拉拔润滑液的原理与配制

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拉拔是冷加工，拉丝是一个连续和稳定的过程，拉管材和杆材是间歇作业，拉拔一定要使用润滑剂，润滑剂的作用主要有：(1)减少或控制摩擦，对被加工金属和模具润滑、冷却，减少动力消耗，使变形均匀；(2)控制工件材料的磨损，有效减少模具磨损，延长工(模)具使用寿命；(3)改善加工金属表面的质量和公差，提高光洁度；(4)控制温度，控制加工工件在加工过程中的热损失所造成的温度梯度以减少加工变形，对冷却加工过程中产生的热量起均匀散热作用，也能起隔热作用，以防止加工件急冷和模具的热冲击；(5)保护加工金属新旧表面不受氧化或锈蚀；(6)润滑剂在工件上的残留不应对后续加工和操作造成不良影响，不应使加工件发生化学的或冶金学的变化；(7)应安全、无毒，不刺激皮肤，不致癌，无臭味，不易燃等，易回收，废液易处理。拉拔润滑剂分为干式、油性和水系3大类。干式润滑剂为粉末状，使用时不与水或油调和，而是直接送到润滑面上，其冷却效果差，工作环境恶劣。油性润滑剂以矿物油为主要成分，润滑性好，但价格高，后处理困难。水系润滑剂是将润滑添加剂乳化、分散或溶解于水中，具有冷却性好，价廉和安全等优点，因而日益受到重视，其缺点是润滑性差，容易变质发臭。 1.拉拔生产工艺 以拉拔金属钢管为例，其工艺流程是：打尖—除油除锈—水洗—磷化处理—水洗—浸泡润滑液—干燥—拉拔—矫正—切断—涂油—包装等。打尖是为了钢管固定，除油除锈是除去材质表面的油污和氧化皮，以利于磷化处理，磷化处理以锌系磷化为主，在材料表面形成一层致密的磷化锌膜。在60—70摄氏度润滑液中浸泡5—7min，使接触润滑液的磷酸锌充分转化成硬脂酸锌，以利于拉拔的进行。拉拔完成后经矫正、切断、涂油即可包装。 2.润滑原理 润滑剂与金属表面生成保护性边界润滑膜有3种方式：物理吸附、化学吸附和化学反应。物理吸附这层膜是弱键合的具有可逆性的单分子层或多分子层，吸附热较小，吸附强度低，对温度很敏感。与物理吸附相比，化学吸附是不完全可逆的，吸附热较大。润滑剂分子与金属表面间有价电子交换时就发生化学反应并生成新化合物。化学反应膜具有较高的活性与键能，而且完全不可逆转。 润滑液主要成分为硬脂酸钠，其与金属表面生成的保护性边界润滑膜主要是两种：化学吸附和物理吸附。金属经锌系磷化处理后，表面覆盖一层磷酸锌，当与润滑液接触时，磷酸锌与硬脂钠发生复分解反应，磷酸锌层转化为硬脂酸锌层，完成化学吸附。 硬脂酸钠属于极性分子，由于有-COO-基团的存在，得以范德华力吸附在金属表面上，具有最佳取向垂直吸附，分子高度为1.9nm。各键之间具有强大的横向聚合力或内聚力，所形成的边界膜具有防止微凸体互相贯穿的能力，从而抑制了金属与金属的接触，而且最外层的两个单分子层之间还形成了低剪切强度地带，降低了摩擦系数，此为物理吸附。不管是哪种吸附方式，均为硬脂酸钠-COO-基团与与金属材质相连，而有机基团C17H35-朝外，在拉拔过程中也会起到润滑作用。润滑膜的结构由外向内应该是皂液(硬脂酸钠)、硬脂酸锌、磷酯锌、钢材。 3.润滑液的配制 长链脂肪酸由极性基和非极性基组成，一般均有良好的防锈能力。单羧基(-COOH)的极性基团吸附能力不理想，缓蚀效果也较差。为提高脂肪酸的吸附能力，增强防锈性，往往将脂肪酸制成金属皂类。由于硬脂酸分子中含有-COO-基团，这个极性基团有较强的表面活性和对金属表面的吸附能力，因此，能牢固地定向吸附在金属表面。硬脂酸分子的吸附改变了金属表面的电荷状态，增大了腐蚀反应的活化能，使反应难以进行。 润滑剂在循环使用时，受环境温度及酸碱度的影响，因细菌繁殖会引起腐败。因此，需在润滑剂中加入杀菌剂。常用的杀菌剂为阴离子聚合双胍类杀菌剂、三嗪类化合物等。仅仅依靠杀菌剂的作用是不够的，还应保持良好的环境卫生。润滑剂贮槽应定期清除，将废润滑液、沉淀和污垢清除干净，以延长润滑液的作用周期。 循环系统使用润滑剂在搅拌下容易产生泡沫。最常用的抗泡剂为二甲基硅油，也可用乳化硅油直接加入水基润滑液中。另外丙烯酸酯与环氧丙烷的共聚物也是一种较好的非硅消泡剂。 配制的润滑液应保持pH值在7—9。pH值低于7，润滑液中将出现游离的硬脂酸，导致磷酸锌与硬脂酸钠的复分解反应变慢或不完全；pH值高于9，由于碱性变大，对磷化锌膜有破坏作用，在复分解反应时，材质表面不能或部分不能形成硬脂酸锌，这样都会导致润滑性能下降。润滑液不仅适用于钢管冷拔，而且适用于线材引伸、板材压延及管件、标准件冷镦等塑性加工。(图/文www.wxlgjx.cn)

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