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金屬加工工藝過程及潤滑油概述

發布時間:2010/3/18 點擊:1429 字體大?。?span onClick="javascript:fontSize('news_content','12px')">小 返回
軋制加工工藝過程與潤滑劑 
1.軋制工藝簡介
在已知的壓力加工工程中,軋制是最重要的金屬加工方式。軋制是在一定的條件下,旋轉的軋輥給予軋件以壓力,使軋件產生塑性變形的一種加工方式。軋件在承受壓力的情況下,斷面減小,形狀改變,長度延伸,并伴有展寬,這時軋件與軋輥表面產生相對滑動,產生摩擦。
軋制加工的材質可以是鋼、銅、鋁、鋅等及其合金;其加工的最終產品可以是棒材、扁材、角材、管材、中厚板、薄板及箔材等。箔材的厚度可為千分之幾毫米,而鑄錠開坯軋制時工件截面積為610X610mm2以上的粗大方坯。所以當截面縮減較多(如鑄錠開坯和棒材軋制)時,過程需在高溫下進行的。在再結晶溫度以上進行的軋制、通常稱為熱軋;低于再結晶溫度的軋制稱為冷軋。鋼的再結晶溫度一般在450-600℃范圍之內。
冷軋與熱軋相比,其產品表面質量好,尺寸精度高,厚度均勻,機械性能好,并且能生產薄而小的軋件,但冷軋時軋制壓力大,要求設備強度和精度高,電機功率大,能耗大,因此,一般冷軋材的生產先用熱軋開坯而后進行冷軋。
軋制中潤滑劑的主要功能是減少摩擦和軋輥磨損。根據軋件材質和軋制工藝參數,控制軋制溫度是潤滑劑的又一重要功能。由塑性變形和摩擦引起的過多熱量,可使軋輥直徑產生變化,從而導致軋制帶材的厚度變化。軋輥磨損不僅受接觸摩擦應力的影響,而且受溫度的影響。冷卻軋輥使其在較低的熱平衡狀態下工作,可以大大減緩表面的磨損和減小磨損程度。因此潤滑劑的冷卻性能十分重要。當然和鍛造過程一樣,軋輥磨損也可由各種機械問題所引起,如磨蝕和熱疲勞磨損等。
軋制過程中潤滑劑的供給方式一般是用扇形噴嘴沿軋輥長度方向往軋輥上均勻地噴涂油或液。噴嘴流量根據板型來調節,用以改變軋輥的熱凸度,來作為板型控制的手段之一。陳舊的方式是用固體或半固體潤滑劑如石墨及塊狀牛脂等,可在低壓下用于軋輥表面。它們被涂覆在軋輥表面后逐漸消耗,再不斷補充。
2. 熱軋工藝與潤滑劑
板材熱軋溫度范圍與鍛造相仿。采用熱軋潤滑時,一般屬邊界潤滑狀態,但也可以干軋。熱軋鋁材則不能干軋,否則軋輥上會很快地粘上鋁及其氧化物,使軋制作業不能正常進行。
型材的復雜面使軋輥與軋件接觸面間產生高速相對滑動,從而導致軋輥的不均勻磨損,所以型材軋制時的潤滑作用很重要。雖然型材軋制所用的潤滑劑與板材軋制類似,然而型材軋制時,由于操作條件更加苛刻,因而要在潤滑劑供給系統采取特別措施,在軋輥孔型磨損最嚴重的地方,要給予更加充分的潤滑。
管材熱軋時所用的潤滑劑是石墨懸浮液、鹽溶液或其他用于熱軋的潤滑劑。特別是頂頭及芯棒的潤滑能改善管材內表面的質量。而冷彎型材和管材冷軋時,一般用冷軋潤滑劑,只是冷彎型材用的潤滑劑要特別注重防銹功能。在上述這些加工過程中,潤滑劑的流量調節和覆蓋面積控制很重要。
熱軋時有效的潤滑作用能明顯地減少軋輥磨損和動力、能量消耗,從而可以大幅度提高設備作業率和生產率,降低能源消耗和改善產品的表面質量。其潤滑劑的供給量極微。鋼材熱軋通常是在800-1250℃高溫下進行,變形區的輾面溫度可高達450-550℃,必須不斷用大量的水冷卻軋輥。
與冷軋潤滑相比,熱軋潤滑有其自身的特點:
①軋制溫度高,在變形區中軋輥表面的瞬間溫度可高達500—600℃。一方面潤滑油的粘度隨溫度的增高而降低;另一方面變形區中的溫度高于潤滑劑的燃點及蒸發溫度,而潤滑油的使用濃度遠遠低于冷軋乳化液的濃度,因而在變形區中根本不可能形成足夠厚的油膜,所以不會形成液體潤滑,摩擦系數也不會隨速度變化而變化,這在生產實踐中已被證實。
實驗和生產觀察表明,采用熱軋潤滑時,軋輥表面始終保持油膜,輥面上能存留通過變形區熱軋油總量的40%~70%,植物油類型的熱軋油保留比例高于礦物油,其數量隨著熱軋油粘度的增大而增大。值得強調的是軋輥的表面保留的物質具有和原用油相似的、明顯的油性。由此可得出如下結論:熱軋油在熱軋過程中不至完全燃燒(分解),大部分熱軋油迅速通過變形區,不發生化學變化并保持潤滑性能。此就解釋了熱軋油能起潤滑作用的原因。
②軋件表面的氧化鐵皮對變形區中的摩擦有很大影響,一方面它的生成可使摩擦系數增大;另一方面由于它的熔點較低,當溫度達到其熔點時,這些氧化鐵皮會熔融而起潤滑作用,使摩擦系數減小。
熱軋潤滑劑的成分很多,隨著軋制工藝和設備的發展,油品組成及添加劑也一直在發展變化中。就熱軋油的類型而言,有油基和水基兩種,由于該類產品在國際上尚沒有統一的標準,所以常常以滿足特定工況條件下的使用性能來鑒別油品質量的好壞,通常對熱軋油的使用性能要求如下:
①具有良好的潤滑性,以降低變形區的摩擦;
②熱穩定性好,有利于在變形區的溫度條件下發揮其潤滑作用;
③為了使熱軋油能適應大量高壓水沖刷的工況條件,熱軋油應具備良好的粘附性,以便能很好地、均勻地附著在軋輥表面,形成牢固的潤滑膜;
④流動性好,噴油方便;灰分低,無煙,不含對人體有害物質;
由于現有的熱軋機組都用水冷卻,事先沒有設計供油系統,所以盡管熱軋油有水基、油基兩種形式,但由于水基熱軋油使用條件復雜,在現有軋機上幾乎無法使用,又不利于廢水處理,所以絕大部分采用油基熱軋油。
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