Brevet FR2530655A1 — publié le 19840127

La présente invention concerne le travail des métaux par déformation et a notamment pour abjet un lubrifiant pour le travail des métaux par déformation à froid Sle peut trouver application dans le travail des miauK en.-vuecle 1'obtention des pièces partir de matériaux difficiles à déformer. Lors de la fabrication dé pièces par déformation plastique des métaux, on utilise différents lubrifiants comprenant des huiles-minérales et organiques, des solutions de polymères dans des solvants organiques, des charges inorganiques, etc. Toutefois, ces lubrifiants connus présentent des propriétés d'exploitation médiocres et sont inefficaces quand les conditions de travail des métaux sont dures.De ce fait, le problème de la mise au point de nouvelles formules de lubrifiants susceptibles d'être utilisés dans des conditions sévères de travail des métaux, est toujours d'actualité. On connatt un lubrifiant (voir-le certificat d'auteur U.R.S.S. n 308 799) pour le travail de métaux à froid (emboutissage de feuilles), utilisant une solution de polyéthylèneà basse pression (charge polymère) dans une huile minérale (milieu de dispersion). Mais ce lubrifiant à base d'huile minérale, quand il est utilisé pour des opérations d'emboutissage profond, est inefficace du fait de l'adhésion insuffisante et de la faible résistance mécanique de la pellicule lubrifiante, surtout en cas de fabrication de pièces fn acier inoxydable ou en titane. Ceci est dt au fait que l'huile minérale n'a pas de limite de résistance et, dans les solutions à faible concentration (5 à 6%) de polyéthylène dans l'huile minérale, la réticulation est pratiquement absente. Le lubrifiant est chassé de la zone de contact de l'ébauche en acier inoxydable et de l'outil d'estampage. Ledit lubrifiant ne peut être utilisé qu'après traitement préalable de la surface du métal (par exemple après phosphatation ou cuivrage). L'invention vise par conséquent un lubrifiant pour le travail de métaux par déformation à froid, dont la composition, modifiée qualitativement et quantitativement, permettrait d'améliorer les propriétés d'exploitation du lubrifiant lors du travail de métaux difficiles à déformer, grâce à la formation d'une pellicule indestructible lors dela déformation. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un lubrifiant pour le travail de métaux par déformation å froid, du type comprenant un milieu de dispersion et une charge polymère, caractérisé, selon l'invention, en ce que le milieu de dispersion est constitué par un mélange de résidus de distillation de graisses industrielles et d'huiles végétales et que la charge polymère utilisée est un polymère de dispersion, ces composants étant contenus dans le lubrifiant dans les proportions suivantes (% en poids): polymère de dispersion 5 à 15 résidus de distillation de graisses industrielles. .. 43 à 50 résidus de distillation d'huiles végétales . . le reste. Gracie à une combinaison optimale des propriétés physicochimiques et mécaniques du milieu de dispersion et du polymère de dispersion, le lubrifiant conforme à l'invention présente des propriétés d'adhésion élevées et forme sur la surface du métal une pellicule indestructible lors de la déformation. L'adsorption des acides gras et des acides oxygras (acides gras comportant la fonction alcool) des résidus de distillation d'huiles végétales et de graisses industrielles assure la formation, sur la surface métallique à traiter, d'une pellicule retenant le polymère dans la zone de déformation.Lors de la dégradation thermo-mécanique du polymère, les microradicaux actifs forment à leur tour sur la surface métallique à déformer une couche de polymère greffé qui empoche cette surface d'adhérer à l'outil d'estampage Il est recommandé d'utiliser, pour ltemboutissa- ge d'aciers au carbone et d'aciers de construction, un lubrifiant contenant (% en poids) polyéthylène basse pression 10 à 15 résidus de distillation de graisses industrielles 45 à 50 résidus de distillation d'huiles végétales le reste. Il est avantageux d'utiliser pour l'emboutissage d'acier inoxydable et de titane un lubrifiant contenant ( % en poids ) polyvinylbutyral ...................... 5 à 10 résidus de distillation de graises industrielles 47 à 50 résidus de distillation d'huiles végétales le reste. On entend par polymère de dispersion" un polymère présentant des dimensions de particules de 0,2 à 0, 3 mm et possédant des propriétés antifriction et de formation de pellicule suffisamment élevées (par exemple : le polyéthylène basse pression, le polyvinylbutyral, etc). Parflgraissoe industrielles" on entend les graisses d'os, les graisses de cachalot, etc. On entend par "huiles végétales" les huiles de tournesol, de coton, de soja, de coco, de palme, etc. L'invention sera mieux comprise et dbutres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif. Les résidus de distillation d'huiles végétales et de graisses industrielles sont obtenues de la manière suivante. On soumet les huiles à an raffinage (neutralisation par une solution d'alcali à une température de 70 à 950C). Les déchets de raffinage sous la forme d'un mélange de sels d'acides gras, de glycérine, de phopatides, de protides et de produits résultant de leur hydrolyse alcaline, sont traités à une temprérature de 90 à 950C par l'acide sulfurique concentré. Il se forme alors des acides gras libres, que l'on soumet à la distillation. Le distillat des acides gras clarifiés est utilisé dans la production de savon, tandis que les résidus de distillation sont employés pour la préparation du lubrifiant. Le résidu de distillation n'est pas toxique et constitue un produit incombustible dans les conditions normales. Le mélange de résidus de distillation d'huiles végétales et de graisses industrielles présente une stabilité mécanique supérieure à celle des huiles végétales et des graisses industrielles considérées séparément.Les propriétés de dispersion élevées assurent manifestement un poids moléculaire, une densité et une viscosité optimaux, tandis que le rapport quasi-optimal entre les acides saturés et non saturés contribue à la structuration du lubrifiant. Le mélange de résidus de distillation de graisse industrielle et d'huile végétale dans le rapport de 1:1 présente la composition chimique et les propriétés physiques suivantes acides gras et oxygras, % en poids 43 à 52 substances saponifiables,% en poids 9 à 10 stéarines et leurs esters, matières colorantes % en poids åusqutà 100 densité, g/cm (à 50 C)..................... 0,94 à 0,96 viscosité, cSt (à 50-0C) 15 à 40 indice d'acide, mg KOH/g 50 à 55 poids moléculaire 305 à 310 température d'allumage, C.................. 250 à 285 On place le mélange de résidus de distillation de graisses industrielles et huiles végétales dans un réacteur standardisé muni d'un agitateur et on ajoute, sous agitation à une température de 50 à 600C, un polymère de dispersion. Les dimensions des particules de polymère sont de 0,2 à 0, 3 mm. Plusieurs exemples concrets mais non limitatifs de compositions du lubrifiant conforme à l'invention ainsi que leurs caractéristiques d'exploitation sont décrits ciaprès. Exemple 1. Le lubrifiant pour le travail de métaux par déformation à froid conforme à l'invention contient (% en poids): polyéthylène basse pression 10 résidus de distillation de graisse d'os 45 résidus de distillation d'huile de tournesol t 45. Le lubrifiant indiqué a été utilisé lors de la production de douilles cylindriques de 40 mm de diamètre par emboutissage sur une presse à bielle à partir d'une ébauche de 0,5 mm d'épaisseur, en alliage contenant 1296 de chrome, 1896 de nickel, 10% de titane , le reste étant du fer. L'effort d'emboutissage en présence pour un taux de déformation égal à 2 a été de 35kN, le taux de déformation maximal a été de 2,12. Dans le cas dtun lubrifiant conforme au certificat d'auteur URSS N 308799 (10% de polyéthylène dans de l'huile minérale), utilisé dans le meme but, l'effort d'emboutissage a été de 39 kN pour un taux de déformation égal à 2, le taux de déformation maximal a été de 2,05. Exemple 2. Le lubrifiant pour le travail de métaux par déformation à froid conforme à 1'invention caitient (% en poids): polyvinylbutyral ~ 5 résidus de distillation de graisse d'os.... 48 résidus de distillation d'huile de coton... 47 Ce lubrifiant a été utilisé lors de l'obtention de douilles cylindriques de 40 mm de diamètre sur une presse à bielle à partir d'une ébauche de 0,5 mm d'épaisseur en alliage contenant 12% de chrome, 1896 de nickel, 1096 de titane, le reste étant du fer. L'effort d'emboutissage pour un taux de déformation égal à 2 a constitué 37 kN, le taux de déformation maximal a été de 2,18. Dans le cas d'un lubrifiant conforme au certificat d'auteur URSS N0 308799 (5% en poids de polyéthylène dans de l'huile minérale), utilisé dans le même but, l'effort d'emboutissage a été de 41,5 kN pour un taux de déformation maximal égal à 2. Exemple 3. Le lubrifiant pour le travail de métaux par déformation à froid conforme à l'invention contient (% en poids): polyvinylbutyral , 8 résidus de distillation de graisse d'os 45 résidus de distillation d'huile de coton... 47. Le lubrifiant indiqué a été utilisé lors de la production de douilles cylindriques de 40 mm de diamètre sur une presse hydraulique à partir d'une ébauche de 0,5mm d'épaisseur en alliage contenant 12% de chrome, 1896 de nickS, 10% de titane, le reste étant du fer. L'effort d'emboutissage pour un taux de déformation égal à 2 a été de 32,5 kN, le taux de déformation maximal a été de 2,18. Exemple 4. Le lubrifiant pour le travail de métaux par déformation à froid conforme à l'invention contient (% en poids): polyéthylène basse pression 10 résidus de distilation de graisse d'os 45 résidus de distillation d'huile de tournesol 45 Le lubrifiant indiqué a été utilisé lors de la fabrication d'un capuchon cylindrique de 33 mm de diamètre sur une machine à emboutir à partir d'une ébauche en acier au carbone d'une épaisseur de 0,8 mm et d'un diamètre de 75 mm. La hauteur d'emboutissage a été de 17,8 mm pour un effort d'emboutissage égal à 36 kN et un effort de serrage de 5 kN. Exemple 5. Le lubrifiant pour le travail de métaux par déformation à froid conforme à l'invention contient (% en poids): polyéthylène basse pression .................. 10 résidus de distillation de graisse d'os.... 40 résidus de distillation d'huile de coton... 50. Ce lubrifiant a été utilisé lors de la fabrication d'un capuchon cylindrique de 33 mm de diamètre sur une machine à emboutir à partir d'une ébauche de 0,8 mm d'épais- seur et de 75 mm de diamètre, en alliage contenant 1296 de chrome, 18% de nickel, 10% de titane, le reste étant du fer. La hauteur d'emboutissage a été de 25,7 mm pour un effort d'emboutissage égal à 61 kN et un effort de serrage de 8 kN. Exemple 6. Le lubrifiant pour le travail de métaux par déformation à' froid conforme à l'invention contient (96 en poids): polyvinylbutyral e 10 résidus de distillation de graisse d'os.. 45 résidus de distillation d'huile de coton. 45 Ce lubrifiant a été utilisé lors de la fabrication de douilles cylindriques de 40 mm de diamètre sur une pres- se hydraulique àpartir d'une ébauche de 1,0 nun d'épaisseur en alliage contenant : 1,0/o d'aluminium; 0,0796 de carbone; 0,296 de fer; 0,1 de silicium; 0,1296 d'oxygène; 0,396 d'autres éléments; le reste étant du titane. L'effort d'emboutissage pour un taux de déformation égal à 2 a été de 67,0 N, le taux de déformation maximal a été de 2,25. Exemple 7. Le lubrifiant pour le travail de métaux par des formation à froid conforme à l'invention contient (% en poids) polyéthylène basse pression 12 résidus de distillation de graisse d'os 78 résidus de distillation d'huile de tournesol. 10 Le lubrifiant indiqué a été utilisé lors de la fabrication d'une pièce annulaire par emboutissage sur une presse à bielle à partir d'une ébauche en acier à bas carbone de 1,5 mm d'épaisseur. Après avoir servi à fabriquer 5000 pièces,l'étampe était toujours apte à l'utilisation. Exemple 8. Le lubrifiant pour le travail de métaux par déformation à froid conforme à l'invention contient (% en poids): polyéthylène basse pression 10 résidus de distillation de graisse d'os.... 50 résidus de distillation d'huile de tournesol e 40. Ce lubrifiant a-été utilisé lors de l'aplatissement d'ébauches annulaires en acier au carbone de dimensions suivantes : diamètre extérieur D = 48 mm, diamètre intérieur d = 24 mm, hauteur H = 10 mm. Le coefficient de frottement obtenu lors de l'aplatissement en présence du lubrifiant indiqué a été de 0,027. Exemple 9. Le lubrifiant pour le travail de métaux par déformation à froid conforme à l'invention contient (% en poids); polyéthylène basse pression ,.... 10 résidus de distillation de graisse d'os 50 résidus de distillation d'huile de tournesol 40. Le lubrifiant indiqué a été utilisé lors de l'aplatissement d'ébauches annulaires en acier inoxydable contenant : 1296 de chrome, 18% de nickel, 10% de titane, le reste étant du fer. Les dimensions de l'ébauche étaient les suivantes : diamètre extérieur D = 48 mm, diamètre intérieur d = 24 mm, hauteur H = 10 mm. Le coefficient de frottement obtenu lors de l'aplatissement en présence du lubrifiant indiqué était de 0,033. REVENDICATIONS 1. Lubrifiant pour le travail de métaux par déformation à froid, du type comprenant un milieu de dispersion et une charge polymère, caractérisé en ce que le milieu de dispersion consiste en un mélange de résidus de distillation de graisses industrielles et d'huiles végétales et que l'on utilise en tant que charge polymère un polymère de dispersion, ces composants étant contenus dans le lubrifiant dans les proportions suivantes (% en poids): polymère de dispersion 5 à 15 résidus de distillation de graisses industrielles 43 à 50 résidus de distillation d'huiles végétales le reste. 2. Lubrifiant suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il contient (% en poids) polyéthylène basse pression 10 à 15 résidus de distillation de graisses industrielles ............................... 45 à 50 résidus de distillation d'huiles végétales le reste. 3. Lubrifiant suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient (% en poids): polyvinylbutyral ............................. 5 à 10 résidus de distillation de graisses industrielles.......................... 47 à 50 résidus de distillation d'huiles végétales,~........ ........... le le reste.