RU2156279C1

RU2156279C1 - Grease for hot pressure metal working and method of preparation thereof

Info

Publication number: RU2156279C1
Application number: RU99101630/04A
Authority: RU
Inventors: А.С. Смирнов; А.Г. Смирнов; О.П. Бурыгин; С.Н. Ершова; Н.И. Молодцова; З.В. Федорова; Л.Н. Черемухина; А.А. Карюхин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ЭКОХИММАШ"
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2000-09-20

Abstract

FIELD: metal-working. SUBSTANCE: grease contains, wt %: graphite with surface modified with lignosulfonate and carboxymethylcellulose, 6-15; lignosulfonate, 3-8; ammonium sulfate, 2- 10; carboxymethylcellulose, 0.05-0.2; aqueous ammonia, 1-2; and water, the balance. Composition is prepared by disintegrating graphite (for example, using metal beads) in aqueous solution of lignosulfonate and carboxymethylcellulose followed by adding remaining grease components and stirring all components to form homogeneous mixture. EFFECT: improved high-temperature behavior and reduced ash content. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к способам получения технологических смазок и к их составам, используемым при горячей обработке металлов давлением, а именно при штамповке и прессовании различного вида металлических деталей и изделий, а также при экструзивном формовании металла в широком интервале температур. The invention relates to metallurgical production, and in particular to methods for producing technological lubricants and their compositions used in the hot processing of metals by pressure, namely, for stamping and pressing various types of metal parts and products, as well as during extrusion molding of metal in a wide temperature range.

Известна смазка для горячей обработки металлов давлением (Авторское свидетельство СССР N 491686, С 10 М 173/02, 1975), содержащая компоненты при следующем соотношении, мас.%: графит 15-25; хлорид аммония 0,2-0,8; хлорид натрия 0,01-0,05; водный раствор аммиака 1,5-3,5; сульфанол в качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) 0,05-0,5; вода до 100. Known lubricant for hot metal forming (USSR Author's Certificate N 491686, C 10 M 173/02, 1975), containing components in the following ratio, wt.%: Graphite 15-25; ammonium chloride 0.2-0.8; sodium chloride 0.01-0.05; aqueous ammonia solution 1.5-3.5; sulfanol as a surfactant 0.05-0.5; water up to 100.

Смазку готовят путем простого смешивания компонентов в любой последовательности при постоянном перемешивании смеси. A lubricant is prepared by simply mixing the components in any order with constant mixing of the mixture.

Известна смазка для горячей обработки металлов давлением [Авторское свидетельство СССР N 1574179, С 10 М 173/02, 1990], содержащая воду, твердый смазочный наполнитель, выбранный из группы, включающей графит, дисульфид молибдена, их смесь, смесь графита с фторидом кальция, и водорастворимый загуститель, например карбоксиметилцеллюлозу. Known lubricant for hot metal forming [USSR Author's Certificate N 1574179, C 10 M 173/02, 1990], containing water, a solid lubricant filler selected from the group consisting of graphite, molybdenum disulfide, a mixture thereof, a mixture of graphite with calcium fluoride, and a water soluble thickener, for example carboxymethyl cellulose.

Известная смазка для горячей обработки металлов давлением [Авторское свидетельство СССР N 1558961, С 10 М 173/02, 1990- прототип], содержащая компоненты при следующем соотношении, мас.%:
Графит - 10-25
Хлорид натрия - 0,01-0,1
Карбонат натрия - 2-6
Гидроксид натрия - 0,3-1
Сульфанол - 0,05-0,5
Лигносульфонат - 10-15
Тринатрийфосфат - 1-5
Вода - Остальное.Known lubricant for hot metal forming [USSR Author's Certificate N 1558961, C 10 M 173/02, 1990- prototype], containing components in the following ratio, wt.%:
Graphite - 10-25
Sodium Chloride - 0.01-0.1
Sodium Carbonate - 2-6
Sodium hydroxide - 0.3-1
Sulfanol - 0.05-0.5
Lignosulfonate - 10-15
Trisodium phosphate - 1-5
Water - The rest.

Известный состав готовят следующим образом. В процессе измельчения графита вводят технический лигносульфонат, гидроксид натрия, карбонат натрия и воду. К полученной водной суспензии мелкодисперсного графита добавляют остальные составляющие компоненты смазки: сульфанол, тринатрийфосфат, после чего смесь перемешивают до получения однородной массы. The known composition is prepared as follows. In the process of grinding graphite, technical lignosulfonate, sodium hydroxide, sodium carbonate and water are introduced. To the resulting aqueous suspension of finely dispersed graphite add the remaining components of the lubricant: sulfanol, trisodium phosphate, after which the mixture is stirred until a homogeneous mass.

Известный состав смазки имеет потери массы при 500-800^oC 40,4-50,5 мг, коэффициент трения при 100^oC, 200^oC и 300^oC 0,18- 0,23, 0,21-0,25 и 0,23-0,27 соответственно.The known lubricant composition has a mass loss at 500-800 ^o C of 40.4-50.5 mg, a friction coefficient at 100 ^o C, 200 ^o C and 300 ^o C 0.18 - 0.23, 0.21-0.25 and 0.23-0.27, respectively.

Задачей изобретения является создание нового состава смазки с улучшенными характеристиками при высоких температурах ее использования. The objective of the invention is to create a new lubricant composition with improved characteristics at high temperatures for its use.

Другой задачей является создание простого и эффективного способа получения такой смазки. Another objective is to create a simple and effective way to obtain such a lubricant.

Другой задачей является снижение себестоимости смазки и улучшение условий труда. Another objective is to reduce the cost of lubrication and improve working conditions.

Поставленная задача достигается тем, что смазка для горячей обработки металлов давлением содержит лигносульфонат, воду, карбоксиметилцеллюлозу, сульфат аммония, аммиачную воду и в качестве графита содержит графит с поверхностью, модифицированной лигносульфонатом и карбоксиметилцеллюлозой при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%:
Графит - 6-15
Лигносульфонат - 3-8
Сульфат аммония - 2-10
Карбоксиметилцеллюлоза - 0,05-0,2
Аммиачная вода - 1-2
Вода - Остальное.This object is achieved in that the lubricant for hot metal forming contains lignosulfonate, water, carboxymethyl cellulose, ammonium sulfate, ammonia water and contains graphite with a surface modified with lignosulfonate and carboxymethyl cellulose as graphite in the following ratio of starting components, wt.%:
Graphite - 6-15
Lignosulfonate - 3-8
Ammonium Sulphate - 2-10
Carboxymethyl cellulose - 0.05-0.2
Ammonia water - 1-2
Water - The rest.

Способ получения такого состава включает измельчение графита в водном растворе лигносульфоната и карбоксиметилцеллюлозы, последующее добавление в полученную суспензию остальных составляющих компонентов смазки: сульфата аммония и аммиачной воды, совместное перемешивание всех компонентов до получения однородной смеси, при этом измельчение графита проводят металлической дробью. A method for producing such a composition involves grinding graphite in an aqueous solution of lignosulfonate and carboxymethyl cellulose, then adding the remaining components of the lubricant to the resulting suspension: ammonium sulfate and ammonia water, mixing all the components together to obtain a homogeneous mixture, while grinding the graphite is carried out with a metal fraction.

Для приготовления смазки используют: графит ЭУТ 1 ГОСТ 10274-79; лигносульфонат технический ЛТС марки А. ОСТ 13-183-83, который представляет собой кальциевую соль лигносульфонатовых кислот и является отходом переработки древесины; сульфат аммония и карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) любых марок отечественного и импортного производства; аммиачную воду, которая представляет собой водный раствор аммиака 25%-й концентрации. ГОСТ 9-0707. To prepare the lubricant use: graphite EUT 1 GOST 10274-79; technical lignosulfonate LTS grade A. OST 13-183-83, which is a calcium salt of lignosulfonate acids and is a waste product from wood processing; ammonium sulfate and carboxymethyl cellulose (CMC) of any grades of domestic and foreign production; ammonia water, which is an aqueous solution of ammonia of 25% concentration. GOST 9-0707.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

В шаровую мельницу загружают требуемое количество компонентов состава: графита (6-15 мас. %), лигносульфоната (3-8 мас.%), КМЦ (0,05-0,2 мас.%) и воды, измельчают графит в течение не более 12 часов металлической дробью (ГОСТ 11964-81). В процессе измельчения поверхность графита модифицируется лигносульфонатом и КМЦ. Адсорбционный слой, имеющийся на поверхности графита при измельчении в растворе, удаляется и замещается адсорбционным слоем из молекул лигносульфоната и КМЦ, что придает графиту гидрофильные свойства, повышая стабильность суспензии и адгезию графита. Далее в полученную суспензию модифицированного графита добавляют сульфат аммония (2-10 мас.%) и аммиачную воду (1-2 мас. %) и все компоненты перемешивают до получения однородной смеси. The required amount of composition components is loaded into a ball mill: graphite (6-15 wt.%), Lignosulfonate (3-8 wt.%), CMC (0.05-0.2 wt.%) And water, graphite is ground for no more than 12 hours with metal shot (GOST 11964-81). In the process of grinding, the graphite surface is modified by lignosulfonate and CMC. The adsorption layer existing on the surface of graphite during grinding in a solution is removed and replaced by an adsorption layer from lignosulfonate and CMC molecules, which gives graphite hydrophilic properties, increasing the stability of the suspension and the adhesion of graphite. Next, ammonium sulfate (2-10 wt.%) And ammonia water (1-2 wt.%) Are added to the resulting suspension of modified graphite and all components are mixed until a homogeneous mixture is obtained.

Полученная таким образом смазка по составу соответствует заявленной в формуле. Thus obtained lubricant in composition corresponds to that stated in the formula.

Введение КМЦ в состав смазки не только модифицирует поверхность графита, но и обеспечивает устойчивость суспензии графита, т.е. стабильность смазки. Лигносульфонат помимо модифицирующего действия влияет также на стабильность смазки и улучшает ее поверхностно-активные свойства. The introduction of CMC in the composition of the lubricant not only modifies the surface of graphite, but also ensures the stability of the suspension of graphite, i.e. grease stability. In addition to the modifying effect, lignosulfonate also affects the stability of the lubricant and improves its surface-active properties.

Наличие сульфата аммония в смазке приводит при высоких температурах ее использования к образованию на поверхности штампа жидкой прослойки, что в сочетании с газовой прослойкой, образующейся при разложении лигносульфоната и аммиачной воды, создает благоприятные условия, препятствующие выгоранию графита при температурах до 1200^oC. Кроме того, аммиак, выделяющийся при использовании смазки, снижает окалинообразование.The presence of ammonium sulfate in the lubricant leads to the formation of a liquid layer on the die surface at high temperatures, which, in combination with the gas layer formed during the decomposition of lignosulfonate and ammonia water, creates favorable conditions that prevent graphite from burning out at temperatures up to 1200 ^o C. In addition , ammonia released when using grease reduces scale formation.

Полученная указанным способом смазка представляет собой однородную суспензию черного цвета с запахом аммиака, pH 8-11, водостойкостью дисперсии не менее 75% и имеет торговую марку "ВЕКСАНОЛ ГВ-75". Смазка легко растекается по поверхности штампа и малотоксична. The lubricant obtained by this method is a homogeneous suspension of a black color with the smell of ammonia, pH 8-11, water resistance of the dispersion of at least 75% and has the trademark VEKSANOL GV-75. The grease easily spreads over the surface of the stamp and is low toxic.

В таблице представлены составы заявленной смазки и ее теплоизолирующие и смазочные свойства. The table shows the compositions of the claimed grease and its heat-insulating and lubricating properties.

Теплоизолирующие свойства определяют по изменению массы пробы смазки при температурах от 100^oC до 900^oC.Thermal insulation properties are determined by the change in the mass of the lubricant sample at temperatures from 100 ^o C to 900 ^o C.

Смазочные свойства определяют по коэффициенту трений известным методом осадки кольцевых образцов. Lubricating properties are determined by the coefficient of friction by the known method of precipitation of ring samples.

Из приведенных в таблице данных следует, что заявленные составы имеют потери при 500-800^oC 30,5-35,56 мг, при 800-900^oC 48,4-50,2 мг, что позволяет успешно использовать смазку при повышенных температурах.From the data given in the table it follows that the claimed compositions have losses at 500-800 ^o C 30.5-35.56 mg, at 800-900 ^o C 48.4-50.2 mg, which allows the use of grease at elevated temperatures .

Низкое содержание зольного остатка при 1000^oC (менее 1%) улучшает условия труда работающего персонала.The low ash content at 1000 ^o C (less than 1%) improves the working conditions of the working staff.

За счет использования доступных по цене исходных компонентов снижается себестоимость смазки. Through the use of affordable source components, the cost of lubrication is reduced.

Способ получения смазки не требует дорогостоящего оборудования, эффективен и может быть осуществлен в любых заводских условиях при наличии мелющего оборудования. The method of obtaining grease does not require expensive equipment, is effective and can be carried out in any factory conditions in the presence of grinding equipment.

Хорошие свойства смазки позволяют эффективно использовать ее при штамповке сложных стальных деталей при температурах 900-1200^oC, а также при горячем прессовании и прокатке стальных деталей.The good properties of the grease make it possible to use it effectively when stamping complex steel parts at temperatures of 900-1200 ^o C, as well as during hot pressing and rolling of steel parts.

Claims

1. A lubricant for hot metal forming containing graphite, lignosulfonate and water, characterized in that it further comprises carboxymethyl cellulose, ammonium sulfate and ammonia water, and as graphite contains graphite with a surface modified with lignosulfonate and carboxymethyl cellulose, in the following ratio of the starting components, wt.%:
Graphite - 6 - 15
Lignosulfonate - 3 - 8
Carboxymethyl cellulose - 0.05 - 0.2
Ammonium Sulphate - 2 - 10
Ammonia water - 1 - 2
Water - Else
2. The method of obtaining the lubricant according to claim 1, comprising grinding graphite in an aqueous solution of lignosulfonate, followed by adding the components of the lubricant to the resulting suspension of graphite and mixing them together to obtain a homogeneous mixture, characterized in that when grinding graphite, carboxymethyl cellulose is additionally added, followed by adding the resulting suspension of graphite ammonium sulfate and ammonia water as constituent components of the lubricant.

3. The method according to p. 2, characterized in that the grinding of graphite is carried out by metal shot.