуемым уровнем вязкости при плавлении только в диапазоне температур920-1050 С, а при более высокой температуре вязкость его недостаточнадля обеспечения сплошности пленки итребуемых антифрикционных свойств,В результате наблюдаются задирыТаблица 1Вермикулит Содержание окислов, мас.7,ОбъемКоэффициент Тверныи дость, ед 10 Т 10 ЛТОСаОМдО КО се 0 ИО вес,кг/см теплопроводности,ккал/ м.ч.град. 3 11 на прессованных иэделиях и инструменте, что ухудшает их качество.Цель изобретения - повышение стабильности процесса гидростатического прессования за счет уменьшения теплопроводности смазки и снижения усилия прессования.Поставленная цель достигается тем, что смазка для горячего гидро- прессования металлов, содержащая глицерин и стеклопорошок, дополни" тельно содержит термообработанный при температуре до полного удаления воды вермикулит при следующем соотношении компонентов, мас.7.:Стеклопорошок 20-30Вермикулит 20-30Глицерин Ос тальноеПри этом стеклопорошок состоит из двух фритт с различной вязкостью и сообщает смазке требуемый уровень вязкости и смазочных свойств в широком диапазоне температур (900-12204 С)Предлагаемая смазка гарантирует отсутствие науглероживания металла и стабильное осуществление процесса гидростатического прессования благодаря низкой теплопроводности смазки, устранению захолаживания поверхностных слоев заготовки и перегрева рабочего инструмента, а также обеспечивает среде требуемые смазочные функции в широком диапазоне температур (900-1220 С), требуемую консистенцию среды для механизированной подачи ее в контейнер и осуществления процесса гидростатического прессования. Ф Глицерин сообщает смазке необходимую консистенцию н возможность 1. ИсходныйКовдорский 38,62 0,8 12,15 6,29 0,62 13403 , 4создания гидроэффекта при прессова-нии. Термообработанный всрмикулитобеспечивает смазке требуемое тепло"изоляционные свойства, стеклопорошок - требуемые смазочные функциипри 900"1220 С.Для приготовления предлагаемойсмазки используют стандартные веще"ства: глицерин ГОСТ 6259-71, стеклопорошок ТУ 21 УССР 219-79, вермикулит ВТУ 24-4-67.Перед приготовлением смазки природные кристаллы вермикулита термообрабатывают при 9000 С в течение30 мин, очищают от механических примесей,раэмалывают до прохождения насите с ячейкой 0,2 мм.При нагреве вермикулита до900 фС вся вода испаряется, вермикулит вспучивается, объемный вес уменьшается в 6 раз, теплопроводностьуменьшается примерно в 3,6 раза, снижается также твердость на 30-353. По.являющийся характерный серебристозолотой цвет также способствует сни.- жению теплоотдачи излучением при высоких температурах. Более высокаятемпература термообработки нецелесообразна. Термообработка вермику.лита при температуре ниже 900 Сне обеспечивает полного удаления воды, что значительно увеличивает теплопроводность смазки и потери тепладеформируемым металлом. Последнеенедопустимо для процесса гидростатического прессования,.В табл. представлены данныепо составу и физико-химическим свойствам исходного и термообработанноговермикулита. 1,82 27,76 0,44 11,50 600 0,184 1,351113403 Продолжение табл,1 Содержание окислов, мас,7 Объемный Твердость,ед Коэффици.ент Вермикулит РеО А 1 тО ь ГеО СаО Мдо вес,кг/см теплопр овод - ности, ККЗЛ / м.ч,гр ад2, Ковдор- ский термообрабофс П р и м е ч а н и е: Изменение содержания окислов в термообработанном вермикулите происходит за счет пересчета на 1007 после улетучивания воды. Стеклопорошок готдвят следующимобразом.Стекло 1 состава, мас.7; озлиськремния 37,6; окись алюминия 4,окись бора 8,8; окись кальция 19,8;окись натрия 17,4; окись кобальта1,0; кремнефтористый натрий 6,9; окисьтитана 4,5; и стекло 2 состава, мас.7:окись кремния 71,0;окись алюминия6,5, окись кальция 2,5, окись натрия 15,5, фтор 4,5 размалывают до проохождения через сито с ячейкой 008 мм,а затем смешивают в следующих количествах, мас.7:Стекло 1 50,0Стекло 2 50,0 45Приготовление смазки осуществляютследующим образом,В емкость насыпают необходимые количества термообработанного вермикулита и стеклопорошка, тщательно переОмешивают, затем наливают глицерини снова тщательно перемешивают дополучения однородной массы. Полученная смазка представляет собой устой-чивую суспензию. Таблица 2 Р п/и Содержание компонентов, мас.7 Глицерин Стеклопо- Бермикулит рошок 19,5 61,0 19,5 60,0 20,0 50,0 25,0 40,0 30,0 39,0 30,5 72,5 27,5 20,0 25,0 30,0 30,5 В таблице под пунктами 2,3 и 4представлены составы предлагаемых смазок, 1,5 - составы смазок с содержанием компонентов, выходящим за предла гаемые граничные пределы, 6 - известный состав смазки.Дополнительно приготовлена и испытана в аналогичных условиях комлоСоставы приготовленных смазокпредставлены в табл.2. танныи 43;63 0,92 13,72 7,81 - 2,06 31,36 0,5 - 100 0,051 1,0мента и поверхностипрессиэдегий при 1220 900 215/87 292/255 195/170 269/235 185/160 165/230 1, Ст, 10 метизацииТГг же 12 Х 18 Н 10 Т Удовлетворительное 2. Ст 10 Удовлетворительное То же 12 Х 18 Н 10 Т То же Ст 12 Х 18 Н 10 Т 7зиция с нетермообработанным вермикулитом состава, мас.7: глицерин 50,0, стеклопорошок 25,0, вермикулит природный 25,0. Однако плохие теплоизоляционные свойства смазки (из-за более высокой теплопроводности и дополнительного охлаждения заготовки на испарение воды из вермикулита) способствуют увеличению усилий прессования до недопустимых предель О ных значений (450-470 т).В практике горячего прессования стабильност 1 процесса, т.е. бесперебойное осуществление процесса прессования характеризуется одновременно несколькими показателями: возможностью своевременной подачи смазки в контейнер, отсутствием случаев разгерметизации контейнера и вытекания смазки, уровнем усилий прессования, а отсюда, как правило, состоянием инструмента и возможностью осуществления прессования без прессостат ка. Все они взаимозависимы и любой из перечисленных показателей может нарушить стабильность процесса.Теплопроводность смазки оказывает решающее влияние на все указанные показатели, а прежде всего.на уровень усилий прессования, следующим образом. При высокой теплопровоцности смазки, т,е. ее низкой тепло- изоляционной способности, нагретая заготовка более интенсивно охлаждается, что приводит к повышению сопротивления деформации, т.е, требуе 35 мое усилие для осуществления прессования увеличивается. При высоких Протекание процессагидропрессованпяпри 900/1220С Имеются случаи разгер 403 8усилиях прессования, как правпо, наблюдаются и более частые случаи выхода из строя технологического инструмента, приспособлений для подачи смазки в контейнер и недостаток мощности для осуществления процесса прессования без прессостатка.Однако замеры теплопроводности ,смазки трудоемки и длительны. Поэтому в практике горячего прессования принято характеризовать ее косвенно более понятной следственной характеристикой по усилию прессования. Для сравнения предлагаемую и известную смазки испытывают на прессе усилием 500 т. Скорость прессования 105 мм/с, коэффициент вытяжки 7. Заготовку диаметром 82 мм из Ст 10 и 12 Х 18 Н 10 Т нагревают в индукционной печи до 900 и 1220 С, оббивают с нее окалину и задают в контейнер пресса. Предварительно указанные составы смазок перед каждым прессованием выдавливают шприцем в пустотелый стакан на штемпеле пресса. При движении штемпеля стакан упирается в заготовку, которая при этом закрывает выходное отверстие матрицы, пружина сжимается и смазка из стакана выдавливается в зазор между контейнером и заготовкой, обеспечивая гидростатические условия прессования. Последнее характеризуется отсутствием прессостатка, задиров и рисок на инструменте и изделии.Результаты опытных прессований приведены в табл.З. Отдельные Отдельные мелкие риски риски То же То же1113403 ОПродолэкение табл,3 1 остояние инструмента и поверхностипрессиэделий приУсилия прессования, т при 900/1220"С Иарка стали Впlп 900 1220 190/175 270/235 12 Х 18 Н 10 Т 5. Ст 10 Смазка не успеваетвыдавливаться дляосуществлениягидростатики 270/185 287/250 12 Х 18 Н 10 Т То же 220/320 Мелкие рискиЗадиры иналипание металла 305/450 12 Х 18 Н 10 Т То же То же То же Протекание процессагидропрессованияпрн 900/1220 С 6. Ст 10 Разгерметизация контейнера и вытекание среды Как видно из таблицы, предэтагаемые составы смазок (2,3 и 4) обеспечивают стабильность процесса прессования при 900-1220 С, а консистен- З 5 ция их способствует удовлетворительному заполнению и герметизации контейнера. Это обеспечивает условия гидростатического прессования, что характеризуется отсутствием пресс- остатка. Хорошие теплоизоляционные и смазочные функции этих смазок обеспечивают удовлетворительное состояние поверхности прессованных изделий и инструмента, а также минимальные усилия прессования. Известная смазка (б) не обеспечивает стабильности процесса гидростатического прессования, так как жидкая смазка затрудняет герметизацию контейнера, в результате на выпрессованных изделиях остается прессостаток. Высокая теплопроводность смазки способствует увеличению усилий прессования, что особенно усугубляется дополнитель ным ухудшением антифрикционных свойств смазки при 1220 ОС из-за недостаточной вязкости используемого стекла, При этом наблюдается ухудшение качества поверхности изделий и инструмента,Применение смазки состава 1, с некоторым избытком жидкой фазы, приводит к появлению отдельных случаев разгерметизации контейнера. В резуль. тате нарушается стабильность процесса прессования, что приводит к псэвышению усилий прессования, появлению мелких прессостатков (лепестков) и отдельных мелких рисок на изделии и инструменте.Использование смазки состава 5, с недостатком жидкой фазы, затрудняет процесс подачи смазки в контейнер, Это не обеспечивает условий устойчивого гидростатического прессования, в результате чего наблюдаются случаи зависания иэделий на матрице из-эа мелких прессостатков (лепестков). Во всех случаях не наблюдается науглероживание поверхности металла. Таким образом, пре,цлагаемая смаз-ка обеспечивает стабильность процес111340311са гидростатического прессования за счет уменьшения теплопроводности, расширяет температурный диапазон приме 12нения (900-1220 С) за счет повышениявязкости смазки и ее антифрикционныхсвойств,Составитель Е.Пономарева Техред О.Неце Корректор Л. Пилипенко Редактор ИРыбченко Заказ 6527/20 Тираж 488 ПодписноеВНИИ 1 И Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва,Ж, Раушская наб., д. 4/5 Фнчнал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4