[發(fā)明專利]金屬加工的潤滑

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 96195004.8
• 申請日: 1996-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN1084231C
• 公開（公告）日: 2002-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·W·巴雷特
• 申請（專利權(quán)）人: H·C·斯塔克公司
• 主分類號(hào): B21B45/02
• 分類號(hào): B21B45/02;B21B45/04;B21C43/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 陳季壯

本申請涉及潤滑，特別是涉及各種金屬加工方法包括非切削成形法和切削/機(jī)械加工法的潤滑。成形法包括金屬絲拉制、無縫管和有縫管的成形、管的軋制、鍛造(包括鐓鍛、型鍛和滾絲)、碾軋(包括扁平軋材和型材的碾軋)、擠壓、薄板加工法包括下料、模壓、深拉延、沖孔、剪切、旋壓、沖壓和拉伸成形、金屬切削和機(jī)械加工作業(yè)包括切削、鏜孔、擴(kuò)孔、鉆孔、端面加工、銑削、刨削、鉸孔、鋸切、攻絲、套孔和車削以及砂輪切割、磨削、噴砂清理、拋光和擦光。上述各種作業(yè)均在軋材和/或成品零件(工件)上進(jìn)行。

許多金屬加工的成形和切削方法采用潤滑劑來冷卻工件和工具、沖洗在切削過程中切掉的金屬、降低工具和工件之間的摩擦力以及作為防止粘結(jié)或滯塞的阻擋層。在不同的金屬加工方法以及用于不同金屬的特定加工方法中，上述各種潤滑所要求的程度是不同的。這可通過難熔金屬(鉭、鈮、鉬、鎢、鈦、鋯、鉿、及合金)、鋼和普通黑色和有色金屬(鐵、銅、鋁、鎳和合金，例如INCONEL^TM和鋼)以及貴金屬(金、鉑、鈀、銠、錸)拉絲時(shí)潤滑的要求情況加以說明。本文中所用的術(shù)語“金屬”包括可采用基本上與金屬相同的方法加工的例如金屬陶瓷類的陶瓷，其中采用潤滑的方法來降低工具的磨損和/或增進(jìn)金屬加工的過程。

由于工件和工具之間劇烈的滑動(dòng)接觸，在所有的金屬加工作業(yè)中均采用潤滑劑以便減少工件和工具之間的摩擦、沖洗工具以防止碎屑和污垢聚集在工具表面上、減少工件和工具之間的磨損和滯塞、除去塑性變形期間產(chǎn)生的熱以及保護(hù)工件成品的表面特性。

當(dāng)今加工普通金屬所用的潤滑劑是各種酯類；皂類；固體潤滑劑，例如石墨、TEFLON^TM、熔融氟化物、MoS₂、WS₂、MoSe₂、MoTe₂和類似的固體潤滑劑以及其他特壓潤滑劑的復(fù)雜混合物。油基或聚乙二醇基的潤滑劑常以濃度約為10％的水中的乳劑形式使用，有時(shí)用添加劑賦予該乳劑必需的去垢性以使工件和工具保持潔凈。易于清洗是選擇金屬加工潤滑劑的基本參數(shù)。在目前的工藝水平下，已發(fā)現(xiàn)這幾類潤滑劑例如在生產(chǎn)難熔金屬絲時(shí)是不適應(yīng)的。在這種情況下使用固體潤滑劑容易出故障。

眾所周知，特別是在難熔金屬的拉絲和拔管時(shí)在工具和工件之間的摩擦力、工具的磨損和工件經(jīng)受的應(yīng)力方面呈現(xiàn)出最苛刻的條件。因此，僅為說明起見，以下的討論將涉及難熔金屬的拉絲和拔管，并應(yīng)理解該論述同樣適用于其他金屬加工作業(yè)和其他冶金的工件。

在磷酸鹽預(yù)涂層上已使用各種氯化油以及各種石墨和二硫化鉬潤滑劑的混合物，然而對于拉制難熔金屬絲僅取得有限的成功。最近，粘度通常為20-150厘沲的氯三氟乙烯(CTFE)基的油類已成為生產(chǎn)難熔金屬絲時(shí)選用的潤滑劑。盡管CTFE潤滑劑幾乎是目前唯一用在生產(chǎn)電子級鉭絲的潤滑劑，但是它們顯示出許多苛刻的操作限制。由于CTFE潤滑劑的傳熱性很差，因而拉制速率必須很抵，通常為100-300FPM。而普通金屬的拉絲速率通常為5000-20,000FPM。因此，相比之下難熔金屬的拉制成本很高。

此外，CTFE潤滑劑在減少金屬絲和模具之間的磨損和滯塞以及將磨損生成物從模具的入口喇叭沖洗掉方面僅僅勉強(qiáng)合乎要求。這些問題是很明顯的，當(dāng)采用碳化物模具拉制鉭絲時(shí)存在著模具壽命短(每套＜20磅)和持續(xù)產(chǎn)生表面粗糙度和尺寸控制(包括直徑和圓度)的問題。所有這些與CTFE潤滑劑有關(guān)的局限性使難熔金屬絲的拉制固有地成為一種成本高且產(chǎn)品質(zhì)量不令人滿意的方法。

當(dāng)試圖從金屬絲成品表面除去CTFE潤滑劑時(shí)，發(fā)現(xiàn)了這類潤滑劑更嚴(yán)重的局限性。通常，采用一些溶劑典型的是1，1，1-三氯乙烷來除去這類潤滑劑。然而，由于這些溶劑具有易燃性、毒性、消耗臭氧、會(huì)使全球變暖，因而對溶劑的使用日益增加了限制，所以幾乎完全不可能從金屬絲成品上除去CTFE潤滑劑。曾試圖采用一些熱的水性脫脂體系在有或沒有超聲波作用的情況下除去這類潤滑劑，然而僅取得了有限的成功。電子級金屬絲表面上的CTFE潤滑劑殘余物仍然是電子元件失靈的原因。