SU1182065A1

SU1182065A1 - Lubricant for cold plastic deformation of metals

Info

Publication number: SU1182065A1
Application number: SU823506684A
Authority: SU
Inventors: Николай Петрович Барыкин; Владимир Валентинович Латыш
Original assignee: Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1982-08-09
Filing date: 1982-08-09
Publication date: 1985-09-30

Abstract

СМАЗКА ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛОВ, содержаща кадмий и цинк, отличающа с тем, что, с целью повышени экранирук цих свойств смазки и. температурного интервала ее работоспособности , смазка дополнительно содержит никель при следуггацем соотношении компонентов, мас.%: Никель0,5-2,1 Цинк. 35-76 КадмийОстальноеLUBRICANT FOR COLD PLASTIC DEFORMATION OF METALS, containing cadmium and zinc, characterized in that, in order to improve the shielding properties of the lubricant and. the temperature range of its working capacity, the lubricant additionally contains nickel at the following ratio of components, wt%: Nickel 0.5-2.1 Zinc. 35-76 CadmiumEverything Else

Description

Изобретение относитс к обработке металлов давлением, в частности к холодной пластической деформации штамповкой, волочением, прессованием деталей и полуфабрикатов из труднодеформируемьк сталей и сплавов.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to cold plastic deformation by stamping, drawing, pressing parts and semi-finished products from hard-to-deformed steels and alloys.

Процессы холодной пластической деформации наход т широкое П1)именение при изготовлении изделий с высокой точностью. Промьшшенное освоение .процессов холодной пластической де .формации отмеченных материалов в известной степени сдерживаетс из-за отсутстви технологически приемлемых и достаточно эффективных смазок, что не позвол ет в полной мере использо вать преимущества холодной пластической деформации, особенно в случае .многооперационной холодной штамповки на высокоскоростных автоматах с точки зрени производительности,, трудоемкости и качества изделийCold plastic deformation processes are widely used in the manufacture of products with high accuracy. The industrial development of cold plastic deformation processes of marked materials is to some extent hampered by the lack of technologically acceptable and sufficiently effective lubricants, which does not allow to fully take advantage of cold plastic deformation, especially in the case of multi-operational cold forming on high-speed automatic machines. in terms of productivity, labor-intensiveness and product quality

Известно применение в качестве смазки расплава кадми при обработке резанием титана или его сплавов (1 J. It is known to use cadmium melt as a lubricant when machining titanium or its alloys (1 J.

Эффективность смазки в этом случае обусловлена избирательным воздействием жидких металлов на твердые, с точки зрени адсорбционного понижени прочности и пластичности металла при определенных схемах напр женного состо ни обработки. При использовании расплавленного кадми в качестве жидкой смазки титана или его сплавов увеличиваетс скорость резани из-за разрушени обр 1батываемого материала в зоне резани , . диспергировани стружки и ее легкого удалени . В этой св зи така смазка имеет ограниченное применение в тех-, нологии обработки давлением, так как в общем случае снижает деформируемость при штамповке вследствие адсорбционного понижени пластичности обрабатьшаемого материала. The effectiveness of the lubricant in this case is due to the selective effect of the liquid metals on the solid, from the point of view of the adsorption decrease in the strength and plasticity of the metal under certain schemes of the stress state of processing. When molten cadmium is used as a liquid lubricant of titanium or its alloys, the cutting speed is increased due to the destruction of the processed material in the cutting zone,. chip dispersion and easy removal. In this connection, this lubricant has limited application in the technology of pressure treatment, as it generally reduces the deformability during stamping due to the adsorption reduction of plasticity of the material being processed.

Наиболее близкой по составу TI достигаемому результату к предлагаемой вл етс смазка 2 дл холодной пластической деформации металлов, представл ющих собой галь ванопокрытие сплава кадми с цинком, содержащего, мас.%: цинк 26-27 и кадмий 73-74..Така смазка обеспечивает снижение усилий по сравнению с известными смазками при хол:одной пластической деформации за счет активного действи смазки на поверхностные слои деформируемого материала , низких значений коэффициента трени вследствие малого сопротивлени Деформации смазки (1,0-1, 2 кгс/мм и высокой пластичности сплава указаного состава.The closest TI in terms of composition to the proposed result is a lubricant 2 for cold plastic deformation of metals, which is a galvanized vanadic coating of cadmium-zinc alloy containing, in wt.%: Zinc 26-27 and cadmium 73-74..Tak lubricant provides a reduction stress compared to the known lubricants at the cold: one plastic deformation due to the active action of the lubricant on the surface layers of the deformable material, low values of the friction coefficient due to the low resistance of the deformation of the lubricant (1.0-1, 2 kgf / mm and High ductility of the alloy specified composition.

Однако известна смазка имеет никий уровень экранирующих свойств с точки зрени предохранени от наводораживани поверхности заготовки в процессе нанесени смазки. Это обусловливает высокую трудоемкость подготовительных операций при использовании смазки. Дл исключени вли ни наводораживани поверхности заготовку после нанесений на нее смазки нагревают до 180-200°С., выдерживают в течение 1,5-2 ч и затем медленно охлаждают. Дл восстановлени исходной мелкозернистой структуры провод т механо-термическую обработку покрыти , включающую деформирование покрыти со степенью деформации Е 20% и последуюший рекристаллизационный отжиг при 200°С. Кроме того, смазка имеет ограниченный температурный интервал работоспособности: (20-180°С), что вызывает снижение ее эффективности при значительных скорост х и степен х штамповки вследствие повьшгени уровн температуры при контакте с инструментом из-за теплового эффекта пластической деформации. Локальный, разогрев на контакте может привести к переходу известной смазки в однофазовое жидкое состо ние при температурах вьше изменению реологических свойств, и соответственно к снижению ее эффективности.However, the known lubricant has some level of shielding properties from the point of view of protection against hydrogenation of the surface of the workpiece in the process of applying lubricant. This leads to the high complexity of the preparatory operations when using a lubricant. In order to eliminate the effect of surface frizzling, the workpiece after applying lubricant to it is heated to 180–200 ° C., Held for 1.5–2 h, and then slowly cooled. To restore the original fine-grained structure, a mechanical-thermal treatment of the coating is carried out, including deforming the coating with a degree of deformation of E 20% and subsequent recrystallization annealing at 200 ° C. In addition, the lubricant has a limited temperature range: (20–180 ° C), which causes a decrease in its efficiency at considerable speeds and forgings due to a higher temperature level when in contact with the tool due to the thermal effect of plastic deformation. Local heating at the contact can lead to the transition of a known lubricant into a single-phase liquid state at temperatures higher than the change of rheological properties and, accordingly, to a decrease in its efficiency.

, Целью изобретени вл етс повышение экранирукицих свойств и температурного интервала работоспособности смазки.The object of the invention is to increase the shielding properties and temperature range of the lubricant.

Указанна цель достигаетс тем, что смазка дл холодной пластической деформации ме аллов, содержаща кадмий и цинк, дополнительно содержит никель при следуницем соотношении компонентов, мас.%;This goal is achieved by the fact that the lubricant for cold plastic deformation of methales, containing cadmium and zinc, additionally contains nickel at the following ratio of components, wt%;

Никель0,5-2,1Nickel 0.5-2.1

Цинк35-76Zinc35-76

Кадмий ОстальноеCadmium Else

Введение никел в состав смазки повышает экранирующие ее свойства с точки зрени предотвращени наводораживани поверхности заготовки при электроосаждении смазки, так ка при этом водород поглощаетс частицами никел . С другой стороны, нали чие никелевых частиц способствует измельчению зерен до значений 0,52 мкм при указанном составе компонентов и созданию структзфы, устойчивой против роста зерен при нагрев до 300°С, что обеспечивает высокий ресурс пластичности смазки (относительное удлинение 500%), малые значени сопротивлени сдвигу (3,04 ,0 МПа) и соответственно повышение температурного интервала работоспособности до ЗООС. Составы смазок представлены в табл.1 (составы № 1-6; предлагаемые; № 7 - известный). Таблица 1 Испытание смазок № 1-8 проводили при штамповке вьщавливанием. Исходные образцы диаметром 18,5 мм и длиной 18,2 мм выбраны в соответствии с технологией изготовлени одно из распространенных в машиностроени деталей крепежа - гайки, обжатой по эллипсу, размерами М 16x1,5. Испытани осуществл лись на наиболе т желонагруженном переходе, включающем водавливание цилиндрического по ска. В качестве материалов заготовок использовали конструкционную сталь ЗОХГСА с пределом текучести в исходном состо нии, равным 650 МПа. Процесс ввдавливани осуществл ли на кривошипном эксцентриковом пресс усилием 4000 кН и гидравлическом прессе ПО 440 при помощи штампа, ос нащенного измерительным блоком, вкл чающим мессдозу с наклеенными тензодатчиками , соединенными по мостовой безусилительной схеме, и осциллографом Н-700, позвол ющим осуществл ть непрерьтн5по запись усилий с относи .тзльной погрешностью, не превьш1ающей 1%. Контактные поверхности инструмента были отполированы и промьгеались ацетоном перед вьщавливанием каждого образца. Интервал рабочих температур штампа 20 - . Нанесение смазок на поверхность заготовок осуществл ли электроосаждением из электролита, имеющего сле .дующий состав, г/л; Сернокислый цинк 125-135 Сернокисльй кадмий 13-17 Сернокислый никель 3-5 Полиэтиленполиамин 225-235 . Режим электроосаждени : температура 15-25С; плотность тока 2-15 рН 8-9. Состав анодов, %: цинк 50, кадмий 50, После нанесени покрыти заготов-ки подвергались вьщавливанию при комнатной температуре на кривошипном прессе и в изотермическом штампе , нагретом до на гидравлическом прессе. Значени усилий вьщавливани и результаты исследовани макроструктуры после вьщавливани приведены в табл.2 (знак + соответствует наличию поверхностных трещин; а йнак - - их отсутствию). Составы № 7, 8 наносили на поЬерхность исходных заготовок в соответствии с известным решением Сз, причем при нанесении состава IP 7 заготовки сразу после нанесени смазки подвергались вьщавливанию, а состава 9 В поспе нанесени смазки заготовки подвергали нагреву до 180-:200°С, вццержка 2 ч дл обезводораживани поверхности заготовки. Затем в обоих случа х заготовки подвергались механо-термической обработке , включающий деформацию покрыти обжатием .на 20% с последующим отжигом при 200°С в течение Ю мин. После указанной обработки заготовки подвергались вьщавливанию и последующему исследованию поверхности . Анализ результатов, приведенных в табл. 2, показывает, что предлоенна смазка (№ 1-6), нанесенна на поверхность исходных заготовокThe introduction of nickel into the composition of the lubricant enhances its shielding properties from the point of view of preventing the hydrogenation of the surface of the workpiece during electrodeposition of the lubricant, so that the hydrogen is absorbed by the nickel particles. On the other hand, the presence of nickel particles contributes to the grinding of grains to values of 0.52 μm with the indicated composition of components and the creation of a structure that is resistant to grain growth when heated to 300 ° C, which ensures a high lubricity plasticity (relative elongation of 500%), small shear resistance values (3.04, 0 MPa) and, accordingly, an increase in the temperature range of operability up to EP. The compositions of the lubricants are presented in table 1 (compositions No. 1-6; proposed; No. 7 - known). Table 1 The test of lubricants No. 1-8 was carried out during punching. The initial samples with a diameter of 18.5 mm and a length of 18.2 mm were selected in accordance with the manufacturing technology, one of the fastener components common in machine building - a nut crimped in an ellipse, measuring 16x1.5 in size. The tests were carried out at the most volatile transition, including the installation of a cylindrical transfer. As materials of the blanks, ZOHGSA structural steel with a yield strength in the initial state of 650 MPa was used. The pressing process was carried out on a 4000 kN crank eccentric press and a PO 440 hydraulic press using a die mounted with a measuring unit, including a meter with a glued strain gauge connected in a bridge-free amplification circuit, and an H-700 oscilloscope, which allows to carry out a disconnect device. efforts with relative error not exceeding 1%. The contact surfaces of the instrument were polished and washed with acetone before pressing each sample. Interval working temperature stamp 20 -. Applying lubricants to the surface of the workpieces was carried out by electrodeposition from an electrolyte having the following composition, g / l; Zinc sulphate 125-135 Cadmium sulfate 13-17 Nickel sulphate 3-5 Polyethylenepolyamine 225-235. Electrodeposition mode: temperature 15-25 ° C; current density 2-15 pH 8-9. Composition of anodes,%: zinc 50, cadmium 50. After coating, blanks were subjected to pressing at room temperature on a crank press and in an isothermal die heated to a hydraulic press. The values of the force of the mounting and the results of the study of the macrostructure after the installation are given in Table 2 (the + sign corresponds to the presence of surface cracks; and the sign - to their absence). Compounds No. 7, 8 were applied to the surface of the original blanks in accordance with the well-known Cz solution, and when applying the IP 7 composition the blanks were pressed down immediately after applying the lubricant, and the composition 9 V applied the lubricants to the blanks were heated to 180: 200 2 hours to dewater the surface of the workpiece. Then, in both cases, the workpieces were subjected to mechanical heat treatment, including deformation of the coating by squeezing. To 20%, followed by annealing at 200 ° C for 10 minutes. After this treatment, the workpieces were subjected to pressing and subsequent examination of the surface. Analysis of the results given in table. 2 shows that the proposed lubricant (No. 1-6) applied to the surface of the original blanks

путем электроосаждени , защищает поверхность от наводораживани в процессе электроосаждени , что позвол ет подвергать заготовку вьщавливанию после нанесени покрыткш, исключа трудоемкие операции, св занные с обезводораживанием поверхности и формированием мелкозерешстой структуры в слое смазки, как это делаетс по варианту f 8. Состав № 7 иллюстрирует наличие ipaщин после выдавливани со смазкой.by electrodeposition, protects the surface from hydrogen absorption during the electroplating process, which allows the workpiece to be subjected to pressing after the coating is applied, eliminating labor-intensive operations associated with the dehydration of the surface and the formation of fine-grained structure in the lubricant layer, as is done in option 8. Composition No. 7 illustrates the presence of impregnations after extrusion with lubrication.

прин той за прототип, в случае не- . кпючени операций обезводораживани и подготовки структуры смазки. Кроме увеличени экранирующих свойст смазки, результаты измерени усилий вьщавливани показывают повьшенне температурного интервала работоспособности предложенной смазки до , причем в отличие от прототипа имеет место снижение усилий при температуре вьщавливани , равной .adopted for the prototype in the case of non-. principles of dewatering operations and preparation of the structure of the lubricant. In addition to increasing the shielding properties of the lubricant, the results of the measurement of the force of increase show the increase in the temperature range of operation of the proposed lubricant to, and, unlike the prototype, there is a decrease in the force at the equalization temperature.

Таблица 2table 2

22

800800

810810

840840

900900

950950

10501050

13001300

10801080

13501350

10001000

Claims

LUBRICANT FOR COLD PLASTIC DEFORMATION OF METALS, containing cadmium and zinc, characterized in that in order to increase the shielding properties of the lubricant and. temperature range of its performance, the lubricant additionally contains nickel in the following

wearing components wt.%: Nickel 0.5-2.1 Zinc 35-76 Cadmium Rest