Техноэнерг
Пятница, 22.09.2017, 01:53
Меню сайта

Форма входа

Категории раздела
Смазка и смазочные материалы при разных видах обработки материалов. [9]

Поиск

Наш опрос
Вы являетесь постоянным пользователем нашего сайта?
Всего ответов: 72

Статистика

Онлайн всего: 2
Гостей: 2
Пользователей: 0

Главная » Файлы » Смазка и смазочные материалы. » Смазка и смазочные материалы при разных видах обработки материалов.

Смазки для обработки металла при ковке.
15.02.2015, 14:03


Бетон на гравиикупить во Владимире



СМАЗКИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРИ КОВКЕ

Ковка — один из самых старых методов обработки металлов давлением. Может быть именно потому, что она основана на традиционном мастерстве, процесс ковки в течение долгого времени не был подвергнут глубоким научным исследованиям. Такие исследования стали проводить только в последние десятилетия.
Термином «ковка» обозначают ряд различных процессов. Первой простой классификацией может явиться разделение на горячую, холодную и теплую ковку, однако такая классификация весьма условна.
Мягкая сталь куется вхолодную при температуре 500 °С, в то время как обработка свинца при комнатной температуре по существу является горячим процессом. Если воспользоваться терминологией технологии смазки, то более удобно классифицировать операции обработки на высокотемпературные (> 500 °С), операции при комнатной температуре (О—60 °С), операции при промежуточных температурах операции при температурах ниже нуля, которые вызывают все больший интерес.
Операции ковки можно подразделить на ковку в открытых штампах и ковку в закрытых штампах.

Открытая ковка — сжатие обрабатываемого материала между простыми по форме, зачастую плоскими бойками. Желаемую форму изделия достигают манипулированием обрабатываемой деталью. Открытая ковка, как правило, является операцией горячей обработки; уменьшение прочности металла в горячем состоянии способствует тому, что деформация происходит при сравнительно невысоких усилиях. Смазка обычно не используется. Окалина, образующаяся на слитке, предупреждает приварку к инструменту, а окалина на мягкой стали и меди может, кроме того, действовать как смазка, способствующая снижению напряжений трения при достаточно высоких температурах деформации.

При закрытой ковке требуемая форма изделия получается в штампе, и металл вынужден течь до тех пор, пока штамп не заполнится. Обычно обрабатываемый слиток “Имеет небольшие припуски на размер, излишний металл затем выходит в зазор между двумя половинами штампа. Образование заусенца может иметь важное значение для регулировки размера заготовки. Вариантом закрытой ковки является процесс ковки на оправке, используемый для производства полых деталей; в этом случае образуется небольшой заусенец. Слиток с точно заданными размерами помещается внутри штампа, который затем полностью закрывается; проникновение плунжеров через отверстия в стенках штампа вызывает смещение металла и заполнение полости.

Холодное прессование, используемое для массового производства небольших профильных деталей, может рассматриваться как разновидность процесса ковки.
Первое основное требование к закрытой ковке заключается в том, что металл должен достаточно легко течь, чтобы полностью заполнить фигуру штампа. Правильная конструкция штампа способствует легкости заполнения его металлом. Использование полированных ручьев штампа и соответствуюш,ей смазки уменьшает трение. Второе главное требование к закрытой ковке —обеспечение минимального усилия ковки. Было уже отмечено, что напряжения трения очень быстро возрастают с утонением обрабатываемой заготовки и с увеличением ее площади. При этих условиях усилия ковки очень велики, хотя коэффициент трения может оставаться невысоким. Таким образом, правильный выбор смазки в этом случае имеет большое значение. Кроме малой величины коэффициента трения, нужно также, чтобы условия трения были по возможности равномерны, особенно при ковке под молотом и некоторых типах прессовой ковки (в том числе при операциях, проводимых на фрикционно-винтовом прессе).
В этих процессах сближение половинок штампа не ограничено механической связью или предварительной установкой усилия ковки. Недостаток этого процесса заключается в невысокой точности поковок; небольшое превышение габаритов заготовки и снижение температуры могут привести к тому, что высота поковки будет завышена. Для обеспечения более жестких допусков по размерам операцию проводят с небольшим излишком металла в заготовке, так что между двумя половинками штампа образуется заусенец. Даже малое уменьшение толщины заусенца приводит к значительному возрастанию нагрузки. Положение, при котором верхний штамп останавливается, таким образом, почти не зависит от изменения первоначальной энергии в машине или количества энергии, потребляемой телом поковки.
Регулировка размеров поковки посредством такого заусенца возможна только в случае, если трение между заусенцем и плоскостью штампа остается постоянным.
Малый коэффициент трения на поверхности заусенца может препятствовать появлению высоких нагрузок, заусенец может препятствовать появлению высоких нагрузок, заусенец будет больше деформироваться и тело штамповки может приобрести меньшие размеры, чем требуется. Постоянство средней величины коэффициента трения, очевидно, более важно, чем его низкое значение.
Другие требования к ковочным смазкам приведены в начале этой главы. Большое значение имеет уменьшение износа штампа, особенно по мере усложнения его конструкции.

Ковка при высокой температуре
Почти все высокотемпературные смазки, используемые в промышленности для операций ковки, основаны па графите. Другие возможные материалы используются гораздо меньше или только в экспериментах. Дисульфид молибдена окисляется на воздухе при более низких температурах, чем графит, и его следует рассматривать как среднетемпературную смазку; дисульфид молибдена можно использовать и в высокотемпературных операциях, если время контакта с горячим металлом мало, как например при ударной ковке алюминиевой бронзы и титана, где конечные температуры ковки достигают 800 °С. Он нашел также применение при ковке кривостойких сталей и сплавов типа нимоник при температуре около 1100 "С. В связи с относительно высокой стоимостью дисульфид молибдена часто используют в смеси с графитом.
Стекло служит хорошей смазкой для горячего прессования, и были попытки использовать его для горячей ковки сталей, никелевых и титановых сплавов. Использование стекла имеет некоторые недостатки, и по возможности используют другие смазки. Стеклографитные смеси использовали в экспериментах.
Осаждение пленок меди на титан, а также серебра и чистого никеля на высокопрочные никелевые сплавы представляет большой интерес; в данном случае основной целью является предотвращение окисления заготовки, а смазочное действие играет второстепенную роль.
Бура, наносимая на заготовки для поковок из нержавеющей стали, в первую очередь используется для защиты металлической поверхности от нагрева, ее действие в качестве смазки второстепенно.
Инертные материалы, как например вермикулит, слюда, тальк, свинцовые белила и порошок окиси алюминия, иногда используют при ковке в закрытых штампах для уменьшения термических ударов в штампе и предупреждения резкого охлаждения заготовки. Если инертный материал при температуре обработки менее прочен и более пластичен, чем обрабатываемый металл, он может служить смазкой.
Обычные ковочные смазки, содержащие в качестве основного компонента графит, значительно отличаются по составу и методу использования. Обычно смазку наносят одним из двух способов: предварительная обработка штампов при первом использовании или нанесение смазки на полость штампа перед каждой операцией ковки.
Предварительная обработка заключается в очистке и нагреве новых штампов, опрыскивании их коллоидной суспензией графита, доведении жидкости-носителя до испарения и затем доводки штампа до получения блестящей поверхности. Для предварительной обработки штампов используют также дисульфид молибдена. Твердо-пленочные смазки, используемые для предварительной обработки инструмента, прочно пристают к поверхности металла, что обусловливает их более трудное удаление и обеспечивает хорошее сопротивление детали окислению.
Когда смазку правильно наносят перед каждой операцией ковки, она служит для возобновления и сохранения связанной сухой пленки.
Важной характеристикой ковочной смазки, являются тип и концентрация графита, среда, в которой он взвешен, и наполнители или другие вводимые присадки.
Если требуются поковки самой высокой точности, то используется высококачественный коллоидальный графит. Малые размеры частиц менее важны, чем низкое содержание золы. Полуколлоидальный и чешуйчатый графиты, будучи более дешевыми, имеют очень большое применение, хотя более высокое содержание золы в них может вызвать быстрый износ штампа. Серия экспериментов по ковке показала, что полуколлоидальный графит более эффективен для уменьшения трения, чем коллоидальный графит. Количество графита в смазке может изменяться в весьма широких пределах. В более тяжело нагруженных операциях ковки концентрацию графита в смазке необходимо увеличивать.
Выбор вещества-носителя, в котором диспергирована смазка, зависит от температуры штампа во время нанесения смазки и от метода нанесения. Имеется оптимальный интервал температур нагрева металла для успешного проведения операции ковки, зависящий от материала штампа и особенностей самого процесса. Штамповые стали обладают различной стойкостью к действию термических ударов. При соответствующей штамповой стали и низкой температуре нагрева штампа (менее 200 °С) вода является предпочтительным веществомчюсителем. Вода служит эффективной охлаждающей средой и не дает нежелательных остатков при испарении.
Если требуется поддерживать температуру штампа более 200 ‘'С, то в качестве вещества-носителя необходимо применять другие среды с лучшей покрывающей способностью. Это определяется тем, что при этих температурах вода свертывается в капли и отскакивает от поверхности штампа. Спирт, легкие минеральные масла, тяжелые цилиндровые масла и жиры могут быть использованы при более высоких телшературах штампа. Масла сгорают, оставляя углеродный слой, который может иметь некоторую ценность как разделяющая среда. Сомнительно, однако, чтобы этот слой существенно уменьшал трение.
Толстые углеродистые отложения должны удаляться со штампа для сохранения правильных размеров и формы изделия. Чем выше консистенция смазки, тем большее «количество дыма и копоти возникает при нанесении смазки и тем более неприятна эта операция. Нанесение смазки спреерным устройством завоевывает все большее признание. При использовании спрееров высокого давления [до 7 Мн/м} (70 ат)\ с поверхности штампа выдуваются все остатки смазки от предыдущей операции и наносится равномерный слой новой смазки. Спреерное нанесение смазки позволяет использовать более легкое вещество-носитель (например, смазки на водной основе используются при температуре штампа до 550 °С). Количество наносимой смазки можно более точно регулировать.
Графитовые дисперсии, используемые для высокотемпературных смазок, содержат различные присадки. Легкие суспензии содержат диспергирующий агент, который уменьшает оседание графита, что увеличивает его содержание в смазке.
Дисульфид молибдена можно добавлять к графитовой дисперсии в смазках, применяемых в операциях с высокими удельными давлениями.
Следует, наконец, указать на применение термореактивных смол для высокотемпературных ковочных смазок. Они полимеризуются на горячем штампе и образуют слой, содержащий графит и дисульфид молибдена; они служат также теплоизолятором штампа. Один из первых методов нанесения смазочной пленки на горячий штамп посредством твердого связующего вещества предполагал применение смеси дисульфида молибдена и кукурузного сиропа. Такие связывающие пленки более подходят для среднетемпературных смазок, используемых при горячей обработке алюминиевых или магниевых сплавов. Однако до настоящего времени нет достоверной информации относительно целесообразности применения смол в качестве вещества-носителя.

Холодная ковка
В большинстве случаев холодная деформация металла производится прокаткой, волочением и листовой штамповкой. Остальные процессы — холодная высадка, ротационная ковка, ударное выдавливание, чеканка и др. являются второстепенными и могут рассматриваться как разновидности холодной ковки. Хотя в настоящее время этими процессами производят только небольшую часть обшей продукции, по-видимому, в будущем они займут более важное место. Операции холодной формовки имеют ряд положительных качеств: отсутствует окисление обрабатываемого материала; могут быть получены точные размеры и высокая чистота поверхности изделия; возможен точный контроль процесса, что зачастую обеспечивает экономию материала. Кроме того, деформационное упрочнение приводит к повышению механических свойств изделия, что имеет важное значение.
Изложенное показывает преимущества холодного формоизменения перед механической обработкой при массовом производстве небольших деталей. Однако необходимо учитывать, что при обработке большинства металлов и сплавов в холодном состоянии возможно образование трещин в изделии. Для холодного прессования требуются мощные точные машины, такие как механические прессы. Формовочные штампы дорогостоящи, особенно при производстве сложных деталей. Устранение нагревательных печей не обязательно приводит к экономии, поскольку, все равно, требуются печи для предварительной термической обработки или отл<ига.
Вследствие необходимости снижения рабочих давлений для уменьшения износа инструмента и опасности растрескивания изделия, а также для получения качественной поверхности большое значение имеет применение эффективной смазки. Этого легче добиться при холодной ковке, чем при горячей, так как все типы смазок, упомянутые ранее, могут быть использованы только при комнатной температуре.

Выбор смазки зависит от следующих факторов.
а. «Жесткость» операции. «Жесткость» повышается с увеличением местных напряжений, развивающихся в процессе обработки, и зависит, таким образом, от обрабатываемого материала и приложенных напряжений. Она также увеличивается с повышением величины деформаций, развивающихся в обрабатываемом материале. Чем больше «жесткость» операции, тем эффективнее должна быть применяемая смазка.
Эффективность смазки можно повысить, изменяя ее вязкость и добавляя в смазку различные присадки. Если необходима толстая смазочная пленка, то следует увеличить вязкость смазки. Гораздо более эффективна присадка в смазку жирных кислот или других полярных составляющих. Жирные масла с успехом могут быть заменены чистыми животными кислотами и маслами.
Для улучшения смазки используют также добавление присадок инертного материала или графита и дисульфида молибдена; нанесение толстых полутвердых покрытий, таких как высушенные на поверхности изделия мыльные пленки; нанесение твердых покрытий графита или свинца и, наконец, использование твердых несущих веществ или покрытий (известь, фосфат и др.).
Смазки на водной основе по возрастанию эффективности можно расположить в следующий ряд: мыльные растворы; эмульсии растворимых масел; мыльные растворы, содержащие кислоты, и т. д. Ясно, что однозначно порядок возрастания эффективности можно установить только для одной операции и для одного материала, fO приведенный ряд отражает изменения, которые должны быть учтены по мере возрастания жесткости процесса. ; б. Обрабатываемый материал. Этот фактор учитывает механические свойства и характер поверхности материла. Величина предела текучести определяет значения местных напряжений, развивающиеся в инструменте. Жесткость операции увеличивается с возрастанием начального предела текучести и скорости деформационного упрочнения. Алюминиевые бронзы упрочняются в три-четыре раза интенсивнее меди, и соответственно их труднее обрабатывать и сложнее подобрать рациональную смазку. Аустенитные нержавеющие стали упрочняются интенсивнее, чем мягкие стали, несмотря на то что их начальные пределы текучести могут быть равны.
Характеристики поверхности металлов различаются в значительной степени, критерием чего может служить легкость применения граничных смазок. Медь и железо легко загрязняются кислородом, влагой и реактивными смазками, поэтому для них сравнительно легко подобрать смазку. Мыльные растворы часто используют при обработке меди и многих медных сплавов; в некоторых случаях используют различные компаундированные масла или быстро сохнущие мыльные пленки. Мыла особенно пригодны в качестве смазки для обработки меди вследствие того, что они легко удаляются перед отжигом. Мягкую сталь лучше смазывать легким машинным маслом, но по мере возрастания жесткости операции может появиться необходимость использования более густых смазок.
Легированные стали, особенно содержащие хром, более склонны к схватыванию с поверхностью штампа, чем мягкие стали.
Аустенитные нержавеющие стали особенно склонны к схватыванию, и при жестких холодно-высадочных операциях, их рекомендуется покрывать медью перед обработкой. Алюминий и его сплавы также легко схватываются с инструментом, однако они легко реагируют с граничными присадками и поэтому редко требуют специальных способов смазки.
Олово, цинк и свинец также легко реагируют с граничными присадками. Благородные металлы в общем случае не реактивны, но они обычно подвергаются только таким операциям, в которых эффективными являются мыла и минеральные масла. Наиболее жесткая операция, которой подвергаются благородные металлы,— волочение проволоки. Если обычные смазки неприменимы, то можно использовать покрытие медью или серебром. Этот способ можно использовать и в других жестких операциях.
в. Материал инструмента. Тенденция к схватыванию зависит от характеристик обрабатываемого материала и материала инструмента. Гидродинамический фактор в процессах холодной деформации обычно невелик, поэтому для уменьшения схватывания используют хорошо полированный инструмент. Инструмент обрабатывают таким образом, чтобы направление окончательной полировки совпадало с направлением течения металла. Если взять инструмент с одинаковым качеством полировки, то меньшее схватывание наблюдается в тех случаях, когда состав и твердость материала инструмента наиболее отличаются от тех же свойств обрабатываемого металла. Нитрированные и хромированные инструментальные стали менее склонны к схватыванию, чем стали, не подвергнутые химико-термической или гальванической обработке. Инструмент из алюминиевой бронзы устраняет схватывание при холодной формовке сталей. Иногда имеет смысл выбрать дорогостоящий инструментальный материал, который может уменьшить тенденцию к схватыванию и увеличить срок службы штампов, что позволит использовать более дешевую и менее эффективную смазку.
г. Другие факторы. Наиболее важный фактор — требуемая чистота поверхности изделия; для получения светлой блестящей поверхности используют тонкие смазочные пленки. Если существенным является охлаждающее действие смазки, то необходимо использовать смазки на водной основе. Важным фактором во многих процессах является коррозионное действие смазки.
наука нормы правила классификация характеристики Характеристика температура расчет схемы газ теплота размеры параметры вода энергетика трубопровод оборудование смазка требования схема конструкция устройство масло котел Топливо технология пар жидкость давление насос


Категория: Смазка и смазочные материалы при разных видах обработки материалов. | Добавил: Саша | Теги: смазка, металл, трение
Просмотров: 1386 | Загрузок: 0 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Copyright MyCorp © 2017