Эксперт Ойл
Введите название продукта:



Эксперт-ойл / Статьи / Трение и смазка при холодной ковке и холодном выдавливании
Главная страницаКарта сайтаe-mail

27.11.2012
Трение и смазка при холодной ковке и холодном выдавливании

В статье рассматривается большое количество методов формования, при этом сам процесс формования подробно не рассматривается, а особое внимание уделено ковке и выдавливанию. В случае холодного формования небольших серийных деталей наблюдается увеличение брака в процессе резания металла. При использовании теплоты плавления имеет место экономия металла и в результате — экономия энергии. Кроме этого, данный метод обеспечивает многочисленные технические преимущества по сравнению с резанием металла, особенно при использовании упрочнения деформацией и выбора определенного направления с учетом текучести материала. Часто происходит чередование и сочетание процессов формования, что затрудняет выбор смазочных материалов в соответствии с классификацией DIN 8583 для дифференциации процессов смазки. Большое влияние на выбор смазочного материала оказывают температура заготовки и оборудования. Ковка с матричными штампами — исключительно экономичный метод. Общий объем деталей, производимых ковкой в США, в 1997 г. составил примерно 4 млрд USD. Основными потребителями этих деталей являются автомобильная (48%), аэрокосмическая (23%) промышленность и другие отрасли, не связанные с транспортом (6%).

1. Применяемые процессы твердого формования металла

Процессы формования классифицируют в основном по типу материала и типу используемого оборудования. Однако очень часто трудно провести границу между ковкой и выдавливанием.

1.1 Обработка металлов горячей осадкой

Данный процесс включает в себе сжатие между плоскими штампами. К процессам холодного формования относят также холодную высадку, применяемую для производства соединяющих деталей (болты, заклепки).

1.2 Выдавливание

В процессе выдавливания заготовку помещают в обойму и сжимают движением плунжера. На рис. 1 показаны различные типы процесса выдавливания.

Способы выдавливания при твердом формовании металла

Выдавливаемая продукция может быть полой или монолитной. В зависимости от текучести материала различают прямое, обратное (реверсивное) и поперечное выдавливание.

1.3 Ковка с матричными штампами

Эта операция показана на рис. 2.

Ковка с матричными штампами

С экономической точки зрения этот процесс является преобладающим в процессах горячего формования, что определяет выбор соответствующих смазочных материалов. Закрытая штамповка — это особая форма ковки с матричными штампами. В этом случае заполнение штампа идет без возникновения облоя и отсутствует возможность удаления избытка материала. Для отвода образующихся при работе паров смазочных материалов используют вентиляционные отверстия.

1.4 Открытая ковка

Открытая ковка отличается от ковки с матричными штампами и закрытой ковки отсутствием закрытых форм и приданием металлу требуемой формы непосредственным воздействием молота.

2. Температура формования

Температура поверхностей кованой заготовки и оборудования является решающим фактором при выборе смазочного материала. Различают три основных температурных режима как для ковки, так и для выдавливания.

2.1 Холодное формование

Детали получают при температуре окружающей среды без предварительного нагревания. Однако при этом следует иметь в виду, что при высоких скоростях формования выделяется значительное количество тепла.

2.2 Теплое формование

В этом случае заготовку (биллет) и/или оборудование нагревают в целях облегчения процесса формования. Температура биллета ниже температуры рекристаллизации материала. Методы теплого и холодного выдавливания могут быть объединены друг с другом.

2.3 Горячее формование

Наилучшее качество формования и наименьшие усилия достигаются в случае, когда процесс проводят при температуре выше температуры рекристаллизации материала. В данном случае применяют горячую ковку заготовки при температуре 1100— 1200°С.

3. Трение и смазка при холодной ковке и холодном выдавливании

Основными особенностями важнейших методов формования являются эффективное использование материала, высокое качество получаемой поверхности, точность размеров, использование упрочнения деформацией, интенсивная рационализация. На рис. 1 показано несколько различных типов процесса выдавливания.
   Обработка металлов горячей осадкой, чеканка и восстановление являются процессами, сочетающимися с выдавливанием, и требуют использования особых смазочных материалов. К холодным процессам формования относят также нанесение резьб и профильное формование, которые, как правило, следуют за процессами выдавливания или используются совместно с процессами резания и тесно связаны с технологией смазки при выдавливании. Утонение листового материала при вытяжке также является процессом формования, применяемым после глубокого волочения или в качестве вытяжки при обратном выдавливании.
   В автомобильной промышленности, как правило, используют продукцию, получаемую при холодном выдавливании черного металла, а именно нелегированной или слаболегированной стали, а также стали после поверхностного упрочнения и отжига. Сталь с высоким содержанием углерода практически не подвергается вылавливанию, а нержавеющая сталь с точки зрения формования лучше аустенитной.
   При выборе материала для оборудования, которым осуществляют выдавливание, основное внимание уделяется его способности выдерживать высокое давление при нагрузках; в большинстве случаев главным критерием является предел прочности на разрыв. Инструментальная сталь и карбиды металлов имеют огромное значение. При использовании инструментальной стали в качестве материала для штампов следует иметь в виду необходимость улучшения ее стойкости к износу: с этой целью может использоваться TiC покрытие. Следует учитывать также новые исследования в области хромсодержащих сталей (например, состава 12% Сг; 1,2% С; 1,4% Мо; 2,5% W, V), свойства которых могут быть улучшены путем нанесения покрытий химическими способами из паровой фазы. Большую роль играют также такие процессы обработки, как нитрование поверхности и ее обработка борсодержащими соединениями. Гальваническое нанесение слоя хрома на поверхность стали не всегда применимо при дальнейшем использовании в процессах формования из-за низкой адгезии хромового покрытия. Применяемое для формования оборудование должно, как правило, выдерживать нагрузки 2500 Н/мм2, максимум 3000 Н/мм2; пределы для упрочненных сталью или карбидом матриц составляют 2000-2500 Н/мм2.

3.1. Методы исследования процессов трения и испытания смазочных материалов

По сравнению с другими рассмотренными выше процессами формования, при холодной ковке и холодном выдавливании большая часть поверхности находится под давлением (до 3500 Н/мм2). Это приводит к большой нагрузке на оборудование и, как следствие, к возникновению сложных трибологических условий. Следует также учитывать значительное увеличение поверхности и необходимость сохранения сплошного слоя смазки. Так, в случае полого обратного выдавливания поверхность может увеличиваться в десятки раз (рис. 3).

Увеличение поверхности при обратном выдавливании

В табл. 1 приведены значения механического напряжения в зависимости от поверхностного давления, относительной скорости и расширения поверхности для пяти различных процессов в целях оценки условий трения и выбора смазочного материала.

 

Таблипа 1.  Значения механического напряжения в зависимости от поверхностного давления, относительной скорости и расширения поверхности для пяти процессов в целях оценки условий трения и выбора смазочного материала

 

Утонение листового материала при вытяжке

Обработка металлов горячей осадкой

Пустотелое прямое выдавливание

Монолитное прямое выдавливание

Пустотелое обратное выдавливание

  Pmax / kfo

2,1

5,9

5,5

6,4

9

 VR / VW1

2,3

2,4

5

5,7

6,3

 A1/A0

2,2

4,5

4

4

11



В таблице приведен процесс утонения листового материала при вытяжке как один из способов формования. Для удобства сравнения введены специальные относительные безразмерные величины. Максимальное значение поверхностного давления Pmax отнесено к начальному напряжению текучести kfo, относительная скорость определяется как отношение скорости заготовки VR к скорости оборудования, расширение поверхности характеризуется отношением начальной и конечной площади поверхности A1 /А0. Введение этих величин позволяет оценить условия трения и выбрать соответствующий смазочный материал с помощью испытательных стендов.
   Скольжение между оборудованием и заготовкой, возникшее при высоких удельных нагрузках и значительном расширении поверхности, приводит к значительным потерям на трение. На преодоление трения приходится до 60% силы давления. Основной целью применения смазочного материала является не только снижение трения, но и уменьшение износа материала и повышение качества обработки поверхности детали. За счет замены мылосодержащих смазочных материалов на твердые при очень высоких напряжениях высокий коэффициент трения обеспечивает высокое сопротивление нагрузке и снижение износа оборудования. При испытаниях смазочных материалов основным критерием для оценки является коэффициент трения. Кольцевая горизонтальноковочная или плющильная машина долгое время использовалась для оценки характеристик трения и смазочных материалов для холодного выдавливания. После соответствующей доработки плоские трущиеся поверхности полого цилиндра зажимают между пластинами на двух уровнях. При определенных допущениях коэффициент трения рассчитывают только по изменению внутреннего диаметра цилиндра. Этот метод имеет хорошую корреляцию с горячей и теплой ковкой. На рис. 4 показаны изменения геометрии цилиндра во время испытаний при высоком и низком коэффициенте трения. При определении коэффициента трения определяли также температуру образца.

Монолитное формование цилиндра для определения коэффициента трения

Более удобными способами выбора смазочных материалов для холодного выдавливания являются те, которые ближе всего к практическим рабочим условиям с большими напряжениями. Как правило, в приведенном методе испытания давление на поверхность не более 1000 Н/мм2 возникает при ф не менее 0,7и увеличении поверхности цилиндра только в три раза. Поэтому процессы выдавливания в экстремальных условиях, особенно при пустотелом обратном выдавливании, рассматриваются как способ оценки смазочных материалов. В этом случае за основной критерий принимают максимальную высоту чаши без канавок (рис. 5).

Испытание смазочного материала для формования

3.2. Критерии выбора смазочных материалов и технологии смазки

Создание базы данных связано с рядом серьезных трудностей. Помимо характеристик самого материала (напряжение текучести — и их изменений в соответствии со степенью формования, следует принимать во внимание и различные степени формования в процессе самого формования, различные условия трения (например, пустотелое обратное выдавливание), требования к качеству поверхностей заготовок, допустимый износ оборудования, а также технологию процесса (многостадийный или одностадийный пресс). Затраты на выбор смазочного материала и получение поверхности требуемого качества превышают стоимость самого процесса формования. В связи с тем что процесс формования проводят на различных машинах, результаты формования очень сильно зависят от выбора и применения смазочного материала. Независимо от количества стадий процесса формования важно обеспечить максимально высокое качество поверхности детали после последней операции. На рис. 6 приведена диаграмма последовательных операций при холодном выдавливании.

Примеры холодного формования

Из приведенной диаграммы видно (рис.6, г), что для производства катаной проволоки используют пятистадийный стан. В качестве исходного материала выгоднее использовать катаную проволоку, чем холоднотянутую проволоку или прут. На стадии вытягивания допустимо применение смазочного материала для последующих стадий выдавливания через вытяжной прибор. Многостадийные процессы такого типа (рис. 6, в, г) используют для массового производства гаек, муфт, болтов и подобных деталей. После стадий выдавливания следуют процессы с резанием или без него (нарезание резьбы, накатывание резьбы).

3.3. Смазочные масла для процессов холодного выдавливания стали (масла для выдавливания)

При рассмотрении условий смазывания процессов выдавливания основное внимание следует обращать на такие операции, как нанесение фосфатного или оксалатного покрытия, особенно при использовании твердого смазочного покрытия или мылосодержащих смазочных материалов. При производстве гаек, муфт, болтов и подобных деталей на многостадийных прессах масла для выдавливания, используемые в циркуляционных системах, должны обеспечивать не только функции смазывания, но и функции охлаждения. При простых процессах, особенно при производстве каркасных деталей осадкой давлением, смазочное покрытие наносить не обязательно. Часто при вытягивании проволоки на ее поверхности остается пленка извести, сухого мыла или фосфатов, что имеет большое значение при выборе смазочного материала для процессов выдавливания. В качестве смазочного материала используют противозадирные масла, особенно при получении проволоки из заготовок без предварительной обработки резаных поверхностей. Для производства оборудования с длительным сроком службы в процессах формования используют очень активные противозадирные компоненты, например при производстве внутренних квадратных винтов с головкой под торцевой ключ.
   Помимо смазывающих свойств, масла для выдавливания должны обладать высокой термической стабильностью, поскольку при выдавливании может происходить местный перегрев как заготовки, так и оборудования, и температура в циркуляционной масляной системе может превышать 90 °С. Эти масла должны обеспечивать отвод тепла, особенно в случае применения высокоскоростных автоматов, а также не должны образовывать адгезионных отложений при высокой температуре, что может вызвать сбои в процессе. Кроме того, такие масла должны иметь низкую испаряемость, не иметь неприятного запаха и не образовывать масляного тумана. К использованию рекомендуют масла, обладающие комплексом указанных свойств.
   Масла для выдавливания наносят на поверхность оборудования и заготовок либо распылением, либо погружением оборудования в масло. В процессе формования масла подвергаются очень высоким нагрузкам, которые могут привести к самовозгоранию и поломке оборудования. Во избежание этого необходимы как правильный выбор соответствующих смазочных материалов, так и доработка самого оборудования.
   Вязкость масел для выдавливания варьирует от 30 до 120 мм/с при 40 °С. Предпочтительный интервал вязкости составляет 35-65 мм/с при 40 °С. Критериями для выбора исходной вязкости служат температура заготовки, размеры выдавливаемой части, прокачиваемость, а специфическим критерием при переходе от одной стадии процесса к другой является способность к загущению в результате обогащения фосфатами при фосфатировании металла. Если операции с резанием или без резания проводят с использованием масел для выдавливания, необходим компромисс между вязкостью и использованием соответствующих присадок. Противозадирные присадки, содержащие хлор и серу, играют большую роль в маслах для выдавливания. Присадки, содержащие хлор, утрачивают свое положение в Европе из-за рассмотренных выше экологических проблем. Помимо сульфированных насыщенных адсорбционных масел, в качестве основы смазочного материала могут применяться и другие полярные соединения, например термостойкие синтетические сложные эфиры. Основное различие между маслами для выдавливания и маслами, не смешиваемыми с водой для резания, заключается в содержании высокоактивных присадок. Сульфированные минеральные масла, сульфированные насыщенные адсорбционные масла и полисульфиды играют особую роль как носители серы. Диалкилдитиофосфат цинка дает возможность получать гладкую поверхность рабочей детали. Используют также сложные эфиры алкил- и арил-фосфорной кислоты и даже неполные эфиры фосфорной кислоты. Поскольку термическая стабильность является одной из важнейших характеристик смазочных масел, при использовании хлорсодержащих соединений необходимо учитывать их термическую стабильность из-за возможной коррозии как оборудования, так и выдавливаемой детали. Если в состав масла входят хлорсодержащие соединения, то после операции выдавливания рекомендуется очищать детали от остатков масла.
   В редких случаях, когда противозадирные присадки, главным образом элементарная сера и сульфид цинка, нерастворимы в масле, используют их суспензии в этом масле. Однако из-за нестабильности суспензий возможно выпадение этих соединений в осадок (особенно при хранении), что может привести к остановке циркуляционной системы. На практике масла для выдавливания не только оказывают влияние на качество поверхности детали, но и увеличивают срок службы оборудования. При определении срока службы масла обращают внимание на то, чтобы за время работы как оборудование, так изготавливаемые детали не получили каких-либо повреждений: например, при производстве болтов в срок за время службы должно быть произведено от 15 000 до 60 000 шт. без повреждений, вызванных маслом. По основным областям применения, а также типу и количеству используемых присадок масла для выдавливания подразделяют на четыре группы:
   • для стандартных шурупов и высокопрочных шестигранных болтов: масла с полярными присадками и фосфорсодержащими противозадирными присадками (применимы для цветных металлов);
   • для болтов больших размеров и шестигранных гаек, получаемых на многоступенчатых прессах из оцинкованной фосфатированной проволоки: масла с полярными противозадирными присадками, активная медь;
   • для цилиндрических болтов большого размера с внутренним шестигранным вырезом или внутренними зубцами, изготовленных из проволоки после многоступенчатого пресса: масла с определенным содержанием полярных соединений и противозадирными присадками на основе серосодержащих соединений, активная медь;
   • для высокопрочной нержавеющей и кислотоустойчивой стали, подвергаемой деформации высшего порядка: масла с максимальной степенью компаундирования и высоким содержанием противозадирных присадок на основе хлор-, серо-, фосфорсодержащих соединений, активная медь. В дальнейшем предполагается расширение применения термически стабильных биоразлагаемых масел с исключительно высокими трибологическими характеристиками на основе сложных эфиров.

3.4. Фосфатные покрытия и мыльная смазка при холодном выдавливании стали

Выдавливание стали можно осуществлять с использованием фосфатизации (Зингер, патент Германии 1934), если отказаться от довольно простых операций обработки стали горячей осадкой и выдавливанием. До настоящего времени фосфатизация остается наиболее важным методом обработки поверхности для холодного выдавливания стали и продолжает совершенствоваться наряду с другими системами смазки. Данный метод основан на уникальном свойстве слоев фосфатов цинка сохраняться без разрушения на поверхности стали в условиях расширения ее поверхности при выдавливании. Доказано, что слои фосфатов цинка сохраняются на поверхности стали и сохраняют свои смазывающие свойства даже при двадцатикратном увеличении поверхности.
   Увеличение площади зависит от геометрии как детали, так и инструмента и неодинаково для различных фасонных поверхностей. В случае обратного выдавливания чашей — пустотелого обратного выдавливания — конструкция чаши оказывает определяющее влияние на степень расширения поверхности. Если при выдавливании чашей рабочая деталь под штампом изменяет свою форму в малой степени, то толщина значительной доли фосфатного и смазочного слоя оказывается недостаточной для эффективной смазки стенок чаши. Улучшение достигается за счет значительного закругления штампа, при этом наиболее эффективной является полусферическая форма. Степень расширения поверхности можно определять с помощью маркированной кольцевой области на конце заготовки (рис. 7).

Определение увеличения поверхности при полом обратном выдавливании

Для определения контура фосфатного слоя и смазывающего слоя могут применяться гравиметрические методы. Другим способом изучения деформации поверхности является маркировка слоя фосфата цинка радиоактивным фосфором. На рис. 8 показан контур смазочного слоя на чаше при холодном выдавливании.

Граница смазочного слоя на чаше после холодного выдавливания

Требования, предъявляемые к покрытиям на основе фосфата цинка
Во время выдавливания покрытие должно быть устойчиво к давлению и сдвигу и обеспечивать необходимую адгезию. Фосфатное покрытие должно иметь специфическую структуру и сродство к используемому смазочному материалу. При работе на многоступенчатых прессах для смазочного материала применяют мелкокристаллические покрытия толщиной около 5—7 мкм. При слишком большой толщине покрытия возможно образование фосфатных слоев на самом оборудовании. Рассматриваемая система предпочтительна для производства на многостадийных прессах различных мелких деталей — болтов, гаек, шурупов или металлических корпусов свечей зажигания.
   При сочетании фосфата цинка и мылосодержащих смазочных материалов необходимо учитывать высокую реакционную способность фосфатного покрытия. Высокое содержание цинка и низкое содержание железа требуют высокой оборачиваемости смазывающих веществ на основе мыла. Толщина слоя от 15 до 20 мкм приемлема для фосфатных слоев крупнозернистой и тонкокристаллической структуры. Такие слои предпочтительны при производстве изделий средней и большой массы, а также при большом увеличении поверхности; типичным примером является производство больших контейнеров обратным полым выдавливанием. При использовании твердых смазочных средств с эффективной структурой (особенно графита и сульфида молибдена) в сочетании с цинкфосфатным покрытием толщина фосфатного слоя определяется методом, применимым к твердым смазочным материалам. Когда используются твердые смазочные средства, наносимые из водных суспензий, толщина крупнозернистого кристаллического фосфатного покрытия составляет 10—20 мкм. При использовании твердых смазочных компонентов в виде сухих порошков, наносимых с помощью барабанов, толщина тонкокристаллических слоев должна составлять около 5 мкм. Эти условия лучше всего подходят к производству деталей среднего веса с острыми краями.

Реакционноспособные мылосодержащие смазочные материалы
Щелочные мыла в сочетании с цинкфосфатным покрытием имеют большое значение. В этом случае происходит химическое взаимодействие фосфата цинка с мылом, что свидетельствует о высокой реакционной способности смазочного материала. Взаимодействие щелочного мыла с фосфатом цинка можно представить в виде следующего уравнения:

       Zn3(PO4)2 + 6CH3(CH2)nCOONa → 3Zn[CH3(CH2)nCOO]2 + 2Na3 PO4
     фосфат цинка + натриевое мыло    →     цинковое мыло      + фосфат натрия

   В результате этой реакции образуется цинковое мыло на поверхности фосфатного покрытия и проникает глубоко в поры. В зависимости от температуры, времени выдержки, концентрации и качества слоя около 50—60% фосфатного покрытия может вступить в реакцию. Тип мыла также оказывает влияние на это взаимодействие. Соли стеариновой кислоты более реакционно-способны, чем соли олеиновой и пальмитиновой кислот.
   Образующиеся во время реакции цинковые мыла приводят к снижению коэффициента трения при формовании и тесно связаны с фосфатным слоем, что положительно влияет на условия трения. На рис. 9 показана структура смазочного слоя в сочетании с фосфатом цинка и мылом. При использовании мылосодержащих смазочных средств на поверхности металла образуется трехслойная структура, включающая фосфат цинка, цинковое мыло и щелочное мыло.

Схема структуры смазочного слоя реактивных мыл в сочетании с фосфатом цинка при холодном выдавливании


   После формования на границе фосфатного слоя образуется смесь фосфата цинка, непрореагировавшего щелочного мыла и остатков фосфатного покрытия. Эта смесь в процессе формования создает на поверхности детали так называемое фосфатное зеркало. Если формованные детали на промежуточных стадиях подвергают отжигу перед дальнейшим формованием, то это фосфатное зеркало необходимо удалять. Удаление осуществляют с помощью щелочных чистящих средств с последующей операцией протравливания или дополнительной очистки.
Реакционно-способные мыла, поставляемые производителями в виде порошка или хлопьев, смешивают с водой для получения 2— 10%-ного мыльного раствора в зависимости от сложности процесса. Мыла наносят на поверхность детали погружением в ванну при температуре 60-85 °С на 2-6 мин. При обработке мелких деталей эту операцию осуществляют после фосфатизации в тех же барабанах без их смены. После нанесения слоя мыла детали просушивают горячим воздухом. Как правило, для получения наибольшего эффекта эту опера¬цию следует проводить за несколько часов до формования. Слишком толстые слои мылосодержащего смазочного материала оказывают негативное влияние на гео¬метрию контура детали, поскольку они могут оставаться на стенках оборудования. Среднее допустимое количество не прореагировавшего мыла составляет 1—5 г/мл. Помимо щелочных мыл, эффективные мылосодержашие смазочные материалы содержат присадки, улучшающие их смазочные свойства и повышающие щелочность, а также (при необходимости) такие наполнители, как тальк и другие смазочные и вспомогательные компоненты. Если во время процесса погружения детали остаются в ванне слишком долго, то фосфатный слой может отслоиться, что отрицательно влияет на процесс формования и срок службы раствора. Разработаны продукты, позволяющие сдерживать протекание нежелательных реакций после определенного периода времени. Некоторые из них представляют собой мыла, содержащие, например, щелочные фосфаты, такие кактрифосфат натрия и активные анионные соединения фосфатов. Срок службы деталей может быть увеличен обессоливанием, например посредством центрифугирования. Накопление оставшихся после центрифугированных соединений, например фосфатов натрия, приводит к уменьшению толщины слоя мыльной смазки и определяет срок смены раствора.

3.5. Твердые смазочные материалы для холодного выдавливания стали

Мыльные смазки в сочетании с цинкфосфатным покрытием используют для производства деталей большого и среднего размеров, в то время как для мелких деталей предпочтительнее применять твердые смазочные материалы, особенно дисульфид молибдена (MoS2). Как правило, твердые смазочные материалы наносят на фосфатный слой в виде сухого порошка обработкой в поворотном барабане или из водной суспензии погружением или разбрызгиванием. Нанесение погружением осуществляют в специальных барабанах или во вращающихся чанах, закрытых сеткой. Иногда твердые смазочные материалы используют в виде суспензий в минеральных или синтетических маслах или даже растворов. В особых случаях этот метод может решить проблемы смачивания даже лучше, чем водные суспензии. Однако водные дисперсные системы все же имеют больше преимуществ по сравнению с органическими растворителями как жидкости-носители благодаря своему сродству с окружающей средой и лучшему смачиванию поверхности рабочих деталей.

Галтовка
После сушки фосфатированных деталей на их поверхность наносят сухой порошок на основе MoS2, а в некоторых случаях — даже на основе графита или других твердых смазочных материалов. Средний вес слоя, рекомендуемый для MoS2, составляет от 10 до 25 т/и2. В результате механических нагрузок в процессе галтовки фосфатный слой выравнивается и частицы фосфатного слоя смешиваются с избытком порошкообразного смазочного материала и делают его непригодным для дальнейшего использования. Как правило, требуются износостойкие фосфатные слои с минимальными неровностями поверхности, позволяющие формировать плотные мелкокристаллические фосфатные слои толщиной около 5 мкм. В результате процесса галтовки чешуйки твердого смазочного материала прессуют в направлении кристаллов параллельно поверхности детали. Недостатком является разрушение фосфатного слоя (рис. 10). В редких случаях детали, обработанные мылосодержащими смазочными средствами, подвергают процессу галтовки с сухим порошком смазочного материала.

Галтовка

Погружение в суспензию
Влажное нанесение твердого смазочного материала из водной суспензии может быть объединено с процессом предварительной фосфатизации и осуществляться вместо нанесения мылосодержащего смазочного компонента. При применении мылосодержащего смазочного компонента используется тот же барабан, что и для фосфатизации, при нанесении MoS2 из водной суспензии необходима смена барабана. После погружения деталей барабан вращается некоторое время с низкой скоростью, затем детали просушивают, избыток неориентированного смазочного компонента удаляют, после чего барабан вращается еще несколько минут (рис. 11). В данном случае вес покрытия колеблется от 5 до 15 г/м2.

Нанесение твердого смазочного материала погружением в суспензию

Процесс предварительной обработки в целях нанесения несущего смазочного слоя и применение самого смазочного материала составляют значительную часть затрат в процессе холодного выдавливания, для снижения которых применяют различные подходы. Так, например, достигнуты определенные успехи по объединению процессов фосфатизации и нанесения слоев MoS2 в одной ванне в одну операцию. На рис. 12 приведена схема такого процесса в сравнении с процессом нанесения мылосодержащего смазочного средства.

Стадии нанесения смазочных материалов при формовании

Оптимизация процесса включает использование новых материалов для оборудования и покрытий, новых высокоэффективных смазочных материалов (например, специальных эфиров), отказ от дорогостоящей фосфатизации и использование в некоторых случаях твердых смазочных компонентов (рис. 12, в).



Роман Маслов.
По материалам зарубежных изданий.

Адрес: г. Москва, дер. Старосырово, Симферопольское шоссе д.20 стр. 1 (Щербинская нефтебаза 11 км. от МКАД)
Телефон: (495)77-11-093, E-mail: info@expert-oil.com