CN105439526B

CN105439526B - 钢管热挤压用玻璃润滑垫的制作方法

Info

Publication number: CN105439526B
Application number: CN201410389679.8A
Authority: CN
Inventors: 范永革; 陈久锋; 龚张耀
Original assignee: Baosteel Special Steel Co Ltd
Current assignee: Baowu Special Metallurgy Co Ltd
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2017-11-03
Anticipated expiration: 2034-08-08
Also published as: CN105439526A

Abstract

钢管热挤压用玻璃润滑垫的制作方法，其包括如下步骤：1)玻璃粉粒度组成为：20～40目，30～50％；40～60目，30～50％；60～80目，10～30％；2)采用水玻璃做玻璃粉成型时的粘结剂，玻璃粉与水玻璃重量比为100:1～3；3)将玻璃粉与水玻璃的混合物放入成型模具中成型，成型时不用压力或采用不超过100kPa的成型压力；4)将CO₂充入成型模具型腔中，使CO₂渗入混合物中，每升玻璃粉与水玻璃的混合物的气体流量为0.1～5L/min，充气时间10～100秒。本发明方法可以使玻璃润滑垫在制作过程中在成型模具中强化，具备一定的强度，使移动过程中玻璃润滑垫不易破碎，同时还可解决具有局部复杂结构的玻璃润滑垫难以成型问题。

Description

钢管热挤压用玻璃润滑垫的制作方法

技术领域

本发明涉及钢管热挤压润滑技术，特别涉及钢管热挤压用玻璃润滑垫的制作方法。

背景技术

玻璃润滑技术被广泛应用于钢的热挤压。钢的热挤压过程温度高、速度快，对润滑剂的要求高，除了保证良好的润滑效果外，还应该有隔热以避免工模具过热而显著降低寿命的作用。玻璃润滑剂能很好的满足钢的热挤压润滑和保护工模具的特殊要求。玻璃润滑剂在使用时，通常有两种方式：

第一种是粉状玻璃直接在高温金属上涂覆，由坯料表面的高温将粉状玻璃加热熔融，进而粘附在坯料表面。这种方式通常用于坯料内外表面的润滑；

第二种是将粉状玻璃润滑剂预先压制成一定形状的玻璃润滑垫，在挤压前放置在模具型腔中，在金属变形时由金属的表面高温将玻璃润滑垫表面逐步熔融，起着良好的润滑作用。

第二种方式是预先做成特殊形状的固态形状的预制垫。通常是用于表面积变化比较大的坯料外表面润滑。坯料外表面粉状涂覆的润滑剂由于受到涂覆厚度以及涂覆后运输过程中的剥落，难以满足外表面大量的润滑剂用量的需求。采用预制玻璃润滑垫后，将玻璃润滑垫放置在挤压坯料前端，坯料在变形时，将玻璃润滑垫逐步熔化，并稳定地流向变形区的模具表面，确保变形剧烈的挤压模区域能得到足够的润滑剂供应。

目前玻璃润滑垫的制作方法是采用粉状玻璃与适量的粘合剂(通常是采用水玻璃)充分混合后，将一定量的混合物放入成型模具中，在一定的压力下压制成型。然后将成型后的玻璃润滑垫放置在一定温度下烘烤、干燥。使其具备一定强度，确保在运输和使用过程中不易破碎。

玻璃润滑垫的成型制作是目前的一个较大的难题。根据玻璃润滑垫的工作特性，要求成型后的玻璃润滑垫在保证强度的情况下尽可能具有较大的空隙率，以便在烘烤和干燥时能保证充分干燥，使之在工作时能形成连续的、稳定的润滑剂薄膜。因而在成型过程中使用的压力很小，使玻璃润滑垫内的孔隙能尽可能多地保留下来。这造成成型后的玻璃润滑垫强度很低，甚至有局部厚度较薄的玻璃润滑垫还很难成型，成型后从模具中取出也非常困难。这导致玻璃润滑垫成型难度加大，降低了成型率，成型率大约为70～80％。成型失败的废料在进行二次使用时，通常需要加入更多的粘结剂，使得润滑效果变差。为了提高成型率，通常都采用加大成型压力或者增加粘结剂的用量，使玻璃润滑垫变得致密，硬度提高，这种方法使润滑效果劣化。

玻璃润滑剂在钢挤压过程中得到广泛的应用，关于玻璃润滑剂及其在钢及钛合金挤压领域内有较多的专利。

中国专利号CN200910261473.6公开的“垂直挤压大口径厚壁无缝钢管制造方法”，其使用玻璃润滑剂作为钢热挤压的润滑剂；

中国专利号CN02132632.0公开的“一种高温合金管材热挤压专用玻璃润滑剂制备及应用”，其为一种用于高温合金管材热挤压专用玻璃润滑剂；徐志国在“玻璃润滑剂”(中国专利号CN200410054038.3)中公布了一种用于超长的不锈钢坯热穿孔加工的玻璃润滑剂；常荣波在“使用玻璃粉作为钛及钛合金型材挤压专用润滑剂的生产工艺”(中国专利号CN200810231848.X)中公布了采用玻璃粉作为钛及钛合金型材挤压专用润滑剂的生产工艺；单德彬；徐文臣等在“一种用于γ-TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂及其制备方法”(中国专利号CN200910071616.7)中公布了一种用于γ-TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂及其制备方法，解决了现有润滑剂存在润湿性差、对挤压棒材的初始挤压温度控制要求过于严格，导致挤压得到的棒材粗细不均、挤压棒材表面出现裂纹甚至断裂、挤压力大以致浪费能源的问题。段素杰；陈培良等在“新型不锈钢挤管玻璃润滑剂”(中国专利号CN201110115128.9)中公布了一种不锈钢挤管玻璃润滑剂。这些专利主要表现为玻璃润滑剂的化学配方及其粉体状态的应用，未涉及玻璃润滑垫成型领域。

关于玻璃润滑垫的使用方面，中国专利号CN200610046143.1公开的“一种合金管材热挤压方法和挤压模具”中提及采用玻璃润滑垫作为合金管材热挤压的润滑，但未涉及玻璃润滑垫的制作过程。

中国专利号CN200910261474.0公开的“玻璃润滑垫及制备方法”中公布了采用加入拉筋的方式，使其形成了一个“井”字形的拉筋网，增加了强度。尤其在拉筋上系扣，起到了钉扎作用，有效将玻璃润滑垫拉在一起，防止了安放过程中玻璃润滑垫因受力而破碎。但该方法实施不方便，固定用的拉绳在对于表面质量要求较高的不锈钢挤压时对表面质量有一定影响，适合于大型挤压机用于挤压碳钢或合金钢的热挤压过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢管热挤压用玻璃润滑垫的制作方法，可以使玻璃润滑垫在制作过程中，在成型模具中强化，具备一定的强度，使移动过程中玻璃润滑垫不易破碎，同时还可以解决具有局部复杂结构的玻璃润滑垫难以成型问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

钢管热挤压用玻璃润滑垫的制作方法，其包括如下步骤：

1)玻璃粉粒度组成为：20～40目，30～50％；40～60目，30～50％；60～80目，10～30％；

2)采用水玻璃做玻璃粉成型时的粘结剂，玻璃粉与水玻璃重量比为100:1～3；

3)将玻璃粉与水玻璃的混合物放入成型模具中成型，成型时不用压力或采用不超过100kPa的成型压力；

4)将CO₂充入成型模具型腔中，使CO₂渗入混合物中，每升玻璃粉与水玻璃的混合物的气体流量为0.1～5L/min，充气时间10～100秒。

进一步，所述的成型模具包括上、下模；上模为环形，下模设置于上模内底部，形成型腔；下模上均匀开设若干透气孔。

又，玻璃润滑垫成型过程如下：将混合好的玻璃粉与水玻璃的混合物倒入成型模具中，将玻璃粉与水玻璃的混合物均匀填充在模具中，并将上表面刮平；将一带气管的充气罩盖在玻璃润滑垫上，打开CO₂送气阀向充气罩内模具吹气；取下充气罩，将下模顶起，将玻璃润滑垫取出。

在本发明方法中：

水玻璃是硅酸钠的俗称，当充入型腔的二氧化碳与均匀粘附在玻璃粉颗粒表面上的硅酸钠接触后产生如下反应：

Na₂SiO₃+CO₂+H₂O＝H₂SiO₃↓+Na₂CO₃

反应过程消耗了部分玻璃润滑垫中的水分，并产生硅酸沉淀使玻璃粉颗粒之间通过粘结起来。从而使成型后的玻璃润滑垫具有一定的强度。

为了确保成型后的玻璃润滑垫内部外都能与二氧化碳气体接触而硬化，模腔内的玻璃粉颗粒之间须保留一定的空隙率，因而对玻璃粉颗粒的粒径配比就有一定的要求。如果玻璃粉颗粒太细，则堆积密度较大，且需要添加的粘结剂的量也较大，颗粒与颗粒之间基本被粘结剂填充造成空隙率低，不容易满足内部固化的要求；如果玻璃粉的粒径过大，尽管堆积密度较低，空隙率也较大，但在使用过程中由于粗颗粒的存在使得润滑剂的瞬熔性下降，对润滑效果不利。因此，对用于制造玻璃润滑垫用的粉的粒径配比有较严格的要求。

为了保证玻璃润滑垫内部的空隙率，除了确保玻璃粉末粒径满足一定配比的条件之外，成型时的压力选择也十分重要。在成型后垫的内部强度较低的情况下，为了确保成型率，一般需采用较大压力，使玻璃粉在型腔内流动填充、粉末断裂等过程，使粉末之间有足够的机械咬合，以增加垫的强度。但这种方法使玻璃润滑垫内空隙率迅速降低，垫变得致密。这不但使得在干燥过程中内部水分很难挥发，而且使得在挤压过程中，玻璃润滑垫难以变形以适应与金属表面充分接触的要求，也使得玻璃润滑垫的瞬熔性降低，从而降低了润滑质量。

采用本发明方法后，使得成型过程变得简单，对于简单形状的玻璃润滑垫可以采用自然堆积的方式填充模腔，对于有复杂结构的玻璃润滑垫，只需要采用不超过100KPa的单位成型压力就可以满足要求。

本发明的有益效果：

本发明规定了采用一定粒度配比的玻璃粉，可以使得玻璃粉在成型后内部保留足够的空隙率，在通入CO₂气体时，能使气体进入到成型体内部，保证内部也能充分硬化，并在后续烘干时，内部能均匀干燥，并在使用时，使得高温气体和熔融玻璃液能流入空隙中，改善玻璃润滑垫的瞬熔性，确保润滑质量。

玻璃润滑垫成型后，由于强度很低，在从模腔里取出时非常容易发生破碎。本发明是在玻璃粉与水玻璃混合物在模腔中成型后，向模腔内充入CO₂气体，使成型后的玻璃润滑垫内外都得到强化，便于从模具中取出。采用这种方法还可以制作具有较为复杂形状的玻璃润滑垫，可以解决强度较为薄弱的部分的成型问题。

采用本发明的方法，可以确保成型后的玻璃润滑垫在具有一定强度的条件下具有最大的疏松特性，可以有效改善热挤压材的润滑条件，提高产品质量，同时确保玻璃润滑垫成型后在脱模、储存和运输过程中的完整性，其成型率由70％～80％提高到95％以上。

附图说明

图1为本发明方法中模具的剖视图。

图2为本发明方法中玻璃润滑垫成型的示意图。

图3为本发明异型热挤压玻璃润滑垫成型的示意图。

图4为本发明异型热挤压玻璃润滑垫成型的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明方法作进一步说明。

实施例1：实心圆柱形玻璃润滑垫的制作

参见图1、图2，将粒度配比为38％(20～40目)、45％(40～60目)和17％60～80目)的玻璃粉1kg与20g水玻璃在立式搅拌器中强力搅拌5分钟；在下模2底部铺上透气性薄纸，下模2上均匀开设若干透气孔21；将混合好的玻璃粉与水玻璃的混合物倒入上、下模1、2组成的成型模具中，用刮板将玻璃粉与水玻璃的混合物均匀填充在成型模具中，并将上表面刮平；将一带气管3的充气罩4盖在玻璃润滑垫上，打开CO₂送气阀5，向模具内吹气15秒；取下充气罩4；将下模2顶起，将玻璃润滑垫100取出；通过后续的烘干后可用于异型材挤压。这种方法可使玻璃润滑垫的制作成功率达到99％以上。并使挤压材表面质量得到改善。

实例二：异型玻璃润滑垫的制作

将粒度配比为38％(20～40目)、45％(40～60目)和17％60～80目)的玻璃粉1kg与20g水玻璃在立式搅拌器中强力搅拌5分钟。玻璃润滑垫成型模具如图3、4所示。将混合好的玻璃粉与水玻璃的混合物倒入模具中，用刮板将玻璃粉与水玻璃的混合物均匀填充在成型模具中，并将上表面刮平。将上模1’平放入成型模具中，用压力机或人工方式将上模1’压入模具，使玻璃润滑垫100成型。取出上模1’，将一带气管的充气罩盖在玻璃润滑垫上，打开CO₂送气阀，向成型模具内吹气15秒。取下充气罩。将下模2’顶起，将玻璃润滑垫取出。通过后续的烘干后可用于管材挤压。这种方法可使玻璃润滑垫边部较薄部分具有较好的强度，制作成功率达到98％以上，并使挤压材表面质量得到改善。

Claims

1.钢管热挤压用玻璃润滑垫的制作方法，其特征是，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的钢管热挤压用玻璃润滑垫的制作方法，其特征是，所述的成型模具包括上、下模；上模为环形，下模设置于上模内底部，形成型腔，下模上均匀开设若干透气孔。

3.如权利要求1所述的钢管热挤压用玻璃润滑垫的制作方法，其特征是，玻璃润滑垫成型过程如下：将混合好的玻璃粉与水玻璃的混合物倒入成型模具中，将玻璃粉与水玻璃的混合物均匀填充在模具中，并将上表面刮平；将一带气管的充气罩盖在玻璃润滑垫上，打开CO₂送气阀向充气罩内模具吹气；取下充气罩，将下模顶起，将玻璃润滑垫取出。