iCNC > Блог > Использование смазки при обработке металлов давлением

Использование смазки при обработке металлов давлением

19.08.2015

cc637b7ba534edd57477fc5e806a1c15

Во вре­мя обра­бот­ки метал­ла под дав­ле­ни­ем все­гда при­ме­ня­ет­ся охла­жда­ю­щая жид­кость. Одно из глав­ных ее назна­че­ний в дан­ном слу­чае – сни­же­ние уров­ня силы тре­ния. Охла­жда­ю­щая жид­кость спо­соб­на обра­зо­вы­вать про­ме­жу­точ­ный слой меж­ду обра­ба­ты­ва­е­мым сло­ем метал­ла и режу­щим инстру­мен­том. В неко­то­рых слу­ча­ях СОЖ частич­но изо­ли­ру­ет их друг от дру­га, одна­ко ино­гда уда­ет­ся добить­ся и пол­но­го изо­ли­ро­ва­ния, что суще­ствен­но упро­ща­ет про­цесс обра­бот­ки. В слу­чае, когда смаз­ка пол­но­стью изо­ли­ру­ет обра­ба­ты­ва­е­мую поверх­ность от режу­щей кром­ки инстру­мен­та, наблю­да­ет­ся жид­кост­ное тре­ние. Что каса­тель­но мето­да обра­бот­ки метал­лов дав­ле­ни­ем, то в этом слу­чае из-за высо­ких удель­ных дав­ле­ний смаз­ка не может пол­но­стью изо­ли­ро­вать инстру­мент от заго­тов­ки, поэто­му такое тре­ние ста­ли назы­вать полу­жид­кост­ным.

Не каж­дая охла­жда­ю­щая жид­кость может быть эффек­тив­но исполь­зо­ва­на при обра­бот­ке метал­лов дав­ле­ни­ем, посколь­ку она долж­на иметь высо­кую актив­ность и вяз­кость, так как в про­тив­ном слу­чае она не смо­жет сни­зить тре­ние меж­ду дефор­ми­ру­е­мой поверх­но­стью и режу­щим инстру­мен­том.

Под опре­де­ле­ни­ем актив­но­сти смаз­ки сле­ду­ет пони­мать ее спо­соб­ность фор­ми­ро­вать на дефор­ми­ру­е­мой поверх­но­сти доста­точ­но проч­ный защит­ный слой из поляр­ных моле­кул, вхо­дя­щих в ее состав. При­ме­ча­тель­но, что пока­за­те­ли актив­но­сти той или иной смаз­ки зави­сят непо­сред­ствен­но от коли­че­ства в ней актив­ных веществ, к кото­рым мож­но отне­сти жир­ные кис­ло­ты, а так­же их соли, кото­рые мож­но пози­ци­о­ни­ро­вать как мыла. Что­бы повы­сить уро­вень актив­но­сти СОЖ доста­точ­но про­сто доба­вить в ее состав опре­де­лен­ное коли­че­ство жир­ных кис­лот.

Что каса­тель­но пока­за­те­лей вяз­ко­сти охла­жда­ю­щей жид­ко­сти, то ее обес­пе­чи­ва­ет воз­мож­ность сопро­тив­ле­ния высо­ко­му дав­ле­нию, кото­рое выдав­ли­ва­ет из зоны тре­ния пара­ми неко­то­рую часть смаз­ки. Если гово­рить о каче­ствен­ной вяз­кой смаз­ке с высо­кой актив­но­стью, то даже в слу­чае обра­бот­ки метал­лов под дав­ле­ни­ем она вполне может создать усло­вия для жид­кост­но­го и полу­жид­кост­но­го тре­ния.

Обра­ти­те вни­ма­ние на зако­но­мер­ность, когда ско­рость тре­ния при усло­вии жид­кост­но­го тре­ния про­ти­во­по­лож­на это­му же вли­я­нию при сухом тре­нии. При усло­вии сухо­го тре­ния сила тре­ния будет неиз­мен­но умень­шать­ся по мере уве­ли­че­ния ско­ро­сти сколь­же­ния, а вот в ситу­а­ции с жид­кост­ным тре­ни­ем ситу­а­ция будет про­ти­во­по­лож­ной, то есть по мере повы­ше­ния ско­ро­сти сколь­же­ния сила тре­ния будет воз­рас­тать про­пор­ци­о­наль­но. При­ме­ча­тель­но, что при рез­ком уве­ли­че­нии ско­ро­сти сколь­же­ния боль­шая часть смаз­ки будет пере­ме­щать­ся в область кон­так­та, что повле­чет за собой утол­ще­ние защит­ной плен­ки в обла­сти обра­бот­ки и сила тре­ния нач­нет зна­чи­тель­но пони­жать­ся.

Во вре­мя обра­бот­ки дав­ле­ни­ем метал­лов на холод­ную при усло­вии при­сут­ствия боль­ших сте­пе­ней дефор­ма­ции метал­ла и высо­ких ско­ро­стей тре­ния, когда выход теп­ло­вой энер­гии будет иметь высо­кие пока­за­те­ли, смаз­ка долж­на не толь­ко сни­зить силы тре­ния и коэф­фи­ци­ент сколь­же­ния, но и при этом охла­дить обра­ба­ты­ва­е­мый мате­ри­ал и режу­щий инстру­мент. Исхо­дя из это­го ста­но­вит­ся оче­вид­ным, что в этом слу­чае при­ме­ня­е­мая смаз­ка долж­на непре­мен­но обла­дать высо­ки­ми пока­за­те­ля­ми теп­ло­ем­ко­сти.

В ситу­а­ции горя­чей обра­бот­ки дав­ле­ни­ем при чрез­мер­но высо­ких тем­пе­ра­ту­рах при усло­вии нали­чия боль­шо­го удель­но­го дав­ле­ния и про­дол­жи­тель­ным кон­так­том меж­ду обра­ба­ты­ва­е­мой поверх­но­стью и режу­щим инстру­мен­том смаз­ка обя­за­тель­но долж­на иметь мини­маль­ные пока­за­те­ли теп­ло­про­вод­но­сти. Имен­но это каче­ство даст воз­мож­ность предот­вра­тить пере­грев режу­ще­го инстру­мен­та и его преж­де­вре­мен­ный износ.

смазки2jpeg

Впер­вые П.А. Ребин­дер уста­но­вил базо­вые физи­ко-хими­че­ские свой­ства смаз­ки на поверх­ност­ный слой обра­ба­ты­ва­е­мо­го метал­ла. После это­го ста­ло извест­но, что смаз­ка, кото­рая име­ет хоро­шие пока­за­те­ли поверх­ност­ной актив­но­сти, спо­соб­на сни­зить уро­вень потреб­но­го уси­лия, а так­же умень­шить коэф­фи­ци­ент тре­ния раз­де­ле­ни­ем поверх­но­стей тру­щих­ся тел и посред­ством сни­же­ния удель­но­го сопро­тив­ле­ния дефор­ми­ру­е­мой поверх­но­сти и режу­ще­го инстру­мен­та.

Во вре­мя пла­сти­че­ской дефор­ма­ции при нали­чии усло­вий раз­но­имен­ных сил напря­жен­но­го состо­я­ния актив­ные моле­ку­лы охла­жда­ю­щей жид­ко­сти будут про­ни­кать в поры обра­ба­ты­ва­е­мо­го метал­ла и в его мик­ро­тре­щи­ны, ока­зы­вая при этом на обра­ба­ты­ва­е­мую поверх­ность рас­ши­ря­ю­щее воз­дей­ствие, а точ­нее на ее поверх­ност­ный слой. В конеч­ном ито­ге это повы­ша­ет пока­за­те­ли пла­стич­но­сти обра­ба­ты­ва­е­мой поверх­но­сти, что сни­жа­ет силы тре­ния и упро­ща­ет про­цесс обра­бот­ки метал­ла и мини­ми­зи­ру­ет при этом износ режу­ще­го инстру­мен­та.

В насто­я­щее вре­мя мно­гие пред­при­я­тия внед­ря­ют в свою рабо­ту обра­бот­ку метал­лов под дав­ле­ни­ем в усло­ви­ях жид­кост­но­го и полу­жид­кост­но­го тре­ния с усло­ви­ем при­ме­не­ния гид­ро­ста­ти­че­ских и гид­ро­ди­на­ми­че­ских сма­зок. Исполь­зо­ва­ние тако­го рода сма­зок игра­ют осо­бен­но важ­ную роль при обра­бот­ке метал­лов воло­че­ни­ем, когда тре­ние осо­бен­но вред­но, по срав­не­нию с дру­ги­ми мето­да­ми обра­бот­ки под дав­ле­ни­ем. Выхо­дит, что исполь­зо­ва­ние сма­зок с раз­ны­ми пока­за­те­ля­ми актив­но­сти и вяз­ко­сти дают суще­ствен­ное повы­ше­ние эффек­тив­но­сти обра­бот­ки метал­лов дав­ле­ни­ем.

Гид­ро­ста­ти­че­ская смаз­ка исполь­зу­ет­ся так, что она под боль­шим дав­ле­ни­ем пода­ет­ся в зону обра­бот­ки, что дает ей воз­мож­ность запол­нить все поры и мик­ро­тре­щи­ны на поверх­но­сти обра­ба­ты­ва­е­мо­го мате­ри­а­ла. Так­же она эффек­тив­но рас­пы­ля­ет­ся меж­ду дефор­ми­ру­е­мой поверх­но­стью и режу­щим инстру­мен­том, сни­жая силы тре­ния. Исполь­зо­ва­ние дан­но­го мето­да смаз­ки тре­бу­ет уста­нов­ки на про­из­вод­ствен­ной линии допол­ни­тель­но­го слож­но­го обо­ру­до­ва­ния, кото­рое име­ет нема­лую сто­и­мость, в част­но­сти насос высо­ко­го дав­ле­ния. Намно­го боль­шие пер­спек­ти­вы предо­став­ля­ет в насто­я­щее вре­мя гид­ро­ди­на­ми­че­ская смаз­ка. Суть это­го мето­да в том, что еще перед тем как металл вой­дет в зону дефор­ма­ции будет созда­но высо­кое дав­ле­ние, вслед­ствие гид­ро­ди­на­ми­че­ско­го эффек­та. Этот эффект про­ис­хо­дит бла­го­да­ря тому, что смаз­ка нали­па­ет на дви­жу­щи­е­ся части инстру­мен­та и ими же увле­ка­ет­ся в зоны дефор­ми­ро­ва­ния метал­ла, попа­дая при этом во все труд­но­до­ступ­ные места. По мере уве­ли­че­ния ско­ро­сти вра­ще­ния дета­ли смаз­ка будет рас­пы­лять­ся под боль­шим дав­ле­ни­ем, обес­пе­чи­вая мак­си­маль­ную эффек­тив­ность ее при­ме­не­ния.

Поми­мо базо­вых свойств любой смаз­ки при­ме­ня­е­мой в токар­ном деле сто­ит обра­тить вни­ма­ние и на то, что они долж­ны доста­точ­но лег­ко нано­сить­ся на обра­ба­ты­ва­е­мую поверх­ность и режу­щий инстру­мент, что нема­ло­важ­но. Обра­ти­те вни­ма­ние, что­бы исполь­зу­е­мая смаз­ка была хими­че­ски пас­сив­ной, то есть не ока­зы­вать вре­до­нос­но­го воз­дей­ствия на режу­щий инстру­мент и на сам обра­ба­ты­ва­е­мый металл. Каче­ствен­ная смаз­ка име­ет мини­маль­ное коли­че­ство остат­ков, что спо­соб­ству­ет отсут­ствию чрез­мер­ных загряз­не­ний по окон­ча­нии тер­ми­че­ской обра­бот­ки. Кро­ме это­го важ­но, что­бы исполь­зу­е­мая смаз­ка не была опас­ной для здо­ро­вья чело­ве­ка.

Все смаз­ки могут отли­чать­ся по сво­е­му назна­че­нию и при­ме­нять­ся в раз­ных ситу­а­ци­ях:

1. Жид­кие и кон­си­стент­ные смаз­ки, то есть эмуль­сии рас­ти­тель­ные мас­ла и дру­гие сме­си на мине­раль­ной осно­ве. Эти смаз­ки пред­став­ля­ют собой рас­твор воды и неболь­ших капель мас­ля­ни­стых веществ. Глав­ная осо­бен­ность этих сма­зок в том, что они име­ют отлич­ные спо­соб­но­сти к охла­жде­нию. Зача­стую их исполь­зу­ют во вре­мя холод­ной обра­бот­ки метал­лов дав­ле­ни­ем при соблю­де­нии боль­ших ско­ро­стей. Если обра­бот­ка будет про­во­дить­ся при усло­вии повы­шен­но­го дав­ле­ния, то в таком слу­чае целе­со­об­раз­но исполь­зо­вать мас­ла и их сме­си, кото­рые будут обла­дать повы­шен­ной вяз­ко­стью. С целью повы­ше­ния это­го пока­за­те­ля в смаз­ки неред­ко добав­ля­ют спе­ци­аль­ные загу­сти­те­ли – пара­фин и сте­а­рин. Что­бы повы­сить актив­ность таких сма­зок мож­но доба­вить актив­ные напол­ни­те­ли, напри­мер, хло­ри­стые соеди­не­ния.
2. Порош­ко­вые смаз­ки – мыла, кото­рые при­ме­ня­ют­ся в порош­ко­вом виде, а так­же гра­фит. Что каса­тель­но послед­не­го, то его неред­ко исполь­зу­ют как добав­ку к мас­ля­ным смаз­кам.
3. Стек­ло в состо­я­нии порош­ка или ваты широ­ко исполь­зу­ют для горя­че­го прес­со­ва­ния метал­лов. Во вре­мя кон­так­та с рас­ка­лен­ным метал­лом стек­лян­ный поро­шок начи­на­ет раз­мяг­чать­ся и при этом доста­точ­но плот­но при­ли­пать к поверх­но­сти дефор­ма­ции метал­ла, тем самым высту­пая в роли смаз­ки и надеж­но защи­щая при этом режу­щий инстру­мент от пере­гре­вов.
4. Во вре­мя обра­бот­ки воло­че­ни­ем про­во­ло­ки и труб неред­ко исполь­зу­ют покры­тие заго­тов­ки мяг­ки­ми метал­ла­ми, то есть свин­цом или медью, а после это­го на них нано­сят сма­зы­ва­ю­щие веще­ства.