§ 5.4. Особенности и виды применяемых смазок

Воронкообразная форма волочильного канала и высокие контактные давления способствуют интенсивному отгону (выдавливанию) смазки в направлении, обратном волочению. Во избежание этого, необходимо применять смазки с повышенной адгезией с протягиваемым металлом и вязкостью в их состоянии в деформационной зоне, особенно при свободном и гидродинамическом вводе смазки. Повышенная адгезия улучшает процесс волочения, при многопереходном волочении уменьшает количество смазки, нанесённой на заготовку, но может затруднить удаление остаточной смазочкой плёнки с продута волочения, если оно необходимо. Поэтому иногда применяют смазку с меньшей адгезией, легче поддающейся удалению. Повышенная вязкость смазки уменьшает её отгон и улучшает её ввод, но несколько увеличивает работу трения, а с ней и напряжение волочения. При этом, в связи с некоторой неравномерностью вязкости, это напряжение становится менее устойчивым, что при волочении профилей с тонкими и особо тончайшими попереными сечениями приводит к увеличению обрывности. С увеличением вязкости уменьшается скорость обволакивания заготовки при её продвижении через смазочную массу. При волочении применяют также, в зависимости от условий процесса, смазки с различными вязкостями, в т.ч. с очень небольшими (т.н. «мокрое волочение»), если они обладают достаточной адгезией. Такие смазки применяют при волочении с высокими скоростями, а также при волочении тонких и тончайших профилей. Этому способствует также сокращение длины деформационной зоны с уменьшением поперечных сечений, и, следовательно, снижение отгона смазки.

При высокотемпературном волочении смазка должна легко наноситься и отличаться в деформационной зоне достаточными адгезией и вязкостью. Этому требованию удовлетворяют эмульсии, жидкая часть которых при нанесении на заготовку при нагревании выгорает, оставляя на её поверхности твёрдую плёнку из остатков смазочного материала, например, графита. При мнргократном волочении смазка должна служить также охлаждающей средой, т.е. быть жидкой.

При подборе смазки учитывают качество получаемой поверхности (тусклая, светлая, зеркальная), а также допустимые зольные остатки на поверхности проволоки после её термической обработки.

Составы смазок должны исключать заметное химическое воздействие на протягиваемый металл и удовлетворять требованиям ТБ: токсичность, воспламеняемость и т.п.

Наилучший смазочный эффект достигается при полном жидкостном трении. Однако условия для такого трения не всегда удаётся выполнить, т.к. весьма трудно одновременно удовлетворить всем соответствующим требованиям. Поэтому часто ограничиваются обеспечением преимущественно граничного трения, т.е. созданием на контактной поверхности, по крайней мере, мономолекулярной прочной смазочной плёнки, хорошо схватывающейся с деформируемым металлом. Такая плёнка может получаться из т.н. «адсорбированного» мыльного слоя, образующегося на поверхности некоторых металлов при покрытии их смазкой, содержащей небольшое количество (1…1,5%) поверхностно-активных вешеств (ПАВ), например, соли жирных кислот, соединения хлора, серы и др. Сами жирные кислоты при соприкосновении с такими металлами, как медь, цинк, адсорбируют и образуют прочные, хорощо схватывающиеся с протягиваемым металлом плёнки медного или цинкового мыла. Такие плёнки обеспечивают, по крайней мере, граничное трение. У некоторых металлов и сплавов образование адсорбционного слоя протекает медленно или вообще не образуется. Он не возникает на алюминии и его сплавах, на серебре и платине. При этом адсорбционный слой может быть образован из др. металлов: при мокром волочении стали, которая очень медленно образует адгезионный слой, его поверхность предварительно либо омедняют, либо фосфорируют (наносят слой цинковых солей фосфорной кислоты), затем замачивают в мыльной эмульсии, при этом образуется слой медного или цинкового мыла. Такая обработка поверхности называется «нанесением подсмазочного покрырия» или просто «подслоя». При невозможности или недопустимости образования адсорбционного слоя на протягиваемом металле тем или иным способом применяемая смазка должна обладать достаточной адгезией с проягиваемым металлом и достаточной вязкостью. Такое сочетание может привести к граничному, а иногда и к частично или полностью жидкостному трению.

Необходимая вязкость смазки определяется при пр.р.у. в основном двумя парамерами: прочностью протягиваемого металла и его поперечными размерами. Чем прочнее металл, тем более вязкой должна быть смазка во избежание её чрезмерного выдавливания; чем тоньше поперечные размеры профиля, тем менее интенсивным будет выдавливание, и вязкость может быть снижена. При волочении высокопрочной проволоки средних и толстых размеров применяют металловые мыла, такие, как свинцовые или даже медные, а при волочении тонких и тончайших размеров используют жидкие смазки.

Возможность образования адсорбционного слоя, адгезия и вязкость зависят от температуры окружающей среды, в т.ч. волочильного инструмента и протягиваемого изделия. Эта температура может изменяться по длине деформационной зоны в результате затрачиваемой работы, а также применяемого охлаждения или нагрева.

Адсорбционный слой и адгезия образуются со временем, поэтому часто перед волочением заготвку погружают на некоторое время в жикую смазку, а иногда после погружения сушат для образования прочной подсмазочной плёнки. При наложении смазки только протягиванием металла через смазочную массу, необходимое время образования адсорбционного слоя и адгезии приходится обеспечивать, подбирая длину пути заготовки, на котором она соприкасается со смазкой, достатоную и соответствующую скорости движеня заготовки.

При выборе смазки надо устанавливать и оценивать её смазочный эффект. Это весьма трудно, и приходится пользоваться следующими косвенными показателями: возникающим напряжением волочения; средней толщиной смзочного слов и его неравномерностью; стойкостью волочильного канала.

Множество различных требований и условий, которым должна удолетворять смазка, привело к тому, что в волочильном производстве применяют смазки самых разнообразных составов и во всех состояниях, начиная с жидких эмульсий и кончая твердыми веществами – металлами. Смазки по их видам (состояниям) можно разделить на 5 групп: твёрдые; порошковые (сухие); густые; полужидкие и жидкие.

К твёрдым смазкам относятся известковые, фосфатные, оксалатные покрытия после их затвердевания, окисные плёнки некоторых металлов и их сплавов (титан), высушенные масляные плёнки, металлические покрытия (свинец, медь). Такие смазки обладают высокой прочностью и применяются при волочении средних, толстых и особо толстых профилей из высокопрочных металлов и сплавов. К этой же группе можно отнести твёрдые плёнки, образующиеся из графитных эмульсий (аквалак), применяющихся при высокотемпературном волочении.

Типичный представитель порошковой группы – мыльный порошок, применяемый при волочении стальной прволоки средних и толстых размеров. В н.в. мыльный порошок используется при волочении изделий из никеля и сплавов на его основе (медноникелевые сплавы), нихром.

Густыми смазками считаются соли жирных кислот и твёрдые жиры, а также минеральные масла (в т.ч. мазут), растительные и животные с загущающими добавками (мел) и иногда с добавками ПАВ, содержащих хлор, фосфор, серу. Такие смазки применяют чаще всего при волочении прутков, труб, некруглых профилей. К этой же группе можно отнести парафин и пчелиный воск, который чаще всего используют для волочения золота, серебра, платины, а также для волочения тончайшей проволоки из ряда нежелезных металлов, особенно при многопроходном волочении, т.к. одного нанесения достаточно для 6…8 переходов.

Полужидкими считаются смазки из перечисленных выше масел, но без загустителей. Их применяют, г.о., при волочении проволоки, труб и профилей средних, тонких и тончайших размеров.

К жидким относят смазки и различные эмульсии, главным образом водно-мыльные. Такие эмульсии используют при многократном волочении для смазки и как охлаждающую среду.