CS244118B2

CS244118B2 - Lubricating agent suitable for application during forging

Info

Publication number: CS244118B2
Application number: CS826396A
Authority: CS
Inventors: Terry L Kratzer
Original assignee: Acheson Ind Inc
Priority date: 1981-09-03
Filing date: 1982-09-02
Publication date: 1986-07-17
Also published as: BR8205154A; CA1187070A; AU548966B2; JPS6212960B2; DE3267300D1; EP0074723B1; MX162291A; JPS5852395A; AU8749582A; CS639682A2; ATE16402T1; EP0074723A1; US4401579A

Description

(54) Mazací prostředek vhodný pro použití při kování

Mazací prostředek obsahuje 3 až 50 % hmotnostních reakčního produktu kyseliny fumarové a hydroxidu alkalického kovu nebo kovu alkalických zemin o hodnotě pH v rozmezí od 4,0 do 8,5, a dále minimálně 0,2 % ež 5 % hmotnostních zahuštovacího organického činidla, které je dispergova* telné ve vodě, přičemž zbytek tvoří voda. Prostředek může dále obsahovat konzervační činidlo v množství až 1 % hmotnostní. V tomto prostředku mohou být přítomny rovněž i další přídavné látky jako povrchově aktivní činidla, dispergační činidla, barvivé, inhibitory koroze, stnáčecí činidle a podobně.

4-4 И 8 •Vynález se týká mazacího prostředku, který je vhodný pro použití při kování.

Dosavadní stav techniky je možno shrnout do následujících odkazů, které se týkají různých mazacích prostředků: patenty Spojených států amerických δ. 3 983 042, autoři Jein a kol.i č. 2 937 993, autoři Pattenden a kol.; δ. 2 940 930, autoři Pattenden a kol.; δ. 2 898 29b, autoři Pattenden a kol.; δ. 3 985 662, autoři Campbell a kol.,· č. 2 349 817, autoři Ferrington a kol.; δ. 3 929 651, autoři Murraya kol.; δ. 3 507 791, autoři Teeter a kol.; δ. 3 375 193, autoři Ruzza a kol.; δ. 3 313 729, autor Clesson; č. 2 921 874, autor Kubie; δ. 2 735 814, autoři Hodson Sr. a kol.; dále publikovaná patentová přihláška Velké Británie δ. 2 046 298A, patent Velké Britanie δ. 856 924 e patent Velké Británie δ. 995 708.

Vzhledem к tomu, že používání mazacích prostředků ne bázi oleje, které byly používány pro zpracovávání kovů kováním za horka, vedlo к problémům se znečišťováním životního prostředí а к ekologickým následkům, směřoval v tomto oboru v posledních letech к vynalezení vhodnějších mazacích prostředků vhodných pro kování, které by byly na bázi vody. Dřívější snahy o vývoj takovýchto prostředků na bázi vod vedly к vynalezení prostředků obsahujících grafit, hlinité minerály, oxidy železa a další látky, jako například disulfid molybdenu, ovšem tyto mazací prostředky nebyly uspokojivé hned z několika důvodů. Například je možno uvést, že selhávaly při mazání kovací zápustky za provozních podmínek, nebol vzhledem к přítomnosti vody v těchto mazacích prostředcích nedocházelo к dostatečnému smáčení povrchu kovových kusů.

Vzhledem к výše uvedenému je hlavním cílem vynálezu navrhnout nový mazací prostředek na bázi vody, který by byl vhodný jako mazací materiál při různých druzích kovacích postupů. S tím souvisí i postup při kování, při kterém se používá tohoto mazacího prostředku.

Podstata mazacího prostředku podle uvedeného vynálezu spočívá v tom, že sestává ze 3 až 50 % hmotnostních raakčního produktu kyseliny fumarové a hydroxidu alkalického kovu nebo hydroxidu kovu alkalických zemin o hodnotě pH v rozmezí od 4,0 do 8,5 a dále z minimálně 0,2 % až 5 % hmotnostních organického zahušlovacího činidla, které je dispergovatelné ve vodě, přičemž zbytek tvoří voda.

Výhodou tohoto mazacího prostředku podle vynálezu je výborná adheze a smáčení kovací zápustky a kromě toho nedochází к ekologickým problémům. Dále se při výrobě tohoto mazacího prostředku využívá levných výchozích surovin, které jsou snadno dostupné.

Ve výhodném provedení tohoto mazacího prostředku je uvedeným hydroxidem alkalického kovu hydroxid sodný a uvedeivo zahušlovacím činidlem je hydroxyetylcelulóza.

Dále je výhodné^ jestliže mazací prostředek podle uvedeného vynálezu obsahuje kromě uvedených složek ještě konzervační činidlo v množství až 1 % hmotnostní.

/ obzvláště výhodném provedení je mazací prostředek podle uvedeného vynálezu tvořený 22 % hmotnostními reakčního produktu kyseliny fumarové a hydroxidu sodného, dále hydroxyetylcelulózou v množství 0,8 % hmotnostních a konzervačním činidlem v množství 0,15 % hmotnostních, přičemž zbytek tvoří voda.

Mazací prostředek podle uvedeného vynálezu se jednoduše připraví tak, že se kyselina fumarová v množství v rozmezí od asi 2 % do asi 30 % hmotnostních uvede do reakce s hydroxidem alkalického kovu nebo hydroxidem kovu alkalických zemin v množství od asi 1 % do asi 20 % hmotnostních, načež se přidá organické zahušlovací činidlo dispergovetelné ve vodě v množství v rozmezí od asi 0,2 % do asi 5 % hmotnostních, a konzervační prostředek v množství v rozmezí od 0 do 1 % hmotnostního, přičemž zbytek tvoří voda.

Při postupu kování se použije účinného množství výše uvedeného prostředku v kovací zápustce, přičemž potom se uzavře zápustka za účelem vykování kovového kusu, dále se zápustka otevře a vyjme se výkovek.

Z výše uvedeného je patrné, že mazací prostředek podle uvedeného vynálezu je tvořen vodným roztokem nebo disperzí, ve kterých je hlavním mazacím činidlem sůl kyseliny fumarové, přičemž tato sůl rovněž funguje jako prostředek podporující uvolňování výkovku.

V mazacím prostředku podle uvedeného vynálezu je rovněž možno používat další přídavné látky, jako Jsou napříklr rganická zahušťovací činidla, konzervační přísady, povrchově aktivní činidla, další jí látky, suspendační činidla, dispergační činidla, smáčecí činidla, inhibitory koi -e, pigmenty, barviva a podobné jiné látky.

Mazací prostředek na bázi vody podle uvedeného vynálezu, tak jak byl shora popsán, obsahuje hydroxid alkalického kovu nebo hydroxid kovu alkalické zeminy v množství, které obvykle dostačuje к převedení kyseliny fumarové na formu soli. Ve výhódném provedení podle uvedeného vynálezu se používá hydroxidu sodného, jak již bylo uvedeno. Teto látka může být použité ve formě částeček, které jsou obvykle dostupné, nebo může být tento hydroxid přidáván ve formě vodného roztoku.

V mazacím prostředku podle uvedeného vynálezu může být rovněž přítomen případně i grafit, přičemž v případech, kdy se tato látka použije, pohybuje se množství tohoto grafitu v konečném prostředku v rozmezí od asi 3 % do asi 2C % hmotnostních. Grafit ye formě jemných částeček, který je vhodný pro tento účel, je běžně dostupný a dodávaný na trh mnoha různými výrobci. V případě, že se do mazacího prostředku podle vynálezu přidává grafit nebo jiné látky nerozpustné ve vodě, potom je vhodné rovněž přidat do tohoto prostředku povrchově aktivní činidlo.

Organické zahušťovací činidlo, které se rovněž používá v mazacím prostředku podle vynálezu, se vybere ze skupiny zahrnující v podstatě ve vodě dispergovatelné modifikované celulozové sloučeniny, jako jsou metylceluloza, eterová celulóza rozpustná ve vodě, sodná sůl karboxymetylcelulozy, amonná sůl karboxyetylcelulozy, hydroxymetylcelulóza, hydroxyetylceluloze, karboxypropylceluloza. Vhodnými zahušťovacími činidly jsou kasein a algináty, jako je například alginát sodný. Dalším zahušťovacím činidlem je bentonit.

Dalšími vhodnými zahušťovacími Činidly jsou polymetakryláty, pólyvinylalkohol, škrob, Želatina, akáciová klovatina a polysacharidy.

Ve výhodném provedení podle uvedeného vynálezu se jako zahušťovacího činidla používá hydroxyetylcelulózy, jak již bylo uvedeno (jako je například Natrosol 250 HR a 250 HHR).

Zahušťovací činidlo je přítomno v mazacím prostředku podle uvedeného vynálezu v koncentraci pohybující se v rozmezí od asi 0,2 % do asi 5 % hmotnostních.

Tato zahušťovací činidla působí při rozpouštění ostatních složek mazací směsi a napomáhají zvýšené adhezi a smáčení mazacího prostředku ne povrchu zápustky s nebo zpracovávání kovového materiálu.

Rovněž je možno výhodně použít povrchově aktivních činidel (jako jsou například detergenty, smáčecí činidla a dispergační Činidla), přičemž tato činidla napomáhají ve vodném prostředí ke smáčení povrchu zápustky а к dispergování a suspendování složek nerozpustných ve vodě, jako je například grafit, а к rovnoměrnému rozprostření mazacího prostředku na vykonávaných kusech a v kovací zápustce. Tato smáčecí činidla, dispergační činidla, emulgační Činidla a prostředky к rovnoměrnému rozprostření látek pro tyto vodné systémy jsou běžně známé.

Jako například těchto smáčecích a dispergačních činidel je možno uvést: sodné soli v

aulfonovených nBf.telenových kondenzátů.(Blancol, vyráběný firmou GAF Corp·), polyoxyetylenové deriváty sopbátronootearátu o mooekulové hmootooti asi 1 300 (Tween 60), polyoxyetylenserbátronoooeát (Tween 80), asrbčtmooosteeapčt (Spán 60), oxyetylennonylfenol (Tergitol №X, což je přibližně tmět Jednoho molu o^y etylenu na mol nonnlfenolu), polyojqytylen(TerpjitoX №14, což Je tmět tvořená přibližně 14 moly exyetyl.énu na mol nonylfenolu), polyoχretyléonorolfenol (Tergitol №35, což Je tmět tvořená přibližně 35 moly oxy etylenu na mol oonolfenolu), 8ulfatovaný ricinový olej, θlkl^apllsulfooátl G), polyoxypropylénilykol (PIupooíc L62), a mastné alkanolamidy (Emc^o^l 5Ю0Т). Rovněž Je možno ovSem pouužt dalších podobných povrchově aktivních činidel nebo t^čench prostředků.

Za účelem dosažení rovnoměrné tloušiky mazacího prottředku Je možno použít tl^oučenin ^rovnomě^^ících rozprostření maaadla, přídavných do mazacího prostředku, přičemž te pomocí těchto tloučenin eliminuje zátah toho, kdo používá tohoto mazacího prostředkuj vytv^í te hladký rovnoměrný povrch mazacího prostředku. Jako příklad těchto tl^oučenin Je možno pouužt kapboχ/metylcceulóza, glycerin a .θ^^ο^^οΙ.

Ve výhodném provedení te používá koncentrace povrchově aktivních činidel v mzzecžm prostředku podle vynálezu v rozmezí od ati 0,5 do 2,0 % hmooncotnžch.

V případě' provádění obtížných kovacích postupů, které Jtou utkutečňovány za velmi, vytokých tlaků, Je někdy vhodné pouuž-t Ε. P, aditivních látek, Jako Je například ditulfid molybdenenu a molybdenan todný,

V meazcím^protře^u podle vynálezu Je rovněž možno z^tenz! vrtacích provoz- ních prostředků, které te poušžvaJí ke zvýšení mazacž 8chspnosti a které dále působí Jako odlučovací činidle a nepo^áá^aa:! při chlazení kovací zápustky tím, že působí Jako izolátor. NeerozšířeněJším mBaeriálem Je v tomto tměru grafit. Ji rými vhodnými maateiúly, které mohou být použity pro tento účel v mazzcžch prostředcích podle vynálezu, Jtou matek, uhličitan vápenatý, tlUa a uhaičitao hořečnatý. Rovněž Je možno pouužt anorganických tolí, Jako Je například dusitan todný, dusičnan todný z podobné další látky, a organické to li, Jako Jtou například acetát amooný, citrát amonný a podobné další látky. V mezzacích prostředcích podle vynálezu Je rovněž možno případně pouužt inhibitorů koroze..Rovněž Je možno v mazcích prostředcích podle vynálezu případně pouužt dezinfekčních látek v případech, kdy to Je nutné k zabránění moUení h^l^tt^e^i.í ve vodných tyttémech během tradování a dopravování koncentrovaných vodných tyttémů a během tkladování zředěných roztoků v zátobních tancích. Vioddými'dezinfekčními prs8třθdkl Jtou :

- tmět obsalhuící 68 % ektovní tložky, kterou Je 1-(3-calsrθlLlL)-3,5,7-trazzz-1-ezsniaelameOθnchaorid C.H.с^(СН-СНСНС1)СС , dále 32 % inertního nosiče, (25 % hydrogenuhličitanu todného a 8 % chráněných 8Lsžet), přičemž tato tmět Je známa pod označením Dooriici 75, viz ChemiccX Abstrzct Service No.4080-31-3), aotiiikrsbiáloí prostředek používaný Jako ochranná látka, přičemž aktivní tložka Je rovněž známá Jako 3,5,7-triazz-1-azooiatp£c^lkls[3,3^,-,1^3,7J ^lě^tan^{, -}-⁽3-calsr-2-ppsper^nl) chlorid

- tmět obealhuící 78 % aktivní 8lsžty, kterou Je aexa^h^rllOs1,2,Зз-rC8(2-aldrsxyleyl)-S-tpCazio, a 22 % inertního nosiče, kterým Je hydrogieouaiδitao todný. Akkivní látka

Je rovněž známa pod označením 1 ,3,5-triazin-1 ,3,5-[2H,44,6H]-trietanol Η^^Ν^Ο^. Teto tmět Je známa pod..označením Grotan (výrobek firay Sterling Drug lne., Lehn and Frank In^i^utt^iel Productt Divišion), přičemž te Jedná o Ιω^θγΙ^Ιοζ prostředek te širokou působišti,

- tmět obsa^nuící 40% vodný roztok 2-pyridiotioL-1-sxil todný H^C^NOO.Na. Jedná te o bakteri^^í a fungicidní prs8třelek známý podoznačením Ommain todný.

Koooce0гace dezinfekčních prottředků Je v mazacím ρps8tředku podle vynálezu výhodně asi 0,1 % hro0nostního.

vynálezu se obvykle dodávají v koncentrov případech obtížně proveditelných kovacích ostatních méně obtížně proveditelných kovaprostředky zředit vodou a přizpůsobit se tak

Vodné mazací prostředky p » uvedeného vané formě. Tyto mazací prostředky mohou být postupů použity v koncentrovaných formách. V cích postupech je možno koncentrované mazací potřebám nutným při kování. Stupeň zředění je možno stanovit pro daný postup pouze na základě použitého kovacího tlaku, jenž se vyvine na daný zpracovávaný kus materiálu. Uspokojivých výsledků při kování je možno dosáhnout s mazacími prostředky vzniklými ředěním 1 dílu koncentrovaného mazacího prostředku podle vynálezu s 10 až 15 díly vody.

I přesto, že uvedené prostředky podle vynálezu byly vyvinuty hlavně pro postupy i při tlaku, vytladosahuje na povrch kování za tepla, je možno těchto nových mazacích prostředků s úspěchem použít jiných postupech tváření kovů, jako jsou například postupy tažení, tváření za čování, tažení drátů a další postupy, při kterých teplota zpracovávaného kusu přinejmenším asi 425 °C. Výhodně se mazací prostředky podle vynálezu aplikují kovací zápustky nebo na povrch zpracovávaného kusu postřikem, ale je možno rovněž použít při aplikování tody.

těchto mazacích prostředků i natírání, ponořování a podobné jiné mese pro mazací prostředky podle .vynálezu používá grafit, potom je výhodné fumarovou a hydroxid alkalického kovu před přidáním grafitu a orgaV případě, že rozpustit kyselinu nického zahušíovecího činidle. Povrchově aktivní činidla, jeko jsou například dispergační činidla, smáčecí činidla a emulgační činidla, je možno přidat před přídavkem grafitu a organického zahušíovadla.

Za účelem dalěího bližšího ilustrování mazacího prostředku podle vynálezu budou v dalším uvedeny praktické příklady provedení. Je ovšem samozřejmé, že tyto příklady jsou zde uvedeny pouze ilustrativně, přičemž nijak neomezují rozsah uvedeného vynálezu.

Příklad 1

Podle tohoto příkladu provedení obsahuje mazací prostředek podle vynálezu následující složky:

kyseliny fumarová	13,10· %. . hmot.
hydroxid sodný (76 %), pecičky	9,20 % hmot.
organické zahušlovadlo +	1,00% hmot.
barvivo	0,01 % hmot.
dezⁱn^fekčn^{í p}rostře^de^k	0,05 % hmot.
voda	tvoří zbytek

Poznámka:

^+hydroxyet^ylce^lu^loza ⁽Natroso^l 25^{0 HR)} +⁺antimikrobiální prostředek obsahující 68% aktivní složky -triaza-1-azoniaedemantenchlorid CgH^N^CHgCHCHCDCl) a 32 (25 % hydrogenuhliěitanu sodného a 8 % chráněných složek), známý pod'označením Dowicil 75 viz Chemicel Abstrect Service No. 4080-31-3· (1-(3-chlorallyl)-3,5,7% inertního nosiče

Příprava tohoto prostředku probíhá tak, že se nejdříve do vhodného ocelového korozivoda. Potom se přidá hydroxid alkalického kovu a míchá se s obsahydroxid rozpustí. Dále se přidá kyselina fumarová za míchání látky. Hodnota pH se potom upraví na 7,0 až 8,5 přídavkem hydroxidu kyseliny fumarové. V dalším se přidá barvivo a organické zahušíovzdorného tanku vloží hem tak dlouho, až se až do rozpuštění této alkalického kovu nebo vadlo a se směsí se opět míchá tak dlouho, ež dojde k rozpuštění přítomných látek. Nakonec se přidá dezinfekční prostředek.

prostředek podle tohoto příkladu obsahuje následující složky

Příklad 2

kyselina fumarová	11,0	% hmot.
hydroxid sodný (76 %), pecičky	7,7	* hmot.
grafitový práSek	12,0	% hm^o,.
organické zahušlovadlo +	1,0	% hmot.
dispergační činidlo	0,5	% hmot.
dezinfekční prostředek	0,01	% hmot.
voda	tvoří	zbytek

Poznámka:

⁺hyroxyeeylceljlózz (Natrosol 250 HHR) +⁺enionaktivní povrchově aktivní činidlo, tvořené 26% vodným roztokflm_heppedecylsulfátu sodného, výrobek Niaproof 7, ++⁺Dowiiil 75 (viz příklad 7)

Postup přípravy tohoto mazacího prostředku byl stejný jako 'v příkladu 1 s tím rozdílem, že se zde přimíchalo dispergační činidlo, což bylo provedeno po přídavku grafitového práSku po úpravě hodnoty pH a před přidáním organického zehuSbovacího činidle.

Příklad 3

Mze^(^í prostředek podle tohoto příkladu obsahoval následnici složky:

sodný (krystaly) organické zahuštovadlo ⁺barvivo dezinfekční činidlo ** voda

19,0 % hmot,

1,00% hmot.

0,01 %

0,05 % hmot, tvoří zbytek

Poznámka:

++ eydroxyeeylcelulwza (Natrosol 250 HR)

Doo/icci 75 (viz příklad 1)

Postup přípravy tohoto mazacího prostředku byl proveden tak, že se do vhodného ocelového korozivzdorného tanku vložila voda a potom bylo přidáno organické zahuSÍovadlo, fumarát sodný, barvivo a dezinfekční prostředek, přičemž se směs míchala až do vytvoření stejnorodé směl..

Příklad 4

Mz8cí prostředek podle tohoto příkladu sestával z následnících složek:

kyselina fumarová hydroxid vápenatý organické zahuSiovadlo ⁺barvivo dezinfekční prostředek ⁺voda % hmot.

8,4 i% hmot. 1 ,0 % hmot. 0,01.% hmot.

0,05 % hmot, tvoří zbytek

Poznámka:

+ eydroxχepylipluloza (Naarosol 250 HK) + * Doviici 7 5 (viz příklad 1 )

V

Ί mazací prostředek podle tohoto příkladu sestával z následujících složek:

Příklad 5

kyselina fumarová	13	%	hmot.
hydroxid draselný	9,1	%	hmot,
organické zahuštovadlo ⁺	1,0	%	hmot
barvivo	0,01	%	hmot,
dezinfekční činidlo ⁺⁺	0,05	%	hmot.
voda	tvoří	zbytek

Poznámka:

+ hydroxyetylcelulozs (Natrosol 250 HR) ⁺⁺ Dowicil 75 ⁽viz ^příkla^d 1).

Test kování za tepla

Při provádění tohoto testu byla kovací zápustka 2 000 tunového klikového lisu předběžně zahřáta na 260 °C. Zápustky tohoto lisu byly tvořeny třemi prostory, prostor · s rozdělováním hmoty, prostor předběžného formování a koncový prostor. V tomto zařízení nebylo použito žádných vyrážecích kolíků v zápustkovém prostoru, který měl hřídelový úhel 2°. Na zápustkový prostor byla postřikem aplikována mazací směs podle příkladu 1, zředěná pěti objemovými díly vody. Bo prvního zápustkového prostoru byl vsunut 3 kg ingot nízkouhlíkové oceli, který byl zahřát na teplotu 1 175 °C, a tento kus byl postupně vykován na samostatný díl s trojitou přírubou.

I přesto, že vynález byl popsán pomocí různých výhodných provedení, které jsou přizpůsobeny daným cílům, je zřejmé, že v provedení podle vynálezu je možno učinit další modifikace a úpravy, aniž by byl překročen rozsah uvedeného vynálezu a následující definice předmětu vynálezu. *

Claims

PŘEDMĚT VY

NÁLEZU

1, Mazací prostředek vhodný pro použití při kování, vyznačující se tím, že je tvořený 3 až 50% hmotnostními reakčního produktu kyseliny fumarové a hydroxidu alkalického kovu nebo hydroxidu kovu alkalických zemin o hodnotě pH v rozmezí od 4,0 do 8,5, a dále 0,2 % až 5 % hmotnostními organického zahuštovacího ve vodě, přičemž zbytek tvoří voda.

činidla, které je dispergovatelné
2. Mazací prostředek podle nostní konzervačního činidla.

bodu

1, vyznačující se tím, že dále obsahuje až 1 % hmot3. Mazací prostředek podle ho kovu je hydroxid sodný.

bodu vyznačující se tím, že uvedený hydroxidem alkalické4. Mazací prostředek podle činidlem je hydroxyetylcelulóza.

bodu
3, vyznačující se tím, že uvedeným zshuštovacím tím, je tvořený 22 % hmotnostními se vyznačující a hydroxidu sodného, dále hydroxyetylcelulózou že
5. Mazací prostředek podle bodu reakčního produktu kyseliny fumarové v množství 0,8 % hmotnostních a konzervačním činidlem v množství 0,15 % hmotnostních, přičemž zbytek tvoří voda.