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拉拔潤滑液的原理與配制

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拉拔是冷加工，拉絲是一個(gè)連續和穩定的過(guò)程，拉管材和桿材是間歇作業(yè)，拉拔一定要使用潤滑劑，潤滑劑的作用主要有：(1)減少或控制摩擦，對被加工金屬和模具潤滑、冷卻，減少動(dòng)力消耗，使變形均勻；(2)控制工件材料的磨損，有效減少模具磨損，延長(cháng)工(模)具使用壽命；(3)改善加工金屬表面的質(zhì)量和公差，提高光潔度；(4)控制溫度，控制加工工件在加工過(guò)程中的熱損失所造成的溫度梯度以減少加工變形，對冷卻加工過(guò)程中產(chǎn)生的熱量起均勻散熱作用，也能起隔熱作用，以防止加工件急冷和模具的熱沖擊；(5)保護加工金屬新舊表面不受氧化或銹蝕；(6)潤滑劑在工件上的殘留不應對后續加工和操作造成不良影響，不應使加工件發(fā)生化學(xué)的或冶金學(xué)的變化；(7)應安全、無(wú)毒，不刺激皮膚，不致癌，無(wú)臭味，不易燃等，易回收，廢液易處理。拉拔潤滑劑分為干式、油性和水系3大類(lèi)。干式潤滑劑為粉末狀，使用時(shí)不與水或油調和，而是直接送到潤滑面上，其冷卻效果差，工作環(huán)境惡劣。油性潤滑劑以礦物油為主要成分，潤滑性好，但價(jià)格高，后處理困難。水系潤滑劑是將潤滑添加劑乳化、分散或溶解于水中，具有冷卻性好，價(jià)廉和安全等優(yōu)點(diǎn)，因而日益受到重視，其缺點(diǎn)是潤滑性差，容易變質(zhì)發(fā)臭。 1.拉拔生產(chǎn)工藝 以拉拔金屬鋼管為例，其工藝流程是：打尖—除油除銹—水洗—磷化處理—水洗—浸泡潤滑液—干燥—拉拔—矯正—切斷—涂油—包裝等。打尖是為了鋼管固定，除油除銹是除去材質(zhì)表面的油污和氧化皮，以利于磷化處理，磷化處理以鋅系磷化為主，在材料表面形成一層致密的磷化鋅膜。在60—70攝氏度潤滑液中浸泡5—7min，使接觸潤滑液的磷酸鋅充分轉化成硬脂酸鋅，以利于拉拔的進(jìn)行。拉拔完成后經(jīng)矯正、切斷、涂油即可包裝。 2.潤滑原理 潤滑劑與金屬表面生成保護性邊界潤滑膜有3種方式：物理吸附、化學(xué)吸附和化學(xué)反應。物理吸附這層膜是弱鍵合的具有可逆性的單分子層或多分子層，吸附熱較小，吸附強度低，對溫度很敏感。與物理吸附相比，化學(xué)吸附是不完全可逆的，吸附熱較大。潤滑劑分子與金屬表面間有價(jià)電子交換時(shí)就發(fā)生化學(xué)反應并生成新化合物?；瘜W(xué)反應膜具有較高的活性與鍵能，而且完全不可逆轉。 潤滑液主要成分為硬脂酸鈉，其與金屬表面生成的保護性邊界潤滑膜主要是兩種：化學(xué)吸附和物理吸附。金屬經(jīng)鋅系磷化處理后，表面覆蓋一層磷酸鋅，當與潤滑液接觸時(shí)，磷酸鋅與硬脂鈉發(fā)生復分解反應，磷酸鋅層轉化為硬脂酸鋅層，完成化學(xué)吸附。 硬脂酸鈉屬于極性分子，由于有-COO-基團的存在，得以范德華力吸附在金屬表面上，具有取向垂直吸附，分子高度為1.9nm。各鍵之間具有強大的橫向聚合力或內聚力，所形成的邊界膜具有防止微凸體互相貫穿的能力，從而抑制了金屬與金屬的接觸，而且外層的兩個(gè)單分子層之間還形成了低剪切強度地帶，降低了摩擦系數，此為物理吸附。不管是哪種吸附方式，均為硬脂酸鈉-COO-基團與與金屬材質(zhì)相連，而有機基團C17H35-朝外，在拉拔過(guò)程中也會(huì )起到潤滑作用。潤滑膜的結構由外向內應該是皂液(硬脂酸鈉)、硬脂酸鋅、磷酯鋅、鋼材。 3.潤滑液的配制 長(cháng)鏈脂肪酸由極性基和非極性基組成，一般均有良好的防銹能力。單羧基(-COOH)的極性基團吸附能力不理想，緩蝕效果也較差。為提高脂肪酸的吸附能力，增強防銹性，往往將脂肪酸制成金屬皂類(lèi)。由于硬脂酸分子中含有-COO-基團，這個(gè)極性基團有較強的表面活性和對金屬表面的吸附能力，因此，能牢固地定向吸附在金屬表面。硬脂酸分子的吸附改變了金屬表面的電荷狀態(tài)，增大了腐蝕反應的活化能，使反應難以進(jìn)行。 潤滑劑在循環(huán)使用時(shí)，受環(huán)境溫度及酸堿度的影響，因細菌繁殖會(huì )引起腐敗。因此，需在潤滑劑中加入殺菌劑。常用的殺菌劑為陰離子聚合雙胍類(lèi)殺菌劑、三嗪類(lèi)化合物等。僅僅依靠殺菌劑的作用是不夠的，還應保持良好的環(huán)境衛生。潤滑劑貯槽應定期清除，將廢潤滑液、沉淀和污垢清除干凈，以延長(cháng)潤滑液的作用周期。 循環(huán)系統使用潤滑劑在攪拌下容易產(chǎn)生泡沫。常用的抗泡劑為二甲基硅油，也可用乳化硅油直接加入水基潤滑液中。另外丙烯酸酯與環(huán)氧丙烷的共聚物也是一種較好的非硅消泡劑。 配制的潤滑液應保持pH值在7—9。pH值低于7，潤滑液中將出現游離的硬脂酸，導致磷酸鋅與硬脂酸鈉的復分解反應變慢或不完全；pH值高于9，由于堿性變大，對磷化鋅膜有破壞作用，在復分解反應時(shí)，材質(zhì)表面不能或部分不能形成硬脂酸鋅，這樣都會(huì )導致潤滑性能下降。潤滑液不僅適用于鋼管冷拔，而且適用于線(xiàn)材引伸、板材壓延及管件、標準件冷鐓等塑性加工。(圖/文www.fmrose.com)

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