一、金属成型加工润滑剂的作用与性能要求
1、 金属成型加工润滑剂的作用
在成型加工中,应用润滑剂可达到以下几个目的:
1 )减小变形区接触表面的摩擦力和摩擦系数,从而能降低变形力和能量消耗。在许多轧机上,压下量受工作机座零件强度或上电动机功率的限制。在轧机上应用工艺润滑剂可增加压下量和减少道次数,同时还可提高轧制速度。在钢板轧机上,使用工艺润滑剂轧制可减小最小可轧制厚度。最小可轧厚度决定于轧辊的弹性压扁,润滑轧机能减小轧制力,从而能使轧辊压扁减小,因此能轧更薄的产品。
2 )提高产品质量。首先是防止金属属粘(焊)在工具上。在轧制和其它压力加工的变形区中有促使接触的金属表面粘结(焊结)的条件。这些条件是:真实接触面积很大;内部金属转移到表而上;接触升压力很高;在全部或局部接触面上存在滑动。由于上述条件,无论是热加工或冷加工,都常常可以观察到金属粘合在工具上的情况。各种不同的金属趋向粘结的程度不同。很多有色金属如铝及其合金,以及钛、锌、铜等,在轧制中很容易发生粘结现象。在黑色金属的轧制中,不锈钢的粘结趋向很显著。其次是工艺润滑剂还能对金属表面的粗糙度有显著的影响。冷轧时,用低粘度的润滑油〔如煤油)润滑时,可使带钢表面很光亮,而用高粘度润滑油(蓖麻油)润滑时,可使带钢表面暗淡无光。总之,工艺润滑剂对产品质量有很大的影响。
3 )减少工具磨损,延长工具使用寿命。润滑剂能消除或减弱工具与变形金属间的粘结,保证工具具有良好的表面,同时润滑剂还起有冷却介质的作用,保证工具具有足够的张度。所有这些都使恶劣的摩擦条件得到明显改善,从而使工具磨损减少,使用寿命延长。
为了达到上述目的,必须采用有效的润滑剂及润滑方法。
2、成型加工工艺润滑剂的基本要求
成型加工工艺润滑剂应满足一系列工艺、经济和劳动卫生等的要求。对润滑剂的要求因加工工艺的不同而不同。但是,基本的要求是相同的,现分述如下:
1 )对工具与金属表面应有较强的粘附能力,并有良好的耐压性能,在高压下,润滑膜仍能吸附于接触表面上,以保证降低金属与工具间的摩擦力和摩擦系数。
2 )要有适当的粘度,既保证有一定的润滑层厚度和较小的流动阻力,又便于喷涂到工具与金属上,并保证使用与清理方便。
3 )润滑剂的成分和性质要稳定,以保证润滑效果。
4 )要有适当的闪点及着火点,避免在塑性加工过程中,过快地挥发或燃烧,从而失去润滑效果,并保证安全生产。热加工时,使用的润滑剂应有良好的耐热性,使用时不应分解、变质。
如上所述,降低金属与工具间的摩擦力是对工艺润滑剂的最基本要求,润滑效果可理解为减摩效果。但是减小摩擦力,在轧制时会降低轧辊的咬入能力。实际上,摩擦系数的减小受咬入条件的限制,有一定的范围,不可能无限度的减小。
二、锻造加工工艺过程与润滑剂
1、锻造工艺简介
锻造,按加工方式分自由锻、高速锻、辊锻和精密模锻等多种加工方法;以材料的成型工艺温度条件又可分为冷锻、温锻和热锻等多种。锻造的目的主要是改善坯材中碳化合物分布的不均匀程度,从而提高锻件的机械性能和刀具的耐磨性。锻造在汽车工业中约占80%,飞机85%,电器仪表90%,具有生产批量大、高效和节能等优点。
锻造加工的定义为:在开式模中压缩或镦粗以及在闭式模中使粗坯成型而将多余的金属排入毛边槽的过程。锻造过程通常要先进行一系列预备工序,如轧边、拔长和预锻。通过这些工序使锻件逐渐接近其最终尺寸。经预锻后的粗锻件已接近于终锻模的尺寸,经终锻通过闭式模之间的空间将粗锻件的多余材料排入毛边槽,使粗锻件与终锻模相一致并达到最终尺寸。终锻工序确定锻件的最终质量。
在闭式模中锻造是将金属和合金成形为有用成品的重要工序,是将金属材料加工成最终或中间产品的过程之一。锻造过程可以在冲击条件(锤锻)下或是慢速(压力机锻造)下进行。锻造可在室温下进行,也可在中温或高温下进行,可用开式模、模锻模或闭式模进行。锻造是一种间歇操作过程。
与锻造过程接近的加工过程是精压或压印,但它不同于锻造。使毛坯完全包容在闭式模中,并迫使其与模具内型一致而无任何材料逃逸的过程为精压或压印。
2、锻造润滑剂应具备的特性
①均匀地湿润表面以防局部无润滑;
②没有残渣,因为残渣可在锻造模具深处累积,从而影响公差或工件表面质量,也不能在设备上或环境中沉积或难以清除;
③不能腐蚀模具,并应给予模具提高保护涂层。;
④具有一定的冷却作用;
⑤适合于自动给料,最好适合于喷涂方式;
⑥不污染环境,不形成对身体有害的物质;
⑦储存安定性好;
③浓缩型润滑剂可稀释成满足于不同润滑要求的锻造工艺;
⑨价格经济合理;
当使用液体润滑剂时,锻造工艺的润滑状态属混合润滑状态,即接触力部分靠流体膜承担,部分靠金属与金属之间的边界膜来承担。锻造过程中也常用固体润滑剂,这种情况下靠摩擦系数很小的固体膜起润滑作用。
在锻造过程中,模具表面上一般不会形成厚的润滑膜。除非在高速墩锻操作中,其接触面的几何形状、润滑剂粘度和相应的滑动速度都有利于形成厚的润滑膜。在整个金属加工过程中,合适的锻造润滑剂的选择取决于多种因素,其中要着重考虑锻造温度、锻造速度、变形的难易以及模具表面光洁度。
锻造过程所用的润滑剂有液态的也有固态的。由于锻造加工的特点,模具表面一般不会形成厚的润滑膜,除非在高速墩锻操作中,或者接触面的几何形状、润滑剂粘度和相应的滑动速度都有利于形成厚的润滑膜。
锻造润滑剂的选择取决于多种因素,其中着重要考虑锻造温度、锻造速度,变形的难易程度以及模具表面光洁度等。
锻造过程中润滑剂的使用方法主要是喷涂或用刷子刷涂。固体层状润滑剂(石墨或二硫化铝)也和聚合物一起用于模具表面。在很多情况下,润滑方式和工件、模具间的均匀润滑比选择润滑剂的种类更重要。
3、冷锻润滑剂
室温锻造(也可列入冷挤压,因为两过程金属变形相似)所用的润滑剂一般是复合剂。如果金属变形率较小,如在镦或压的情况下,则用高粘度流体。另一方面,如果冲击速度很高,如高能高速锻造,会产生流体润滑状态,则采用低粘度润滑剂。
冷锻加工有很高的接触压力,所以通常采用化学反应膜的润滑体系。所用冷锻润滑剂主要作用是降低摩擦磨损,防止金属表面出现凹点或烧结。由于冷锻加工操作温度相对较低,常常可使用一些常规润滑剂,例如矿物油或矿物油中加入皂类以及动植物油和脂肪等,有时在基油中加入石墨或二硫化钼。在一些较为苛刻的冷锻操作条件下,例如金属塑性变形程度较大,或加工一些硬质金属或合金钢时,必须采用具有极压特性的润滑剂,或采用磷酸盐覆盖成膜的润滑工艺。典型的用法是磷酸盐涂层用于碳钢或低合金钢,草酸盐用于不锈钢。
冷锻加工过程会产生变形热和摩擦热;由于加工的反复进行,上述两种热便会在模具上积累,致使模具温度上升。当加工面的温度超过润滑膜的耐热温度时,便会发生金属的直接接触。因此冷锻对润滑剂要求也很高。
4、温锻润滑剂
温锻,所加工的锻材温度一般在相变点以下,如铝合金为200—300℃,合金钢在700℃以下,镍基合金的温锻温度则为500—700℃。温锻加工兼有冷锻和热锻的优点,其变形抗力要比冷锻小得多,而坯料的温度又比热锻低。它在较大地降低模具压力的情况下仍能得到令人满意的零件表面光洁度和较高的精确度,加工表面质量要比热锻好得多,是一种有一定吸引力的加工方式。
过去温锻加工润滑剂多是石墨悬浮在水或矿物油中,近年来发展了脂肪及矿物油组成的润滑剂,具有在高温条件下粘附力强、无烟、产品表面光洁度好等优点。由于受所用温度的限制,大多数有机类润滑剂不能使用,而必须代之以固体润滑剂,如石墨或无机盐等。
5、热锻润滑剂
热锻加工过程中,操作温度和模具温度均很高,常规的液体润滑剂很容易挥发,因为铝合金的热锻温度也有400℃,而高熔点合金的热锻温度可达1658℃。因此,所用润滑剂通常含有固体粒子,即在油基或水基润滑剂中再添加固体润滑剂,如石墨、二硫化钼和其他固体润滑剂。降低温度可以增加模具的使用寿命,特别是保持模具不发生大的温度变化很重要,因为模具温度的大幅度变化所引起的冷热疲劳可导致模具损坏。
近年来,油基润滑剂有被水基润滑剂取代的趋势。在锻造镍基合金、高熔点合金和钛加工件时常常用玻璃涂层,一方面起润滑作用,一方面阻止工件氧化。
锻造过程中润滑剂的使用方法主要是喷涂或用刷子刷涂。固体层状润滑剂(石墨或mos2)和聚合物一起用于模具表面。自动喷涂设备的发展使均匀有效地应用润滑剂成为可能,用润滑剂处理模具表面和涂层是锻造润滑的核心。
三、轧制加工工艺过程与润滑剂
1、轧制工艺简介
在已知的压力加工工程中,轧制是最重要的金属加工方式。轧制是在一定的条件下,旋转的轧辊给予轧件以压力,使轧件产生塑性变形的一种加工方式。轧件在承受压力的情况下,断面减小,形状改变,长度延伸,并伴有展宽,这时轧件与轧辊表面产生相对滑动,产生摩擦。
轧制加工的材质可以是钢、铜、铝、锌等及其合金;其加工的最终产品可以是棒材、扁材、角材、管材、中厚板、薄板及箔材等。箔材的厚度可为千分之几毫米,而铸锭开坯轧制时工件截面积为610x610mm2以上的粗大方坯。所以当截面缩减较多(如铸锭开坯和棒材轧制)时,过程需在高温下进行的。在再结晶温度以上进行的轧制、通常称为热轧;低于再结晶温度的轧制称为冷轧。钢的再结晶温度一般在450-600℃范围之内。
冷轧与热轧相比,其产品表面质量好,尺寸精度高,厚度均匀,机械性能好,并且能生产薄而小的轧件,但冷轧时轧制压力大,要求设备强度和精度高,电机功率大,能耗大,因此,一般冷轧材的生产先用热轧开坯而后进行冷轧。
轧制中润滑剂的主要功能是减少摩擦和轧辊磨损。根据轧件材质和轧制工艺参数,控制轧制温度是润滑剂的又一重要功能。由塑性变形和摩擦引起的过多热量,可使轧辊直径产生变化,从而导致轧制带材的厚度变化。轧辊磨损不仅受接触摩擦应力的影响,而且受温度的影响。冷却轧辊使其在较低的热平衡状态下工作,可以大大减缓表面的磨损和减小磨损程度。因此润滑剂的冷却性能十分重要。当然和锻造过程一样,轧辊磨损也可由各种机械问题所引起,如磨蚀和热疲劳磨损等。
轧制过程中润滑剂的供给方式一般是用扇形喷嘴沿轧辊长度方向往轧辊上均匀地喷涂油或液。喷嘴流量根据板型来调节,用以改变轧辊的热凸度,来作为板型控制的手段之一。陈旧的方式是用固体或半固体润滑剂如石墨及块状牛脂等,可在低压下用于轧辊表面。它们被涂覆在轧辊表面后逐渐消耗,再不断补充。
2、热轧工艺与润滑剂
板材热轧温度范围与锻造相仿。采用热轧润滑时,一般属边界润滑状态,但也可以干轧。热轧铝材则不能干轧,否则轧辊上会很快地粘上铝及其氧化物,使轧制作业不能正常进行。
型材的复杂面使轧辊与轧件接触面间产生高速相对滑动,从而导致轧辊的不均匀磨损,所以型材轧制时的润滑作用很重要。虽然型材轧制所用的润滑剂与板材轧制类似,然而型材轧制时,由于操作条件更加苛刻,因而要在润滑剂供给系统采取特别措施,在轧辊孔型磨损最严重的地方,要给予更加充分的润滑。
管材热轧时所用的润滑剂是石墨悬浮液、盐溶液或其他用于热轧的润滑剂。特别是顶头及芯棒的润滑能改善管材内表面的质量。而冷弯型材和管材冷轧时,一般用冷轧润滑剂,只是冷弯型材用的润滑剂要特别注重防锈功能。在上述这些加工过程中,润滑剂的流量调节和覆盖面积控制很重要。
热轧时有效的润滑作用能明显地减少轧辊磨损和动力、能量消耗,从而可以大幅度提高设备作业率和生产率,降低能源消耗和改善产品的表面质量。其润滑剂的供给量极微。钢材热轧通常是在800-1250℃高温下进行,变形区的辗面温度可高达450-550℃,必须不断用大量的水冷却轧辊。
与冷轧润滑相比,热轧润滑有其自身的特点:
①轧制温度高,在变形区中轧辊表面的瞬间温度可高达500—600℃。一方面润滑油的粘度随温度的增高而降低;另一方面变形区中的温度高于润滑剂的燃点及蒸发温度,而润滑油的使用浓度远远低于冷轧乳化液的浓度,因而在变形区中根本不可能形成足够厚的油膜,所以不会形成液体润滑,摩擦系数也不会随速度变化而变化,这在生产实践中已被证实。
实验和生产观察表明,采用热轧润滑时,轧辊表面始终保持油膜,辊面上能存留通过变形区热轧油总量的40%~70%,植物油类型的热轧油保留比例高于矿物油,其数量随着热轧油粘度的增大而增大。值得强调的是轧辊的表面保留的物质具有和原用油相似的、明显的油性。由此可得出如下结论:热轧油在热轧过程中不至完全燃烧(分解),大部分热轧油迅速通过变形区,不发生化学变化并保持润滑性能。此就解释了热轧油能起润滑作用的原因。
②轧件表面的氧化铁皮对变形区中的摩擦有很大影响,一方面它的生成可使摩擦系数增大;另一方面由于它的熔点较低,当温度达到其熔点时,这些氧化铁皮会熔融而起润滑作用,使摩擦系数减小。
热轧润滑剂的成分很多,随着轧制工艺和设备的发展,油品组成及添加剂也一直在发展变化中。就热轧油的类型而言,有油基和水基两种,由于该类产品在国际上尚没有统一的标准,所以常常以满足特定工况条件下的使用性能来鉴别油品质量的好坏,通常对热轧油的使用性能要求如下:
①具有良好的润滑性,以降低变形区的摩擦;
②热稳定性好,有利于在变形区的温度条件下发挥其润滑作用;
③为了使热轧油能适应大量高压水冲刷的工况条件,热轧油应具备良好的粘附性,以便能很好地、均匀地附着在轧辊表面,形成牢固的润滑膜;
④流动性好,喷油方便;灰分低,无烟,不含对人体有害物质;
由于现有的热轧机组都用水冷却,事先没有设计供油系统,所以尽管热轧油有水基、油基两种形式,但由于水基热轧油使用条件复杂,在现有轧机上几乎无法使用,又不利于废水处理,所以绝大部分采用油基热轧油。
3、冷轧工艺与润滑剂
冷轧一般用于生产带材,其轧速较高,道次压下率可高达50%。在轧辊与轧件接触的变形区中,形成和保持一定厚度的润滑剂膜是进行有效润滑的必要条件,在变形区入口处,油层中压力呈不均匀分布,靠近变形区入口截面,压力急剧上升,这种润滑剂增压性质是润滑剂进入变形区的动力因素。这种润滑剂膜的形态通常为混合润滑状态。该混合润滑状态是不稳定的,随着轧制过程的工艺参数变化而变化。
冷轧是利用材质硬度更大的工作轧辊碾压钢板,使之发生塑性变形的过程。轧制过程中产生两种类型的摩擦:一是钢板变形,钢质点分子间的内摩擦,引起变形抗力;二是带钢和轧辊表面间的摩擦;
施加润滑剂可有效减小摩擦系数、降低轧制压力及能量消耗,有助于增大加工率,提高轧制速度及生产率,并有助于控制辊型,改善轧件的板形及表面质量,减少轧辊的磨损。轧件越硬,厚度越薄,张力较小或无张力时,润滑的效果就越显著;轧制速度越高,辊身的冷却也越重要。轧制润滑剂的选择不仅取决于轧机设备和产品规格质量要求,而且取决于对润滑作用或冷却作用所需控制的方式。不同用途和结构的轧机,对润滑剂的要求也有所不同,通常理想冷轧润滑剂要求具备以下特性:
①润滑性能好,能有效降低摩擦系数,提供相应的轧料力,以便于获得满意的带钢形状;
②冷却效果好,润滑剂应具有高的导热性能及热容量,以利于热量由轧辊和带钢向冷却液的传递;
③清净性好,如保持轧机环境的清洁,能省略轧制后的清洗工序,退火时具有优良的退火清净性等;
④工作性能稳定;易于从轧后的带材表面清除。
⑤保护所轧产品防止生锈,不会在轧后板面上出现发暗、变色、蚀斑或油斑等缺陷。
⑥无毒,不致引起皮炎等健康问题。供应方便,制备简单,使用经济。
冷轧润滑剂通常使用纯油型或乳化液,并以后者为多。采用乳化液循环使用时。乳化液的使用周期可长达半年之久,为保证产品质量必须对乳化液进行严格管理。循环乳液的稳定性受许多因素的影响,这些因素包括温度、所用水的硬度、污染情况以及油中发生的化学变化等。乳化液温度不仅与润滑性有关,也与冷却性有关,温度高有利于乳液转向,从而使轧材 上油分的附着量增加,因此在多数情况下,提高乳化液的温度可改善轧制性能。而另一方面过高的温度容易产生"热伤痕"。一般推荐冷轧普通碳钢板的乳化液温度控制在45℃±5℃, 乳液使用浓度为1%~4%。冷轧极薄板时,采用高皂化值冷轧液,推荐乳液温度控制在 70℃±10℃,乳液使用浓度为7%~20%。
皂化值与润滑性有很大的关系,乳化液的皂化值下降,意味着润滑性变差,在乳化液循环系统中,往往由于机械油、液压油等杂油的混入,降低了皂化值,皂化值下降到极限时, 即需对乳化液进行更换。不同轧制条件及轧材对乳化液皂化值的控制目标不同。例如,在冷轧极薄板的条件下,乳化液的皂化值为150mgkoh/g时为使用下限。
在冷轧有色金属及其合金时,应采用恰当的过程控制和选择合适的润滑剂,以避免润滑剂对轧材造成板面污斑。
四、挤压加工工艺过程与润滑剂
1、挤压加工简介
挤压是在锻压加工的基础上发展起来的更为精密的加工方法,加工条件比锻压更为苛刻,尤其是大变形量的高速连续冷挤压对润滑剂有更高的要求。
使金属材料的截面作显著变化,并迫使其沿正向或反向通过一定形状和尺寸模孔的过程称为挤压。
挤压工艺特别适用于加工高精度的和有复杂截面的型材,例如齿轮、精密钢管和型材、钻头、复合材料等。这些制品只需少量加工或不加工即可成满足需求。齿轮、油缸筒体,钻头等,初始毛坯可以是铸坯,也可以是从棒料上截切下来的柱形坯料。-
挤压过程迫使坯料通过模孔,使其截面减小,长度增加。除了要切除的挤压件末端和残留在模腔中的未挤压部分以外,在挤压过程中通常没有材料损耗。挤压钢制品的精度可达0.025—0.05mm,光洁度达v6~v7;对铝合金挤压表面无粗晶环;对铝、钢的挤压比拉拔后的强度提高20%,表面硬度分布均匀;对钨、钼挤压强度提高32%;,塑性指标提高4倍,脆性转变温度下降55℃。
挤压分正挤压、反挤压及静液挤压,正挤压时推头的运动方向和从模孔中挤出的金属的前进方向一致,反挤压推头的运动方向和从模孔中挤出的金属的前进方向相反。
挤压过程通常可分为两个步骤:
①初级过程——将金属铸坯精制为最终的或中间的挤压制品;
②次级过程,(又称冲挤)——将由初级过程或其它过程所获得的中间制品转变为最终的工程零件。
目前冷挤压已发展为静液挤压工艺,挤压杆通过传压介质迫使金属流过模孔而成型。由于坯料是在极高的静液压力下成型,且坯料周围充满静液介质,极大地提高了制品的机械性能,提高了制品的精度、表面光洁度和生产率,同时扩大了挤压加工的范围。
2、挤压工艺与润滑剂
采用挤压润滑,可减少挤压材与挤压缸及模孔间的摩擦力,会使金属流动的不均匀性减轻,从而可以防止或减轻这种裂纹的产生。应当指出,采用润滑剂不仅可以防止断裂,还可以使挤压力大为降低。在静液挤压中,挤压腔内的液体起到润滑剂作用。虽然大部分挤压过程中必须施加润滑,但由于模具—工件的界面之间有一种抛光作用,所以过量润滑对产品的表面光洁度是不利的。
冷挤压(包括冷镦)是指在室温下用模具对预先放入模腔中的金属坯料加压使其产生塑性变形,并使坯料变成所需形状和尺寸及——定性能的零件的加工方法。前面讨论过的用作锻造润滑众多润滑剂也适用于冷挤压。由于工件材料有高的室温强度,因而模具中的应力很高,所以冷挤压润滑要求较高。最广泛使用的冷挤压润滑剂(主要指钢)常用石墨或草酸盐类涂层,随后用皂、蜡或聚合物作润滑剂。典型的用法是磷酸盐涂层适用于碳钢或低合金钢,草酸盐适用于不锈钢。
热挤压温度可高达适用于高熔点合金的2200℃左右。对手高强度材料,由于界面间的粘着趋势,热挤压工序很难操作,这时,需要特殊的模具材料和/或涂层以及专门技术。尽管石墨能用作润滑剂,但热挤压中常用的、润滑剂是玻璃。要以粉剂施加在热坯料表面或将玻璃铸成块状施加在模具入口处坯料的前部。玻璃的熔点必须与热挤压温度相适应,不同的热挤压温度必须使用与之相同熔点温度的玻璃,这样,熔融状态的玻璃才能起润滑作用。
五、拉拔加工工艺过程与润滑剂
1、拉拔加工简介
拉拔是将圆柱形毛坯拉过锥形模孔使其截面缩减和长度增加的过程,它通常是冷加工过程。
拉拔作业有两种常用的基本润滑方法,干式和湿式。在干式拉伸中,固体或半固体润滑剂涂抹在进入模具的材料表面;在湿式拉伸中,整个系统浸没于润滑剂中,润滑非常充分。
和其他金属加工一样,润滑剂可降低拉拔应力和能耗,减小模具拉裂和保持较低温度。因为拉制产品的表面光洁度是很重要的一项指标(通常人们会以为是经抛光的表面),所以拉拔润滑的作用机理很复杂。一方面,好的润滑剂由于在工件与模具的界面上形成的混合润滑作用而减少摩 擦。另一方面,如果润滑膜太厚(这取决于金属的晶粒大小和润滑剂的粘度),则产品表面 受混合或流体润滑作用而无法磨光因此,拉拔时存在一层薄的润滑膜是较理想的,这可通过用低粘度润滑剂和大模具角度来解决。但这时模具与工件间的接触压力可能很大。如果要得到满意的模具使用寿命,通常润滑膜要有足够的强度,这可通过使用极压剂和各种其他添加剂解决。在出现内部裂纹时,不仅可用减少模具角度和减少道次变形率来解决,也可通过减少摩擦来解决。
2、管材拉拔工艺与润滑剂
拉管过程中润滑是极关键的因素,这取决于所用顶头是游动式还是固定式。拉管过程的力学分析表明,固定顶头拉伸时,通常不希望有摩擦力;另一方面,在游动顶头拉伸时,则希望有适当的摩擦力,有助于减小管子的内部应力,从而减小在轴向拉应力作用下拉断的倾向。
3、线材拉拔工艺及润滑剂
拉丝可以制成各种线形,根据形线的形状,其加工方式有两种:第一种是用圆线坯直接拉制异形线:如方形线、六角线、鼓形线、滴形线、半圆形线、圆形线等及宽厚比小于1.5的扁线;第二种是用圆形线坯经轧扁,再拉伸成异形线,如梯形线、月形线、弯形线以及宽厚比大于1.5的扁线。
由于金属丝与模具间的快速相对运动,润滑作用是很重要的因素。润滑剂可通过降低应力减小金属丝的粘着、塞滞和断裂的倾向,还可提高模具寿命,降低拉伸机功率消耗。根据不同的拉丝金属材料,润滑剂可用各种含有极压剂和其他添加剂组分的油和乳化液,包括固体润滑剂如石墨、mos2、滑石等。
在许多情况下,拉丝操作中残留的润滑剂足以提供线材成形时的润滑,而在苛刻条件下的成形操作,则须补充润滑剂。 如果成形后的线材还要进行下一步工序的作业,如镀层或涂层,此时必须考虑除去其表面上的润滑剂。润滑剂化学性质的选择对清洗这些残留物的难易程度会有影响。
六、薄板成型加工工艺过程与润滑剂
1、薄板成型加工简介
薄板成形又名冷冲压,是将各种不同规格的金属板料或坯料,在室温下对其施加压力 (通过压力机及模具等)使之变形或分离而获得所需各种形状零件的一种加工工艺。
目前,采用冷冲压工艺所获得的冲压制品在现代汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表及 无线电电子产品和日常生活用品中,占据十分重要的地位。据初步统计,仅汽车制造业差不 多有60%~75%的零件是采用冷冲压制成的,其中冷冲压生产所占的劳动量为整个汽车工业总劳动量的25%~30%。在电机及仪器仪表生产中,也有60%~70%的零件是采用冷冲压工艺来完成的。此外如飞机、导弹和各种枪、炮弹等的零件加工中,冷冲压加工量也占有相当大的比例。
2、薄板成型工艺与润滑剂
薄板成型的特点是除变薄拉深杯形外,其厚度变化很小,或者说无厚度变化。板金属的变形通常是由板面方向的双轴拉应力引起,模具与工件间相对位移及接触面积都很大。由于薄板成形过程基本上系精整工序,所以对表面粗糙度要求很高。对于表面损伤如划痕、擦伤、粘着和卡塞都是不允许的。模具和金属板面的表面粗糙度对润滑作用影响显著,粗糙的表面会导致润滑剂淤积。
有效的、连续的、均匀的润滑作用对得到良好的表面光洁度和保证良好的外形和尺寸是至关重要的。不均匀的润滑可引起加工失败,如起皱、起折、破裂等,特别是对于薄壁工件尤其如此,这种现象在拉拔薄壁管时也会出现。
薄板成形加工作业有很多种,从较简单的弯曲或拉深到精密冲裁、拉深和旋压等复杂形状的加工。与体积变形加工不同,温升在薄板成形过程中并不特别重要,除非材料具有较高的强度、变形复杂或工件需加热。
精密冲裁时润滑剂的润滑性和清净性是互相矛盾的,为此一般使用较低粘度的润滑剂,其中再添加极压添加剂。使用时在金属板的两个表面上都施加润滑剂。薄板成形中对润滑剂的选择取决于以下几个因素:材质、几何形状、所需的表面粗糙度 以及后加工工序等,如涂漆、焊接。加工后必须考虑润滑剂的去除与清洗,特别是用于盛装饮料和食品的加工件。
润滑剂最广泛的应用方法是辊式涂抹、刷滴或喷涂。对于变形较小的加工件可以不再专门施加润滑,而仅靠冷轧板表面上的防锈油即可。在高速自动冲床的条件下,工件上的油膜不宜太厚,以防片状工件多片相叠同时进入冲床而损坏模具。
3、冲裁加工工艺与润滑剂
属于薄板成形加工的还有剪切作业(冲裁、冲压和冲孔)。这些加工过程所用的机械不同于成形机。剪裁是使板料或卷料通过专门剪裁设备使其沿直线或曲线相互分离的一种冷冲压工序。剪切作业中,润滑剂的影响是增加工具和模具的使用寿命。通常前面加工工序残留在板面上的润滑剂足以满足剪裁时所需的润滑,如果需要的话,可以施加含有极压添加剂和其他各种添加剂的轻质矿物油。
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