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铝合金型材挤压时润滑剂的应用

   日期:2012-08-19     来源:大沥铝材商务网    浏览:3317    评论:0    
核心提示:铝和铝合金热挤压时润滑是很重要的。如果无润滑挤压,挤压制品较外的一层在热处理时就会出现粗晶粒,而且为去掉此一层表面往往须要进行大量的加工工作。无润滑挤压势必导至挤压力提高,这因为挤压毛料和挤压模之间发生摩擦之故。 大家都已知道,油一石墨混合物作为润滑剂有这样的缺点:每挤压一次后又要重新涂上润滑剂,并且在挤压过程中不能确保均匀地润滑,因此易使制品表面出现缺陷。 用粉状石墨作为润滑剂也作过试验,发现在挤压过程中会把它挤到挤压模表面高出来的地方。而且将粉末从各个径向咀分布到挤压模和在高压作用下的挤压毛料之间是比
 此外,在每次挤压之前又要重新置上新的玻璃润滑垫,而且在未除去压余之前又着手挤压下一个毛料是不可能的。 再之,用玻璃润滑垫作为润滑剂更大的缺点是:变成固体的玻璃使得制品表面不洁净,如果不清除这些污物,制品是不能用的。而且除污工作困难更大。 本文建议,铝和铝合金热挤压时的润滑,可以在挤压毛料和挤压模之间置上(固紧)块坚固的石墨垫或已结合的鳞片状石墨

在铝及铝合金材的挤压过程中,同样很需要使用润滑剂来降低金属与挤压筒壁、穿孔针以及模子表面之间的摩擦,减少它们之间提粘着与工模具的磨损。
    但正如前所述,由于润滑剂的使用,往往会导致制品表面污染,以及润滑剂可能流入制品中心,形成更加明显的“挤压缩尾”。因此,在铝及铝合金棒材的挤压中,多年来一直采用“无润滑挤压”。在管材及空心材挤压中也只是对模面及穿孔针表面进行润滑。近年来,世界各国为了能在吨位有限的挤压机上挤压大且复杂的硬铝合金型材,同时也为了提高挤压速度以及获得组织性能较均匀的挤压材,对润滑挤压方法进行了较广泛的研究,并由于在工模具结构、润滑剂研究方面的突破,使润滑挤压法有了很大的发展。
    表3-1-1列出了“无润滑挤压”与“润滑挤压”铝合金型棒材时的有关参数比较。由此可见,润滑挤压可以较大幅度地降低挤压力,提高挤压速度以及提高制品的组织性能。有人认为,模具表面粘铝是由于其表面上的三氧化二铁颗粒层与高温铝反应生成三氧化二铝,进而再由它有效地粘集金属流中更多的三氧化二铝形成的。因此,三氧化二铁是引起工模具粘铝的原因。从这一角度也可充分说明,在润滑挤压时,润滑涂层具有防止模具与铝直接接触、减少工模具表面氧化的作用,从而起到了防粘降摩、提高制品表面品质的作用。
表3—1—l  铝合金型棒材润滑挤压与无润滑挤压之比较
项    目
比较指数值
无润滑铝材挤压
润滑铝材挤压
流动速度(17.7×10-6m/s)
    2A12  圆棒材
          异型材
    2A14  圆棒材
          异棒材
    7A04  圆棒材
          异型材
粗晶环
型材长向组织
型材长向力学性能
几何尺寸最高精度等级
挤压时最大单位压力/%
压力与毛坯长度的关系
4~5
2~4
5~6
3~4
2~3
1.5~2.5
可能形成
不均匀
不均匀
7
100
10~15
6~8
15~20
8~10
5~7
4~6
不形成
实际均匀
实际均匀
5
50—60
不大
    为了得到具有高表面品质的制品,在润滑挤压时,必须采取如下措施以预防润滑层的破坏。    
    ①在润滑剂成分中加入活性吸附的组分;
    ②加入在工作温度范围内具有高粘度的组分;
    ③加入有助于保持润滑膜完整性的细微弥散组分;
    ④设计合理的工模具结构,避免或减少“死区”的形成。
    在铝及铝合金热挤压时的润滑剂可分为两大类,第一类是用于热挤压管材和空心铝型材时涂抹穿孔针的润滑剂;第二类是热挤压铝型材和管材时用于润滑挤压筒工作表面和坯料外表面的润滑剂。它们的常用成分如下。
    第一类润滑剂/%
       I:汽缸油T          80      
         石墨              20    
       Ⅱ:汽缸油T         65    
         硬脂酸铅          l5    
         滑石粉            10    
         石墨              l0    
       Ⅲ:汽缸油T         65    
         石墨              l5
         硬脂酸铅          l0    
         二硫化钼          l0    
    除此以外,用二硫化钼涂覆针的表面会给予管材的表面品质以良好的影响。
    第二类润滑剂/%
       I:铅丹              8~20    
         石墨               l0    
         滑石粉             10    
         汽缸油T            余量    
       Ⅱ:氧化铅           l5    
         滑石粉             7    
         石墨               7    
         光亮油(高质油)     余量    
    对于热挤压铝合金有的已规定采用如下成分的润滑剂/%
       I: 片状石墨                      10    
         氯化锂和氯化钠的共晶混合物      20    
       Ⅱ:二硫化钼                      80    
         黄蜡                            20(13)
       Ⅲ:颗粒尺寸为1微米左右的细铝粉   20    
         黄蜡                            80    
    在冷挤压的情况下,当制品的温度不超过240~300℃,而变形区的平均温度更低时,采用轻矿物油,黄蜡,脂肪酸C8-C 16,脂肪酸醇C10-C20加作润滑剂获得了良好的效果。含有3%~5%脂类的合成脂肪醇C10-C20可作为冷挤压的润滑剂。
    目前在我国的实际生产中,挤压铝及铝合金棒、型材仍在较广泛地采用无润滑挤压法,只是在管材挤压时,考虑到模子以及穿孔针工作条件异常恶劣,易于粘铝或损坏,对其表面间或性地涂抹润滑剂。这些润滑剂以及润滑挤压时润滑剂的组成分列于表3—1—2中。
表3—1—2铝合金材挤压工艺润滑剂组成
    编号
润滑剂配比/%
    使用范围
    1
    2
    3
30~40粉状石墨+60~70国产l号汽缸油
10石墨+10滑石粉+10铅丹+70汽缸油
10~20片状石墨+70~80汽缸油+10~20铅丹
    润滑挤压筒
    4
 30~40硅油+60~70土状石墨
    润滑穿孔针


国产 原 料 研 制 成功 的铝挤 压 分 离润 滑 剂。说 明 了分 离润 滑 剂  的配 方 组 戍和 制 备 工 艺。 测试 了分 离润 滑 剂 的主 要 性 能和 指 标 。 讨论 了润滑膜 层 对    铝材 表 面质 量 的综合 影 响 。 经 工 业试 用, 效果 较 好 。 键 , ,鱼盟 ,丝 垫 覆 词 盐 奎    ,   塑    空  关 词盘盖 坌  型: 』 黼   性剂 、稠 化 剂 、缓 蚀 剂 、杀 菌剂 和 网体 润滑      1 引 言    增 强 剂等 组 成 。 经 反 复 筛选 , 我 们 研 制 的高效 分 离 润滑  随着高科技的迅速发展,对粥及其合金  重   剂 基 本配 方 如下 ( 量 %) : 材料 的要 求也 越来 越 高。 为 了适 应 这 一发 展  分 离剂  O 0 2 ~3 %  内地 的需 要 ,’ 与深 圳不 少 铝 加工 厂 先 后 引进  表面 活性 剂 . ~ %  05 5 了挤 压 技 术 及 其设 备 。但 就 目前 绝 大 多 数  稠 化 剂  . ~ %  15 5 加工 厂 而 言 ,与 挤 压 配 套 的分 离 润滑 剂 处落  缓 蚀 剂  1~

2  后 状态 , 仍沿 用CH基 润 滑油 ,带 来 挤 压 垫  杀菌剂 . ~ .  0 5 15 与 压余 易粘 接 、材 耗大 、 油烟 多 、 污 染环 境  固体 润 滑剂  5 5 2 ~3 %  等 弊端 。某 些 铝 加工 厂 则长 期 依 赖 进 口脱 模  水  余 量  剂 。 因此 , 研 究和 开 发 一 种理 想 的 挤 压分 离  分 离 润 滑剂 制备 时 ,采 用标 准 的化学 反  润滑剂 来 满 足 国 内 目前 高速 挤 压 的需 要 已 哎  应 法。 预 先按 配 比称 重 原料 , 然后 置 于 反 应    为 当务 之 急 。 锅 中按 反 应 步骤 加料 搅 拌 , 待反 应 完全 后 停  是 众 所 周 知 ,某 些关 键 技术 国 外  保 密  止 搅 拌 并 调节 pH值 至 6~ 7,将 配 好 之 各  的, 为 此, 我 中 心 成立 了以 专家 和 科 技人 氓  系列 浓 缩 液 分瓶 包 装 。生 产 上使 用 时, 按 一  为 主 体 的攻 关 小组 。 经 过试 验 研 究和 工 业 性    定 比例 稀释后 即可 。 试 用 , 成功 地 研 制 出LWH—A型及 L B WH— 型    高效 挤压 分 离润 滑剂 , 满 足 了川 内 的需 求 。  

3 主 要性能指 标的测试    木 文 简介 这 一 研 究 成果 。  
表 1 润 滑分 离 性 试 验参 数    2 挤 压分 离润滑 剂的制备  挤 压 分 离 润滑 剂主 要 由分 离剂 、表 面 活  李 积 彬一 金达 科 技 开 发 中心博 士  邮 1 0 6  ( 编5 82 ) 0 3  轻 合 金 加 工 技 术  1 9 , 12 , o   § 3 Vo . 1 N. 2 (1) 润 滑分 离 性  O 再 5 ℃ 下 放 置3 分 钟后 , 在 一1 ±5 的冰 箱 内保  为 了考 查 分 离 润滑 剂 的 润滑 分 离效果 ,     持 l小 时 ;取 出试 样 , 观察 膜层 表 面情 况。在现 场 进 行 了工 业 性试 验 , 试 验结 果 示于 表    试 验 结果 见 表 3。 最  1o (4)pH测 定值 
(2) 摩 擦试 验  分 离润 滑剂 本 身 的酸 、碱 性 直 接 与挤 压  摩 擦 试 验 的目 的, 在于 测 定 脱模 剂 形 成  铝 材 的表面 质 量 有关 ,在 有 游离 酸 、碱 存 在  试的润 滑 分 离膜 在 高温下 的耐 摩 特 性 … 。 验  的情 况下 , 易 引起 铝材 表 面 的腐 蚀 等 。本 试 装置如图
1。试验步骤为:在仪器的圆铝板  5 验 采 用2 型 酸度 计 对 各种 型号 的分 离 润滑 剂 试件及被测铝材试件表面 上,涂刷分离润滑  H   进行了p 值测定。测定结果示于表
4。剂 ,模 拟 铝材 高温 加 热后 的挤 压 ;将 其 装入 
(5) 腐蚀 性 仪器炉 体并保持在恒定温度;启动仪器,通  为了测定分 离润情剂对铝材表面 的腐蚀 过 凸轮 传 动机 构 ,使 两 试件 处 于不 停 的摩 擦  情 况 , 以添 加 最佳 的腐 蚀 抑制 剂 用量 ,设 计 状 态 ;经 一定 时 间 的摩 擦 后 , 观 察试 片 的摩    了下 列腐 蚀 性 能试 验 , 试验 步 骤如 下 :  擦 情 况 。 试验 结 果见 表 2。 O 0 . 毫米 铝 材  将 四块 2 毫 米 ×1 毫 米 ×2 5
(3) 稳 定性 试 验  试 验片 ,经 酒 精 或 丙酮 清洗 后 用误 差 为 十万  为 测定 分 离 润 滑剂 在 高 、低 温 度作 用下  分 之 五 克 的天 平 秤 霞 ;将 四 块 试片 分 别置 的稳 定 性 , 特 设计下 列试 验 :将 分 离润 滑剂

 
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