新型铝管拉伸润滑剂研制

6 0137 0140 5315 4710
平均值
01395 0138 4918 4614
表 6 拉后管材表面粗糙度比较 R a Λm
原用油
研制油
内
外
内
外
0134
0139
0126
0132
2 结 论
(3) 作者所研制的铝管拉伸润滑性能在加工 管材表面形成可靠的表面保护膜, 有效地降低了 拉伸力能参数, 很好地满足铝材拉伸工艺润滑的 各项要求, 获得了高质量的产品.
第1期
黄伟九等: 新型铝管拉伸润滑剂研制
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(2) 良好的粘温性; (3) 良好的冷却性和挥发性. 针对铝管拉伸润滑剂的特点, 作者通过试验
对润滑剂配方进行了研究. 拉伸润滑剂由基础油和不同功能的添加剂组
成. 作者选择的基础油是一种常用的石蜡基矿物 油, 其运动粘度为 Τ40 ℃= 916 mm 2 s.
参 考 文 献
(1) 通过对拉伸塑变区油膜厚度的理论计算 和实验测定, 得出铝管低速拉伸过程变形区为混 合润滑状态.
(2) 通过研究拉伸润滑剂配方以及润滑剂中 各添加组分对润滑性能的影响, 确定了具有优良 润滑性和光亮退火性能的各组分及最佳配比.
1 孙大成. 润滑力学讲义. 北京: 中国友谊出版社, 1991. 407～
m in.
从表 3 可知, 复合添加剂 I 和 J 所配制的油 品, 无论是润滑性还是退火清净性方面都具有良 好的性能, 其中, 复合添加剂 J 是最佳组合.
由以上实验研究, 得到一种新型铝管拉伸润 滑剂配方, 其性能与常用铝管拉伸油比较如表 4 所示. 1. 3 工业试验情况
作者在某大型铝加工厂对所研制的新型润滑 剂进行了工业生产实验, 获得了满意的效果, 使用 研制油有如下特点: (1) 能同时满足工艺润滑和 光亮退火的要求, 所拉管表面光亮, 残留油膜少, 退火后无退火油斑, 表面质量也好于原用油; (2) 适用于各种铝合金的各道次工序加工; (3) 粘度 适中, 适应于泵送, 循环使用, 可减少不必要损耗.
414 2 严珩志. 金属拉拔摩擦与润滑研究: [ 学位论文 ]. 长沙: 中南工
业大学机械工程系, 1994 3 耿英杰. 石油产品添加剂基本知识. 北京: 中国石化出版社,
1986. 49～ 53
THE INV ES T IGA T ION ON N EW LUB R ICAN T O F ALUM IN IUM TUB E D RAW ING
从表 1 可知, 实验值稍大于理论值, 这可能是 清洗试件表面时, 将金属微粒带入的缘故, 但两结 果之间吻合性较好. 划分润滑状态的膜厚比判据 为[2]: 膜厚比为 1～ 2 时, 是混合润滑状态. 由表 1 可知, 由实验和理论计算所得的膜厚比值均在此 范围内, 说明铝管低速拉伸过程变形区为混合润 滑状态. 上述结果也说明: 即使使用粘度较大的油 品也不足以在变形区形成流体动力润滑状态, 而 用粘度较大的油品拉伸的管材表面, 残留油膜较 厚, 易在退火中形成油斑. 因此, 可考虑开发粘度 较低的油品, 通过增强其边界润滑能力来满足工 艺润滑和光亮退火的要求. 1. 2 铝管拉伸润滑剂的特点及配方研究
使用情况如表 5、表 6 所示. 表 5 中, 试验条 件 为: 10 t 双 链 拉 伸 机, L Y12 管 材, 变 形 率 2416% , 第一道次.
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R 2= 016 Λm , 综合表面粗糙度 R = 0184 Λm , 使用 不同粘度的润滑剂进行实验.
1. 1. 2 实验数据及分析
实验测试与理论公式计算的膜厚及膜厚比如
表 1 所示[1 ].
表 1 测试膜厚、计算膜厚及膜厚比
粘度 (40 ℃) mm 2·s- 1
测试值
h
′ b
Λm
膜厚比
h
′ b
R
H uang W eij iu T an J ianp ing T an Y uanqiang Z hong J ue
(Co llege of M echan ica l and E lectrica l Eng ineering, Cen tra l Sou th U n iversity of T echno logy, Chang sha, 410083, Ch ina)
摘 要 研究了铝管拉伸摩擦润滑状态、铝管拉伸工艺润滑的特点及其对润滑剂的要求、配方和实验过程. 作 者研制的新型拉伸润滑剂解决了优良的润滑性能与拉伸铝管表面无光泽和污染的矛盾, 在满足大变形拉伸 过程工艺润滑的同时, 可使所拉铝管获得光亮的退火表面. 关键词 润滑剂; 润滑性; 光亮退火 中图法分类号 TH 11712
AB STRA CT T h is p ap er ha s resea rched in to the sta te of frict ion and lub rica t ion du ring the d raw ing p rocess of A lum in ium tube, d iscu ssed the cha racterist ics of A lum in ium tube d raw ing and the requ irem en t on lu2 b rican t s, and p resen ted the resea rch and exp erim en t of the lub rican t. T he new lub rican t so lves the con t rad ict ion s betw een no lu st re, po llu t ion on the su rface of d raw ing a lum in ium tube and the good lu2 b ricity of lub rican t. In add it ion to sa t isfy ing the la rge defo rm a t ion, the lub rican t m ay m ake the su r2 face of A lum in ium tubes very sm oo th after annea ling. Ke y w o rds lub rican t s; lub ricity; b righ t fea tu re after annea ling
表 3 油性剂性能考察0
油性剂种类 摩擦因数 拉伸力 N
脂肪醇 A 脂肪醇 B 甲 酯 C 甲 酯 D 丁 酯 E 丁 酯 F 合成酯 G 合成酯 H 复合添加剂 I 复合添加剂 J 复合添加剂 K
01073 01072 01088 01084 01079 01081 01068 01077 01066 01064 01072
油品种类
拉伸电流 kA
拉后管材表面 温度 ℃
原用油 研制油 原用油 研制油
1 0135 0132 4715 4310
表 5 研制油工业试验数据
根 数
2 0142 0138 5010 3910
3 0143 0137 4915 4415
4 0139 0138 5210 5015
5 0141 0143 4610 5415
测定塑变区油膜厚度的方法很多, 简便而常 用的方法是称重法.
实验条件为: 拉拔工件材料 L Y11R P , Ρ0 = 360 M Pa, 拉拔速度 015 m s, 塑变区出口与入口 直径比 D b D a = 01929, 模角 2Υ= 10°, 后拉应力 Ρxa= 0, 润滑剂压粘系数 Α= 215×10- 8 m 2·N - 1, 模具表面粗糙度 R 1 = 016 Λm , 工件表面粗糙度
铝合金的相对低熔点、低屈服强度、易于粘附 等特性, 要求拉伸润滑剂除了具有优良的润滑性、 足够的油膜强度外, 还应具备: (1) 适当的粘度;
收稿日期 1996206213 第一作者 黄伟九, 男, 27 岁, 博士研究生 0 国家自然科学基金和国家教委高校博士点基金资助项目
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1 研制过程及讨论
1. 1 铝管拉伸润滑状态分析 铝管拉伸润滑状态是拉伸润滑机理研究的基
础及高效润滑剂研制的前提. 润滑状态对拉伸力、 摩擦因数以及产品表面温度、内应力分布、表面质 量都有不同程度的影响. 表征润滑状态的参数主 要是塑变区的油膜厚度.
作者从理论计算和实验测定两个方面分析铝 管低速拉伸变形区的油膜厚度, 并以此推断出铝 管拉伸润滑状态. 1. 1. 1 实验方法及条件
计算值
h
′ b
Λm
膜厚比
h
′ b
R
940 718 420 201 74 11346 11262 11182 11128 11094 11602 11502 11407 11343 11302 11214 11175 11123 11085 11063 11445 11399 11337 11292 11265
作者对上述两种增粘剂在基础油中的增粘效
果进行了考察 (如表 2 所示). 从增粘效果可知, 聚
甲基丙烯酸酯的增粘效果明显好于聚异丁烯, 综
合考虑两种增粘剂的其他性能, 作者选用聚甲基
丙烯酸酯作增粘剂.
表 2 增粘剂的增粘效果
(40 ℃)
Τ mm 2·s- 1
w 添加剂 %
10 20 30 40
聚异丁烯
因基础油是非极性的烃类物质, 它与金属表 面的作用主要是靠范德华引力的物理吸附, 强度 有限, 不能满足拉伸润滑的要求, 故常添加不同功 能的添加剂如增粘剂、油性剂、极压剂等, 以满足 工艺润滑的需要. 作者着重讨论增粘剂和油性剂 的选择. 1. 2. 1 增粘剂的选择
增粘剂是一些油溶性的链状高分子化合物, 它不但能显著提高油品的粘度, 还能改善油品的 粘温性能. 我国目前比较常用的增粘剂主要有: ( 1) 聚甲基丙烯酸酯; (2) 聚异丁烯; (3) 聚乙烯 基正丁基醚. 其中, 聚乙烯基正丁基醚因原料价格 贵, 性能不突出, 使用渐趋减少. 聚甲基丙烯酸酯 和聚异丁烯在性能上各有特点. 据文献[ 3 ]介绍: 聚甲基丙烯酸酯粘温性能好, 可获得高粘度指数 的润滑油, 而聚丁烯虽然粘温性能较差, 但其在机 械力和热的作用下抗拒破裂的稳定性都比较好.
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中Байду номын сангаас工业大学学报
表 4 润滑剂性能比较
油 种 常用拉拔油
研制油
粘度 (40 ℃) mm 2·s- 1 1173 129174
油膜强度 N 680 720
拉伸力 N 8900 6000
摩擦因素
01125 01062
退火残留率 % 49138 5176
第 28 卷
所拉棒表面粗糙度 Λm 01151 01136
23198 48131 67153 132184
聚甲基丙烯酸酯
7615 203186 441100 959128
1. 2. 2 油性剂的选择 油性剂由极性分子组成, 利用其极性与金属
表面极性的偶极2偶极作用、静电力作用及与金属 之间的化学反应等, 在金属表面形成牢固的吸附 膜, 降低了边界润滑条件下的摩擦因数, 有效地防 止了加工金属与模具间的直接接触. 常用的油性 剂有脂肪酸类、脂肪醇类、脂肪酸酯类和合成酯类 等. 不同极性基团在金属表面的吸附强度不同, 吸
现代制造工业对金属材料表面质量、材料性 质提出了愈来愈高的要求, 必须有高品质、多功能 的工艺润滑剂与强化的金属材料加工过程相适 应. 目前, 我国铝管材生产企业使用的拉伸润滑 剂, 大多属于经验配方型, 这类润滑剂缺乏良好的 综合性能, 难以满足铝管拉伸过程的全面要求. 作 者针对润滑剂落后的现状, 研制出新型铝管拉伸 润滑剂.
第 28 卷第 1 期 1 9 9 7年2月
中南工业大学学报 J. CEN T. SOU TH U N IV. T ECHNOL.
V o l. 28 N o. 1 Feb. 1 9 9 7
新型铝管拉伸润滑剂研制0
黄伟九 谭建平 谭援强 钟 掘
(中南工业大学机电工程学院, 长沙, 410083)
6800 6800 7400 7300 7200 7300 6900 7200 6300 6200 7100
在 350 ℃下加热 1 h 的挥发度 %
98103 94171 94197 91188 90162 89156 86149 88141 96187 96147 91144
0 (1) 摩擦因数测试在M PX22000 型销2环式摩擦实验机上 进行, 销的材质为 45 号钢, 环的材质为L 2 (纯铝) , 速度调 在低速档, 载荷为 500 N ; (2) 拉伸力在万能拉伸实验机上测得, 拉伸 A l 棒直径为 712～ 819 mm , 材质为 L Y12 合金, 拉伸速度为 500 mm
附强度高的油性剂, 润滑性较好, 但脱附时所需温 度也高, 容易形成退火油斑. 因此, 为解决润滑与 表面质量的矛盾, 在实际应用中, 常常采用添加剂 复合的方法, 以满足其综合要求. 本文对脂肪醇、 脂肪酸酯、合成酯及复合添加剂进行了大量的实
验考察, 其结果如表 3 所示. 在实验中, 基础油用 聚甲基丙烯酸酯增粘, 粘度为 203186 mm 2 s, 油 性剂的质量分数均为 10%.