СМАЗКА ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛОВ
LUBRICATION FOR COLD METAL DEFORMATION

Изобретение относится к смазочным покрытиям и технологическим смазкам, используемым при холодной деформации металлов, склонных к налипанию на формообразующий инструмент, при обработке, например, титана и его сплавов.
Известна смазка для холодной прокатки труб состава, мас.%:
Селитра натриевая
35-40
Тальк молотый
20-25
ОП-10
45-35
(Александров В.К., Аношкин Н.Ф., Белозеров А.П. и др. Полуфабрикаты из титановых сплавов. - М.: ВИЛС, 1996, стр.350).
Недостатком известной смазки является вдавливание твердых частиц талька и натриевой селитры в деформируемый металл и как результат формируется низкая шероховатость поверхности на трубах.
Наиболее близким к заявляемому изобретению составом того же назначения по совокупности признаков является «Смазка для холодной прокатки труб без предварительного подогрева (ТИ-СГМ-011-7-99-Прокатка труб из титана и его сплавов на станах ХПТ и ХПТР, резка титановых труб)» - прототип.
Тальк молотый, ГОСТ 21234
2,0-3,0 - объемные доли
Селитра натриевая, ГОСТ 828
3,5-4,0 - объемные доли
Смачиватель ОП10, ОП7 ГОСТ8433
3,0-4,5 - объемные доли
Допускается содержание воды
до 5%
В известной смазке благодаря поверхностно-активным веществам (ПАВ) компоненты смазки удерживаются на поверхности трубы. Использование в составе смазки талька снижает напряжение трения и соответственно сдвиговые деформации в поверхностных слоях деформируемого металла. Селитра натриевая в очаге деформации металла разлагается при температуре 380°С с выделением атомарного кислорода, который окисляет ювенальные поверхности титана, что снижает схватывание на поверхности контакта инструмента и деформируемого металла и препятствует налипанию металла на инструмент. Кроме того, эндотермическая реакция разложения селитры способствует дополнительному отводу тепла из зоны деформации.
Недостатком известной смазки является вдавливание твердых частиц талька и натриевой селитры в деформируемый металл, что проявляется в высокой шероховатости на трубах и снижает их качество. Достаточно высокое напряжение трения приводит к микроразрушениям в поверхностных слоях высокопрочных титановых сплавов, например: ОТ4-0, ОТ4-1, ОТ4, ПТ7М, Ti3Al2,5V.
Техническим результатом при осуществлении изобретения является повышение качества поверхности.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в смазке для холодной деформации металлов, состоящей из воды, неионогенного эмульгатора и наполнителей, в качестве наполнителя используют животный жир при следующем содержании компонентов, мас.%:
неионогенные эмульгаторы
28-50
животные жиры
70-48
вода
не более 2
Эмульгаторы неионогенные ОП-10 (ГОСТ 8433-57) - продукты обработки моно- и диалкилфенолов окисью этилена, маслообразная жидкость или паста, содержат до 0,5% воды. Неионогенные соединения не диссоциируют в водных растворах, однако обладают значительной растворимостью. Среди неионогенных соединений наибольшее значение имеют продукты оксиэтилирования длинноцепочечных жирных кислот.
Содержание в смазке неионогенных эмульгаторов менее 28% не ухудшает смазочных свойств, однако приводит к затруднению удаления смазки после холодной прокатки, более 50% приводит к пригоранию эмульгатора к трубам, что тоже обуславливает затруднение удаления смазки после прокатки.
Животные жиры представляют собой смеси сложных эфиров, образуемых глицерином и высшими жирными кислотами. Все жирные кислоты относятся к поверхностно-активным веществам. Попадая на металлическую поверхность, они хорошо смачивают ее, примыкают к ней активными группами, образуя упорядоченные пограничные слои. Обладая большой длиной молекул, такие слои существенно снижают силы трения.
При уменьшении процента содержания животных жиров менее 48 увеличиваются силы трения в очаге деформации, соответственно больший разогрев инструмента и уменьшение его стойкости, а также налипание металла на инструмент, при более 70, оставшееся количество эмульгатора не обеспечивает удаление смазки после холодной прокатки, нарушается сплошность нанесения смазки.
Увеличение количества воды в смазке более чем 2% приводит к закипанию воды, сбросу смазки с поверхности деформируемого металла и схватыванию его с инструментом.
Смазки были испытаны при прокатке трубных заготовок из сплава Ti3Al2.5 по маршруту: 85×17 мм→65×11 мм→50×7,5 мм→35×3,9 мм на станах холодной прокатки ХПТ 90 и ХПТ 3 1/2''.
Известная смазка состава:
Тальк молотый, ГОСТ 21234
2,5 объемные доли
Селитра натриевая, ГОСТ 828
4 объемные доли
Смачиватель ОП10, ОП7, ГОСТ8433
4,5 объемные доли
Вода
5%
Предлагаемая смазка состава:
неионогенные эмульгаторы
38%
животные жиры
60%
вода
2%.
Предлагаемая смазка в виде пасты наносится лопаточкой на поверхность полуфабрикатов перед холодной прокаткой или кисточкой.
В процессе испытаний оценивали качество поверхности (измерение шероховатости поверхности, Ra).
Технологическая схема производства труб.
1. Прессованная заготовка механически обрабатывалась на размер 85×17 мм.
2. Термообработкой наносился окисный слой на внутреннюю и наружную поверхности труб.
3. Холодная прокатка на стане ХПТ 90 двух партий (одна из которых каталась на известной смазке, а другая - на предлагаемой).
4. Травление в соляно-плавиковой кислоте для проведения визуальной оценки качества поверхности труб.
5. Термообработка для снятия напряжений, рекристаллизации и нанесения подсмазочной окисной пленки на промежуточных размерах.
1
2
6. Холодная прокатка на стане ХПТ 3 / двух партий (одна из которых каталась на известной смазке, а другая - на предлагаемой).
7. Травление в соляно-плавиковой кислоте для проведения визуальной оценки качества поверхности труб.
8. Вакуумная термообработка и травление в соляно-плавиковой кислоте на готовом размере.
Результаты испытаний приведены в таблице. Данные по результатам измерения шероховатости поверхности труб, прокатанных на известной и предлагаемой смазке, показывают, что на всех переделах значительно повышается качество поверхности труб, прокатанных на предлагаемой смазке по сравнению с качеством поверхности труб, прокатанных на известной смазке.
Предлагаемое смазочное покрытие значительно повышает качество поверхности.
Таблица
Технологическая операция
размер трубы, мм
Шероховатость поверхности Ra, мкм
Известная смазка
Предлагаемая смазка
Исходная механически обработанная труба
85×17
1,1-1,5
1,1-1,6
Труба, термообработанная, травленая
65×11
1,3-1,8
1,1-1,4
Труба, термообработанная, травленая
50×7,5
1,7-2,6
0,9-1,3
Труба, термообработанная, травленая на готовом размере
35×3,9
1,8-2,9
0,6-1,3