水溶性冲压加工润滑剂研究

水溶性冲压加工润滑剂研究

水溶性冲压加工润滑剂研究

罗新民刘喜梅李燕卿

(后勤工程学院重庆400016)

摘要：由非离子表面活性剂、油溶性润滑剂、水溶性防锈剂、稳定剂、中粘度矿物油和自来水等组成的微乳化液，lOm％浓度即具有良好的润滑性和防锈性，能代替植物油用作冲压加工润滑剂，减少了工序和污染。

关键词：冲压加工，润滑剂，微乳液，水溶性

Study on a Water Soluble Lubricant as Punch Forming Fluid

Luo Xinmin Liu Ximei Li Yanqing

( Dept. of Applied Petroleum Products, Logistical Engineering University, Chongqing)

Abstract: A kind of microemulsion is prepared as water soluble punch fomaing fluid in this paper. It consists of nonionic surfactant, lubricant, antirust additive, stabilizer, mineral oil with medium viscosity and weater. In the concentration of 10m% in water, it has excellent abilities in lubficity and antirust and can substitute vegetable oil in the forming process of steel and brass sheet punching.

Keywords: Punch Forming Lubricant Microemulsion Water Soluble

黄铜和低碳钢等板材冲压加工的压力很高，一般采用植物油如菜籽油作润滑剂，其供液方式多为板材在润滑油油池中浸没后形成一层油膜满足高压下的润滑[1]。板材经冲压加工后形成盂、故此工序也称为冲盂。由于润滑油池与冲盂处分离，板材上粘附的润滑油沿途滴落，增加了能耗，污染了操作环境，更为严重的是，在进行后续的加工处理前必须清洗工件上粘附的润滑油，这不仅延长了工时，同时也增加了成本。因此用水溶性润滑剂代替润滑油，不仅可以去掉清洗工序，而且其较低的价格可带来显著的效益。本文研制了一种微乳化型的水溶性润滑剂用于冲压加工，成功地取代了菜籽油，减少了工序，降低了成本，取得了良好的效果。

1 组成

水溶性冲压加工润滑剂的组成采用了微乳化液的方式，首先将油溶性的添加剂溶于油中形成油相，再将水溶性的添加剂溶于水中形成水相，然后将两相混合，在表面活性剂的作用下充分搅拌，即可形成微乳化液旧[2]。微乳化液可以同时借助于油溶性和水溶性添加剂的作用而具备多种性能，满足冲压加工的要求。(1)基本组成

冲压加工采用全损耗的润滑形式，润滑液不循环使用，供液池的温度较低，可以选择非离子表面活性剂；加工中利用板材粘附的薄油膜进行润滑，因此微乳液组成中应选择粘度较高的矿物油，同时在水相中还应加入水溶性增粘剂，以保证润滑液粘附层的厚度，液池较小且使用中没有搅动，故不考虑抗泡性和防霉性。即冲压加工水溶性润滑剂要求的主要性能为润滑性，防锈性和粘附能力，其基本组成的部分试验结果如表l所示。

由表l可见，烷基酚聚氧乙烯醚和聚醚型非离子表面活性剂均不能形成稳定的微乳液，非离子表面活性剂A在短链醇存在下能形成稳定的微乳化液。由此确定微乳液的基本组成为：非离子表面活性剂A8m％，水溶性增粘剂聚乙二醇(PEG)60009m％，稳定剂短链醇3m％，自来水50m％，矿物油VG6830m％，以下试验均取此基本组成lO09进行添加剂选择的试验。(2)润滑剂的制备

冲压加工的润滑性包括粘附成膜，实现在低负荷下的油性和高负荷下发生化学反应的极压抗磨性两部分。微乳液中含有的非离子表面活性剂降低了水的表面张力，能有效实现加工液在表面的扩散和粘附；再借助于极性分子如脂肪胺形成的吸附膜，表现出良好的油性作用，但微乳液的极压抗磨性能则相对难于实现。因为水溶性润滑剂本身很难满足高压下的极压抗磨性，而油溶性的润滑剂又由于腐蚀，锈蚀，水解和气味等原因妨碍了其在水中的使用[3]。为此将一些润滑剂加入基础微乳液中，以lOm％的浓度在四球机上测定最大无卡咬负荷P B值，以期获得可用的润滑剂，测定的试验结果见表2。

由表2可见，水溶性的油酸钠和油酸乙二醇酯不仅润滑性比菜籽油差，而且使微乳液不稳定，故不宜选用；而一些油溶性润滑剂如氯化石蜡又使金属严重锈蚀，但对微乳液的稳定性无不良影响，可以通过改善其防锈性后使用。因此选择了对亚磷酸二正丁酯进行改性的方法，在保持其润滑性能的前提下提高防锈能力。

试验中选择了脂肪胺与亚磷酸二正丁酯反应，利用脂肪胺的碱性中和亚磷酸二正丁酯中的酸，得到一种碱性的亚磷酸二正丁酯胺盐，其基本反应如下：

RNH2+H0—p(OC4H9)2一RNHO—P(OC4H9)2

分子中引入的伯氨基具有防锈作用和较强的吸附能力，其碱性还可调节微乳液的pH值，起到多效作用。润滑性的试验结果(见表3)表明碱性亚磷酸二正丁酯胺盐适于作微乳化液的润滑剂，7m％的用量即可满足润滑性要求。

(3)防锈剂的选择

防锈剂的选择应满足铜材和铸铁的要求，一些防锈剂的试验结果如表4所示。防锈性能的评定在保湿

器中进行，测定在35℃下24h后金属片的点滴防锈性能。

可见由苯骈三氮唑和防锈剂A复合使用可满足防锈性要求，且对微乳液的润滑性和稳定性无不良影响。由此得到微乳液的组成如表5所示，此即水溶性冲压加工润滑剂的组成。

2 性能评定和使用效率

(1)性能评定

水溶性冲压加工润滑剂的性能评定参照SH0365乳化油的标准进行，除原液外观项目外，其余项目全部采用10m％的浓度测定，评定结果如表6所示。

由表可见，水溶性冲压加工润滑剂具有良好的防锈性能、抗腐蚀性能和润滑性能，尤其是负荷为294N 时四球机上长磨的磨斑直径较小，表明它具有良好的润滑性保持能力。

(2)使用效果

将水溶性冲压加工润滑剂在立式下料冲盂机上使用，以10 m％的浓度进行冲压加工，加工压力为35t，分别加工H68黄铜和低碳钢两种材料。结果表明，用这两种材料加工的工件表面光亮，无拉划痕迹，无黑色沉积物。工件无需清洗脱脂即可进行后续加工处理，完全达到了用菜籽油加工后再清洗脱脂的效果。使用中由于润滑剂稀释液在板材上的粘附消耗，冲压加工中只需补加，不需更换。

使用中还发现，滴落在地面上的稀释液极易清理，再没有使用菜籽油加工时残留的油污和粘滑感。冲压加工润滑剂对机床油漆无溶蚀现象，而且气味舒适，不刺激操作者皮肤。

3 结论

通过研究得出以下结论：

(1)水溶性冲压加工润滑剂具有良好的润滑性能，防锈性能，抗腐蚀性能和粘附能力。

(2)水溶性冲压加工润滑剂能代替菜籽油用于黄铜和低碳钢的冲压加工，并能省去清洗工序。

参考文献

[1]欧风，石油产品应用技术手册，中国石化出版社，l998。

[2]侯万国，应用胶体化学，科学出版社，1998。