Pierwszenstwo: 02.12.1972 (P. 159243) Zgloszenie ogloszono: 30.09.1973 Opis patentowy opublikowano: 30.06.1975 78832 KI. 7b, 9/00 MKP B21c 9/00 Twórcywynalazku: Janusz Madejski, Tadeusz Hatalak Uprawniony z patentu tymczasowego: Instytut Metalurgii Zelaza im. Stanislawa Staszica, Gliwice (Polska) Sposób zwiekszania efektywnosci smarowania technologicznego w procesach przeróbki plastycznej Przedmiotem wynalazku jest sposób zwiekszania efektywnosci smarowania technologicznego w procesach przeróbki plastycznej metali, zwlaszcza w procesach ciagnienia ze szczególnym uwzglednieniem produkcji run Zwiekszenie efektywnosci smarowania technologicznego przy przeróbce plastycznej metali sprowadza sie glównie do udoskonalenia smarów i ich dostosowywania do warunków i potrzeb technologicznych.Smary te zalicza sie do przeciwtarciowych i wymaga sie od nich, zgodnie zobowiazujacymi zasadami, stabilnosci konsystencji, zwlaszcza wobec zmian temperatury zawsze wystepujacych w strefie tarcia. Np. wartosc uzytkowa olejów smarowych ocenia sie glównie na podstawie wyników wyznaczania wskaznika lepkosci JW, natomiast smarom stalym stawia sie zasadniczy warunek, aby nie topily sie one w strefie smarowania i przestrze¬ ga sie, aby temperatura kropienia smaru byla wyzsza o co najmniej 20-30°C od maksymalnej dopuszczalnej temperatury w strefie smarowania. Konsekwencja przestrzegania tych zasad sa dotychczas stosowane sposoby zwiekszania efektywnosci smarowania technologicznego zwlaszcza w procesach ciagnienia.Sposoby te polegaja na stosowaniu nietopliwych podkladów smarowych lub nietopliwych smarów i w ten sposób eliminuje sie niebezpieczenstwo stopienia sie smaru, jakie stwarza gradient temperatury wystepujacy w tych procesach.Dazac do dalszego zwiekszania efektywnosci smarowania nadal udoskonala sie zarówno podklady smarowe jak i jakosc smaru dostosowanego do podkladu. Ze wzgledu na klopotliwe i kosztowne procesy wytwarzania podkladów smarowych zastepuje sie je w okreslonych przypadkach, nietopliwymi smarami stalymi, dodawa¬ nymi zazwyczaj w ilosci do 80% do smarów mazistych lub proszkowych o temp. kropienia 150-240°C.Dotychczas nie stwierdzono jednak, aby w ten sposób zwiekszano efektywnosc smarowania w porównaniu, z osiagana przy uzyciu nietopliwych podkladów smarowych wytwarzanych chemicznie. Ostatnio, do zwiekszania efektywnosci dzialania znanych srodków smarujacych sluza narzedzia cisnieniowe typu hydrodynamicznego, jednak bez mozliwosci wyeliminowania podkladów smarowych i smarów nietopliwych. Nawet w przypadku przeróbki stali weglowych trzeba równoczesnie stosowac podklad z dobranym do niego smarem i narzedzie cisnieniowe. *2 78832 Obecnie, efektywnosc smarowania w procesach ciagnienia zwieksza sie wiec glównie w oparciu o stoso¬ wanie podkladów smarowych lacznie z narzedziami cisnieniowymi. Sa to sposoby nie tylko zlozone lecz stwa- rztfa one równiez trudnosci przy usuwaniu pozostalosci warstwy smarujacej z powierzchni metalu. Nalezy bo- ttiam najpierw usunac pozostalosci smaru, a w nastepnej operacji — pozostalosci podkladu, przy czym zarówno ptamtalosc podkladu utrudnia calkowite usuniecie smaru jak i nawet sladowe pozostalosci smaru utrudniaja Mttrritcit podkladu.Wymianiont niedogodnosci i trudnosci eliminuje sposób wedlug wynalazku nie wymagajacy stosowania nadkladów, smarów nietoplrwych oraz narzedzi cisnieniowych. Sposób wedlug wynalazku polega na wykorzys¬ taniu procesu topnienia ciala smarujacego dla zmniejszenia tarcia w warstwie smarujacej.Istota sposobu wedlug wynalazku jest wiec dobór temperatury topnienia ciala smarujacego tak, aby temperatura ta byla wyzsza niz przy wejsciu do strefy dzialania narzedzia i nizsza niz temperatura powierzchni mttalu bezposrednio po zgniocie.W tan sposób w strefie smarowania osiaga sie przejscie ciala smarujacego z stanu stalego w stan ciekly, co umozliwia mu spelnienie podwójnej roli: podkladu smarowego do momentu calkowitego stopienia powloki (Klarujacej i smaru o zmniejszonej lepkosci od momentu zapoczatkowania topnienia. Dodatkowo pojawia sie afekt hydrostatyczny, który powieksza sie przez dobór ciala smarujacego wyrózniajacego sie wzrostem objetosci przy przechodzeniu w stan ciekly. Wzrastajace cisnienie w strefie zgniatania zapobiega przedwczesnemu calko¬ witemu stopnieniu sie warstwy smarujacej.Dobór ciala smarujacego wedlug wynalazku jest odmienny niz dotychczas stosowany co stwarza mozli¬ wosci wykorzystania surowców uznawanych za nie nadajace sie jako skladniki bazowe dla produkcji smarów.Z kolei jednak znane smary stale zarówno nietopliwe jak i maziste sa nieprzydatne dla sposobu wedlug wynalaz¬ ku. Jedynie niektóre dodatki do smarów spelniajace w nich role zagestników odpowiadaja wymaganiom objetym wynalazkiem. W sposobie wedlug wynalazku, zwlaszcza przy procesach ciagnienia, szczególnie korzystne jest wstepne nakladanie powloki ciala smarujacego. Powloke naklada sie znanymi sposobami przez zanurzanie lub natrysk poslugujac sie roztworami w latwo lotnych rozpuszczalnikach organicznych, wzglednie roztworami wodnymi, gdy cialo jest rozpuszczalne w wodzie.Ze wzgledu na bezpieczenstwo i ulatwienie pracy, szczególnie korzystne jest nakladanie powlok z srodo¬ wiska wodnego, a dla zwiekszania efektywnosci smarowania pozadane jest aby powloke nakladac z klarowanej kapieli wodnej.W wyniku przeprowadzonych badan stwierdzono ze warunek ten moze byc spelniony nawet, gdy cialo smarujace jest nierozpuszczalne w wodzie. Droga doboru emulgatora lub emulgatorów i ich stezen osiagnieto bowiem klarownosc kapieli wodnej zawierajacej nie rozpuszczalne w wodzie cialo smarujace a wiec stopien dyspersji prawie roztworu. Stwierdzono równiez, ze w niektórych przypadkach wystarczajacy jest stopien dys¬ persji zapewniajacy trwalosc zawiesiny. Jednak powloki nakladne z klarowanych kapieli wodnych nalezy uznac za szczególnie korzystne.Jako przyklad takiego wlasnie rozwiazania sluzyc moze kapiel o nastepujacym skladzie: wosk twardy najlepiej weglopochodny np. montanowy 8—16% emulgator niejonowy na przyklad produkt kondensacji tlenku etylenu z alkoholami tluszczowymi nienasyconymi i nasyconymi 1—6% emulgator jonowy na przyklad stearynian sodu lub mydlo sodowe 1—6% Kwasy tluszczowe na przyklad stearynatechn. 0—2% woda 75-89% W procesach ciagnienia rur wskazane jest stosowanie powlok o temperaturze topnienia powyzej 70?C. Stad tez wynika celowosc stosowania emulgatorów stalych zwlaszcza stearynianu sodu nie obnizajacych temperatury topnienia powloki.Klarowana kapiel wodna do wytwarzania powlok sporzadza sie przez mieszanie z woda o temp. 70—80°C jednofazowego stopu skladnika bazowego z dodatkami. Oddzielne dodawanie do wody emulgatorów a zwlaszcza stearynianu lub mydla sodowego powoduje niekorzystna mazistosc powloki.W przypadku dodawania kwasów tluszczowych, gdy zachodzi potrzeba polepszenia przyczepnosci powl¬ oki, dla uzyskania klarownosci kapieli korzystny, jest dodatek do kapieli wody amoniakalnej 20% w ilosci 0,5—1%. Powloke naklada sie z kapieli o temp. 65-80°C najprosciej przez zanurzanie na okres 3—10 min. w zaleznosci od rodzaju masy wsadu oraz temperatury kapieli.Zwiekszanie efektywnosci smarowania wedlug wynalazku uzaleznia sie od prawidlowosci dzialania powlo¬ ki smarujacej. Niezbedne jest spelnienie wymagan, które np. w procesach ciagnienia przedstawiaja sie nastepuja¬ co*78832 3 — nie stapia sie cialo smarujace, gromadzace sie przed ciagadlem z niewielkiego pozadanego nadmiaru grubosci powloki, — natomiast w stanie stopionym pozostaje przez pewien okres powloka smarujaca po przejsciu przez ciaga¬ dlo, — grubosc pozostajacej powloki po ciagnieniu wystarcza dla nastepnego ciagnienia równiez z nieznacznym nadmiarem, — nastepne ciagnienie wykonuje sie po ponownym zestaleniu sie powloki, — sila ciagnienia jest nizsza lub co najwyzej równa sile mierzonej w tym samym procesie, gdy stosuje sie najkorzystniejsze z dotychczas stosowanych zestawów podkladu i smaru, — powloka jest usuwana w najpowszech niej stosowanych kapielach odtluszczajacych.W przypadkach przeróbki gatunków stali szczególnie trudno odksztalcalnych plastycznie i przy stosowaniu duzych predkosci ciagnienia nie wyklucza sie celowosci wspóldzialania ciagadel cisnieniowych. PL PL