鍛造工藝與高溫潤(rùn)滑劑

1、鍛造工藝與高溫潤(rùn)滑劑鍛造工藝與高溫潤(rùn)滑劑 2010年11月26日1鍛造工藝簡(jiǎn)介 鍛造，按加工方式分自由鍛、高速鍛、輥鍛和精密模鍛等多種加工方法；以材料的成型工藝溫度條件又可分為冷鍛、溫鍛和熱鍛等多種。鍛造的目的主要是改善坯材中碳化合物分布的不均勻程度，從而提高鍛件的機(jī)械性能和刀具的耐磨性。鍛造在汽車(chē)工業(yè)中約占80，飛機(jī)85，電器儀表90，具有生產(chǎn)批量大、高效和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。 鍛造加工的定義為：在開(kāi)式模中壓縮或鐓粗以及在閉式模中使粗坯成型而將多余的金屬排入毛邊槽的過(guò)程。鍛造過(guò)程通常要先進(jìn)行一系列預(yù)備工序，如軋邊、拔長(zhǎng)和預(yù)鍛。通過(guò)這些工序使鍛件逐漸接近其最終尺寸。經(jīng)預(yù)鍛后的粗鍛件已接近于終鍛模的尺寸

2、，經(jīng)終鍛通過(guò)閉式模之間的空間將粗鍛件的多余材料排入毛邊槽，使粗鍛件與終鍛模相一致并達(dá)到最終尺寸。終鍛工序確定鍛件的最終質(zhì)量。 在閉式模中鍛造是將金屬和合金成形為有用成品的重要工序，是將金屬材料加工成最終或中間產(chǎn)品的過(guò)程之一。鍛造過(guò)程可以在沖擊條件(錘鍛)下或是慢速(壓力機(jī)鍛造)下進(jìn)行。鍛造可在室溫下進(jìn)行，也可在中溫或高溫下進(jìn)行，可用開(kāi)式模、模鍛模或閉式模進(jìn)行。鍛造是一種間歇操作過(guò)程。 與鍛造過(guò)程接近的加工過(guò)程是精壓或壓印，但它不同于鍛造。使毛坯完全包容在閉式模中，并迫使其與模具內(nèi)型一致而無(wú)任何材料逃逸的過(guò)程為精壓或壓印。 2. 鍛造潤(rùn)滑劑應(yīng)具備的特性 均勻地濕潤(rùn)表面以防局部無(wú)潤(rùn)滑； 沒(méi)有殘?jiān)?/p>

3、因?yàn)闅堅(jiān)稍阱懺炷＞呱钐幚鄯e，從而影響公差或工件表面質(zhì)量，也不能在設(shè)備上或環(huán)境中沉積或難以清除； 不能腐蝕模具，并應(yīng)給予模具提高保護(hù)涂層。； 具有一定的冷卻作用； 適合于自動(dòng)給料，最好適合于噴涂方式； 不污染環(huán)境，不形成對(duì)身體有害的物質(zhì)； 儲(chǔ)存安定性好； 濃縮型潤(rùn)滑劑可稀釋成滿(mǎn)足于不同潤(rùn)滑要求的鍛造工藝； 價(jià)格經(jīng)濟(jì)合理； 當(dāng)使用液體潤(rùn)滑劑時(shí)，鍛造工藝的潤(rùn)滑狀態(tài)屬混合潤(rùn)滑狀態(tài)，即接觸力部分靠流體膜承擔(dān)，部分靠金屬與金屬之間的邊界膜來(lái)承擔(dān)。鍛造過(guò)程中也常用固體潤(rùn)滑劑，這種情況下靠摩擦系數(shù)很小的固體膜起潤(rùn)滑作用。 在鍛造過(guò)程中，模具表面上一般不會(huì)形成厚的潤(rùn)滑膜。除非在高速墩鍛操作中，其接觸面的幾何形

4、狀、潤(rùn)滑劑粘度和相應(yīng)的滑動(dòng)速度都有利于形成厚的潤(rùn)滑膜。在整個(gè)金屬加工過(guò)程中，合適的鍛造潤(rùn)滑劑的選擇取決于多種因素，其中要著重考慮鍛造溫度、鍛造速度、變形的難易以及模具表面光潔度。 鍛造過(guò)程所用的潤(rùn)滑劑有液態(tài)的也有固態(tài)的。由于鍛造加工的特點(diǎn)，模具表面一般不會(huì)形成厚的潤(rùn)滑膜，除非在高速墩鍛操作中，或者接觸面的幾何形狀、潤(rùn)滑劑粘度和相應(yīng)的滑動(dòng)速度都有利于形成厚的潤(rùn)滑膜。 鍛造潤(rùn)滑劑的選擇取決于多種因素，其中著重要考慮鍛造溫度、鍛造速度，變形的難易程度以及模具表面光潔度等。 鍛造過(guò)程中潤(rùn)滑劑的使用方法主要是噴涂或用刷子刷涂。固體層狀潤(rùn)滑劑(石墨或二硫化鋁)也和聚合物一起用于模具表面。在很多情況下，潤(rùn)滑

5、方式和工件、模具間的均勻潤(rùn)滑比選擇潤(rùn)滑劑的種類(lèi)更重要。 3冷鍛潤(rùn)滑劑 室溫鍛造(也可列入冷擠壓，因?yàn)閮蛇^(guò)程金屬變形相似)所用的潤(rùn)滑劑一般是復(fù)合劑。如果金屬變形率較小，如在鐓或壓的情況下，則用高粘度流體。另一方面，如果沖擊速度很高，如高能高速鍛造，會(huì)產(chǎn)生流體潤(rùn)滑狀態(tài)，則采用低粘度潤(rùn)滑劑。 冷鍛加工有很高的接觸壓力，所以通常采用化學(xué)反應(yīng)膜的潤(rùn)滑體系。所用冷鍛潤(rùn)滑劑主要作用是降低摩擦磨損，防止金屬表面出現(xiàn)凹點(diǎn)或燒結(jié)。由于冷鍛加工操作溫度相對(duì)較低，常常可使用一些常規(guī)潤(rùn)滑劑，例如礦物油或礦物油中加入皂類(lèi)以及動(dòng)植物油和脂肪等，有時(shí)在基油中加入石墨或二硫化鉬。在一些較為苛刻的冷鍛操作條件下，例如金屬塑性變形

6、程度較大，或加工一些硬質(zhì)金屬或合金鋼時(shí)，必須采用具有極壓特性的潤(rùn)滑劑，或采用磷酸鹽覆蓋成膜的潤(rùn)滑工藝。典型的用法是磷酸鹽涂層用于碳鋼或低合金鋼，草酸鹽用于不銹鋼。 冷鍛加工過(guò)程會(huì)產(chǎn)生變形熱和摩擦熱；由于加工的反復(fù)進(jìn)行，上述兩種熱便會(huì)在模具上積累，致使模具溫度上升。當(dāng)加工面的溫度超過(guò)潤(rùn)滑膜的耐熱溫度時(shí)，便會(huì)發(fā)生金屬的直接接觸。因此冷鍛對(duì)潤(rùn)滑劑要求也很高。 4. 溫鍛潤(rùn)滑劑 溫鍛，所加工的鍛材溫度一般在相變點(diǎn)以下，如鋁合金為200-300，合金鋼在700以下，鎳基合金的溫鍛溫度則為500-700。溫鍛加工兼有冷鍛和熱鍛的優(yōu)點(diǎn)，其變形抗力要比冷鍛小得多，而坯料的溫度又比熱鍛低。它在較大地降低模具壓力

7、的情況下仍能得到令人滿(mǎn)意的零件表面光潔度和較高的精確度，加工表面質(zhì)量要比熱鍛好得多，是一種有一定吸引力的加工方式。 過(guò)去溫鍛加工潤(rùn)滑劑多是石墨懸浮在水或礦物油中，近年來(lái)發(fā)展了脂肪及礦物油組成的潤(rùn)滑劑，具有在高溫條件下粘附力強(qiáng)、無(wú)煙、產(chǎn)品表面光潔度好等優(yōu)點(diǎn)。由于受所用溫度的限制，大多數(shù)有機(jī)類(lèi)潤(rùn)滑劑不能使用，而必須代之以固體潤(rùn)滑劑，如石墨或無(wú)機(jī)鹽等。 5. 熱鍛潤(rùn)滑劑 熱鍛加工過(guò)程中，操作溫度和模具溫度均很高，常規(guī)的液體潤(rùn)滑劑很容易揮發(fā)，因?yàn)殇X合金的熱鍛溫度也有400，而高熔點(diǎn)合金的熱鍛溫度可達(dá)1658。因此，所用潤(rùn)滑劑通常含有固體粒子，即在油基或水基潤(rùn)滑劑中再添加固體潤(rùn)滑劑，如石墨、二硫化鉬和其

8、他固體潤(rùn)滑劑。降低溫度可以增加模具的使用壽命，特別是保持模具不發(fā)生大的溫度變化很重要，因?yàn)槟＞邷囟鹊拇蠓茸兓鸬睦錈崞诳蓪?dǎo)致模具損壞。 近年來(lái)，油基潤(rùn)滑劑有被水基潤(rùn)滑劑取代的趨勢(shì)。在鍛造鎳基合金、高熔點(diǎn)合金和鈦加工件時(shí)常常用氮化硼涂料，一方面起潤(rùn)滑作用，一方面阻止工件氧化。 鍛造過(guò)程中潤(rùn)滑劑的使用方法主要是噴涂或用刷子刷涂。固體層狀潤(rùn)滑劑(石墨或mos2)和聚合物一起用于模具表面。自動(dòng)噴涂設(shè)備的發(fā)展使均勻有效地應(yīng)用潤(rùn)滑劑成為可能，用潤(rùn)滑劑處理模具表面和涂層是鍛造潤(rùn)滑的核心。 一、鍛造工藝用潤(rùn)滑劑的作用 鍛造工藝用潤(rùn)滑劑是涂覆在金屬表面，從室溫到高溫對(duì)金屬材料全程保護(hù)，在壓力熱變形時(shí)起到

9、防護(hù)、潤(rùn)滑、隔熱、粘結(jié)作用的一種工藝材料，它具有坯料保護(hù)和模具潤(rùn)滑的雙重功效。 潤(rùn)滑劑在工作溫度能夠阻止或延緩o2、h2、n2和金屬離子的擴(kuò)散遷移；潤(rùn)滑劑在工作溫度與金屬基體粘附性和浸潤(rùn)性好，有較高的耐壓、抗拉性能和良好的塑性，可隨金屬一起延展，潤(rùn)滑膜不斷裂；潤(rùn)滑劑與周?chē)橘|(zhì)反應(yīng)呈惰性，不腐蝕金屬；潤(rùn)滑劑具有合理的熔點(diǎn)、高溫粘度和高的熱穩(wěn)定性，尤其在工作溫度，涂層具有自愈性；對(duì)由于有特殊要求的用途，潤(rùn)滑劑可以做到自剝和防滑，可應(yīng)用到各種金屬材料的自由鍛造；潤(rùn)滑劑導(dǎo)熱系數(shù)小，絕熱性能好，可以很好地改善金屬的塑性；潤(rùn)滑劑是環(huán)保材料，不含有有毒的和揮發(fā)性成分。所以它具有防護(hù)（防氧化，防脫碳，防吸氫，

10、防元素貧化）、潤(rùn)滑、脫模、隔熱、保溫、高溫粘結(jié)的功能，可以降低變形抗力、改善塑性，提高表面質(zhì)量；減少金屬材料損耗；延長(zhǎng)模具使用壽命。一般來(lái)講，應(yīng)用潤(rùn)滑劑可達(dá)到降低鍛件的變形抗力（20%以上）、改善金屬的塑性、提高鍛件表面質(zhì)量和延長(zhǎng)模具使用壽命（2倍）的作用。 必須指出的是，應(yīng)用潤(rùn)滑劑是實(shí)現(xiàn)鍛件毛坯精密化的必要手段之一，可以提高金屬材料利用率，降低成本，節(jié)省工時(shí)，提高效率。 鍛造工藝用潤(rùn)滑劑可在400-1500的溫度范圍內(nèi)使用。廣泛應(yīng)用在：模鍛、精鍛、等溫鍛、溫鍛、包套鍛、管材擠壓、精擠、溫?cái)D、超塑成型、軋板，拉伸，穿孔，開(kāi)坯鍛，旋壓等；各種特殊變形件、大型結(jié)構(gòu)件、難變形合金熱成型等。并可作熱處

11、理和防護(hù)涂層使用；用于鈦合金、高溫合金、不銹鋼、結(jié)構(gòu)鋼、其它有色、黑色和難熔合金等金屬材料溫、熱加工；對(duì)電爐、油爐、燃?xì)鉅t、感應(yīng)加熱等不同的加熱方式都可以使用。 待添加的隱藏文字內(nèi)容1二、鍛造工藝用潤(rùn)滑劑的典型應(yīng)用 針對(duì)不同鍛造工藝特點(diǎn)主要介紹了以下幾種潤(rùn)滑劑的使用情況。 1、純鈦、鈦合金開(kāi)坯鍛造工藝用自剝型防護(hù)涂料 鈦合金作為新型的結(jié)構(gòu)材料，用量越來(lái)越大。在鈦合金開(kāi)坯鍛造工藝中由于長(zhǎng)時(shí)間加熱，鈦合金表面發(fā)生氧化反應(yīng)，可造成2%-3%的金屬損失。為此，該涂層涂覆工藝簡(jiǎn)單；保護(hù)效果顯著，節(jié)約金屬；改善了毛坯的成形性能，減少加熱次數(shù)；提高金屬的表面質(zhì)量；更重要的是由于該涂料具有鍛造自剝的功能，鍛件

12、微冷卻后，剝落速度較快，也沒(méi)有金屬的二次氧化現(xiàn)象，省去許多涂料保護(hù)后的后期處理工序，更大的提高了生產(chǎn)率；對(duì)鈦屑的污染減小，增大了回收利用。 使用方法：將金屬除油處理，涂覆涂層厚度約為20m，干燥后加熱。爐溫升到1000（純鈦）時(shí)（鈦合金的加熱溫度1150-1200），保溫8-10小時(shí)，出爐鍛造，在鍛造過(guò)程中涂層自動(dòng)剝落。 純鈦、鈦合金開(kāi)坯鍛造工藝用自剝型防護(hù)涂料對(duì)在高溫條件下（1000保溫8小時(shí) 1200保溫8小時(shí)）對(duì)鈦合金具有很好的保護(hù)及自剝性，在降溫狀態(tài)下的基體不會(huì)造成二次氧化。提高了涂料的自剝性能，降低了污染層的氧含量，可防止氧化層和吸氫層的產(chǎn)生，提高鈦屑的回收利用率，顯示非常良好的實(shí)用

13、前景。 2、不銹鋼大葉片精鍛潤(rùn)滑劑 隨著鍛件金屬材料利用率提高的要求，精密鍛造工藝越來(lái)越受到重視。不銹鋼葉片的制造由原來(lái)的模鍛逐漸向精密鍛造發(fā)展，但高溫氧化嚴(yán)重的普通鋼材精鍛用玻璃防護(hù)潤(rùn)滑劑的研發(fā)有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度。大鍛件的生產(chǎn)特點(diǎn)是工件大，加熱時(shí)間長(zhǎng)，主要應(yīng)解決的是防氧化，減少材料損失的問(wèn)題。潤(rùn)滑劑，滿(mǎn)足了不銹鋼在空氣爐、油爐中加熱下的防氧化要求，同時(shí)在鍛造過(guò)程中有較好潤(rùn)滑性能，保證產(chǎn)品的精度和表面質(zhì)量。滿(mǎn)足了不銹鋼在空氣爐、油爐中加熱下的不銹鋼精鍛葉片防氧化要求，同時(shí)在鍛造過(guò)程中有較好潤(rùn)滑性能，保證產(chǎn)品的精度和表面質(zhì)量。 3、鈦合金、高溫合金模鍛工藝用潤(rùn)滑劑 鈦合金、高溫合金模鍛工藝用玻璃防護(hù)潤(rùn)滑劑的產(chǎn)品已經(jīng)很成熟，現(xiàn)在普遍應(yīng)用的是ti5(fr5)、ti6(fr6) 、ti1（bjd-1）、sa35 (fr35).，在鍛造過(guò)程中起到防氧化、防吸氫、防止元素貧化、潤(rùn)滑和絕熱作用。 4、鈦合金熱