Назначение и условия применения литейных смазок

Смазка ’’Гидроколляг 17-13” относится к типу бездымных водных коллоидно-графитовых смазок, стабилизированных ПАВ. Смазку Тидроколляг 17-13” после разбавления водой в соотношении 1:30 используют для покрытия пресс-форм: наносится на поверхность пресс-форм пульверизатором непосредственно перед заливкой жидкого сплава.

Пастообразная смазка ”Клюбер-К2” применяется в качестве разделительной ’’противопригарной” смазки для пресс-форм. Она периодически (через 3-4 отливок) наносится на поверхность пресс-форм до нанесения смазки "Гидроколляг 17-13” капроновой или металлической (медной или латунной) щеткой.

Смазка ’’Треннекс” предназначена для смазки силовой части пресс- машин: поршня-толкателя и камер прессования. ’’Треннекс” предназначена также для смазки пресс-форм мелких деталей.

Смазочные покрытия, наносимые на рабочие поверхности пресс-форм и камер прессования, выполняют следующие функции:

  1. Способствуют созданию в зоне контакта отливок с пресс-формой реологической системы, при которой сдвиговые деформации сосредотачиваются в слое смазки или в модифицированном (пластифицированном и пассивированном) под действием смазки поверхностном слое контактирующих поверхностей, и тем самым уменьшают трение между отливкой и пресс-формой. При этом улучшается подпрессовка отливок, облегчается съем отливок с пресс-формы, уменьшается деформация отливок и износ пресс-формы, исключаются схватывание и сопутствующие ему задиры отливок и металлизация рабочей поверхности пресс-формы.
  2. Повышают стойкость пресс-форм за счет меньшего износа, снижения циклических тепловых и кавитационно-гидравлических ударов, действующих на рабочую поверхность пресс-формы при ее заполнении жидким металлом.
  3. Улучшают заполняемость пресс-формы литейным сплавом при некоторых условиях в 1,2-3 раза, а также, исключая схватывание и ’’сглаживал” микрошероховатую поверхность пресс-формы, повышают качество поверхности отливок.
  4. Охлаждают формообразующие части пресс-формы, что особенно важно для тонких выступающих частей, для которых внутреннее охлаждение затруднено.

Наряду с положительным первичным действием технологических смазок при литье под давлением (ЛГ1Д) имеет место и отрицательное вторичное действие, которое усиливается при использовании неоптимальных составов смазок, неравномерном нанесении и избытке смазки на рабочей поверхности пресс-формы. Так, со смазкой пресс-форм в той или иной мере связано: ухудшение условий труда; повышение пожароопасности; ухудшение служебных свойств отливок, а именно: повышение пористости; снижение прочности, загрязнение компонентами смазок (графитом, алюминиевой пудрой, маслами, солями и пр.) и связанное с этим снижение коррозионной стойкости отливок.

Применяемые в России, странах СНГ и за рубежом смазки можно разделить на две группы.

  1. Смазки, содержащие жиры и масла и различными наполнителями. Основа таких смазок - минеральное масло или животный жир (80%). Наполнителями служат мелкодисперсные металлические порошки (обычно алюминиевая пудра) или вещества со слоистой структурой (графит, дисульфид молибдена). Иногда в смазку вводят растворитель (уайт-спирт, керосин, ацетон), облегчающий нанесение смазки на поверхность формы, а также добавки различного назначения. Например, камфору вводят для улучшения испаряемости смазки, жирные кислоты и ПАВ для изменения поверхностных свойств.
  2. Водные растворы солей, водные препараты на основе коллоидного графита, силоксановые жидкости. Основы как таковой в этих смазках нет. Наполнитель вводят в смазку с водой в соотношениях 1:15,1:20. Вода (разбавитель) испаряется при соприкосновении с нагретой поверхностью формы. Остающийся налет солей или коллоидного графита и выполняет роль смазки. В состав смазки вводят различные добавки, стабилизирующие распределение коллоидального графита в воде.

Основное преимущество смазок первой группы высокая стойкость и сохранение смазывающих свойств в течение нескольких циклов.

Другое достоинство смазок на жировой и масляной основе большая эффективность при защите поверхности формы от эрозийного воздействия струи и налипания сплава, что можно объяснить образованием граничных фаз молекулами или ассоциатами поверхностноактивных жировых компонентов. Это свойство особенно усиливается при использовании наполнителей со слоистой структурой, особенно дисульфида молибдена.

При взаимодействии смазки с поверхностью металла происходят сложные процессы. Прежде всего смазка смывается со стенок питателя и стремится покрыть тонким слоем поверхность струи. Поэтому между струей и формой всегда будет находиться некоторый слой смазки, но ее распределение по поверхности формы будет зависеть от положения в форме места входа струи и скорости впуска металла. Если при входе в форму струя металла распыляется, то ее поверхность резко увеличивается, и в этом случае даже большое количество смазки не предотвратит взаимодействия жидкого металла с материалом формы.

Экспериментально доказано, что сохранение смазки в месте удара струи о поверхность формы возможно лишь при скоростях впуска, не превышающих 7 м/с. При литье под давлением обычно применяют большие скорости впуска, поэтому для сохранения слоя в месте попадания струи необходим правильный выбор материала формы и режим его термической и химико-термической обработки, обеспечивающий создание на поверхности твердого антикоррозионного слоя. При этом следует увеличивать толщину питателя и, по возможности, уменьшать скорость впуска, понижать температуру заливаемого сплава, выполнять литниковую систему с таким расчетом, чтобы осуществить подвод струи по касательной к стержню или выступам формы.

Основным недостатком смазок первой группы является их низкая термостойкость.

По технологии горячего литья смазку на пресс-форму наносят непосредственно перед заливкой жидкого металла. Температура рабочей поверхности пресс-форм перед отливкой алюминиевых заготовок должна быть 120-250 °С. Уже при температуре 125-140 °С большая часть жировой основы испаряется. Литейный сплав в камеру прессования заливается при температуре 620-720 °С. В ходе прессования жидкого металла масляные и жировые компоненты смазки крекируются и частично сгорают с интенсивным газообразованием, что приводит к повышению газонасыщенности и пористости отливок. Основную рабочую нагрузку несет наполнитель, поэтому работа смазки определяется его составом и количеством. Оставшаяся часть смазки также претерпевает изменения, связанные с высокой температурой заливаемого сплава. Так, окисление наполнителя приводит к образованию нагара и осадка на поверхности формы, что, в свою очередь, приводит к увеличению удельного содержания кислот и других поверхностно-активных веществ и усиливает склонность материала формы к адгезии.

Очевидно, из-за указанных недостатков смазок первой группы намечается тенденция к замене их смазками на водной основе.

Около 95 % всех отливок из алюминиевых сплавов можно получать, используя смазки второй группы. При использовании водных смазок уменьшается загрязненность поверхности отливок и форм для литья, обеспечивается противопожарная безопасность, увеличивается эффективность действия смазки.

Кроме того, применение водных смазок позволяет увеличить темп работы машин ЛПД, следовательно, и производительность процесса; стоимость водных смазок ниже стоимости смазок на жировой основе. Однако, при работе с водными смазками не всегда достигаются хорошие результаты, ввиду плохой работоспособности водных смазок и неправильного применения приспособлений для нанесения смазки.

Для широкого внедрения водных смазок следует совершенствовать их составы, а также модернизировать и правильно использовать распылители.

Важным достоинством смазок второй группы следует считать их способность очищать поверхность формы от остатков старой смазки (существует мнение о нежелательности применения смазок на основе жиров и пигментных веществ).

Сложившееся представление об отрицательном воздействии водных смазок на тепловой режим форм литья под давлением опровергается некоторыми исследователями. Они считают, что мелкодисперсное состояние смазки при нанесении ее на поверхность формы при помощи распылителя и пара, в который превращается растворитель (вода), препятствует в первый момент чрезмерному охлаждению поверхности формы, но затем отводится в два раза больше тепла, чем смазками на жировой и масляной основе.

Эффективность применения смазки повышается при увеличении содержания в ней воды. Поэтому при больших размерах поверхности следует применять смазки с малой концентрацией наполнителя. При этом необходимо учитывать, что уменьшение концентрации наполнителя в смазке должно компенсироваться увеличением времени смазывания, что в свою очередь приведет к дополнительному охлаждению формы. Для снижения интенсивности охлаждения поверхности смазкой можно уменьшить время смазывания при соответствующем увеличении концентрации наполнителя.

Недостаток водных смазок (неравномерность их распределения на поверхности формы) можно устранить подогревом смазки перед употреблением.

В тех случаях, когда водные смазки не предотвращают эрозию поверхности формы в месте попадания струи или налипания смазки при сложной конфигурации отливки, можно рекомендовать смазки на основе дисульфида молибдена, обладающие всеми достоинствами смазок первой группы и характеризующиеся высокой термостойкостью. Смазка на его основе сохраняет смазывающие свойства при температуре свыше 400 °С. Действие дисульфида молибдена в роли смазки обусловлено его структурой: гексогональной решеткой слоистого типа, причем расстояние между плоскостями решетки дисульфида молибдена в два раза больше, чем у графита, что обеспечивает более низкий коэффициент трения.

Для выбора оптимальных составов и режимов их нанесения важно знать зависимость качества отливок, как от физико-химических и эксплуатационных свойств смазок, так и от режима смазки пресс-формы. Режим нанесения смазки характеризуется количеством наносимой на пресс-форму смазки, равномерностью распределения ее на поверхности пресс-формы, концентрацией, продолжительностью и частотой нанесения.

В последнее время как за рубежом, так и в отечественной промышленности наметилась тенденция к использованию бездымных смазок на водной основе. Смазки, изготовляемые зарубежными фирмами, представляютсобой водные (’’Аквадаг” "ДАГ-554/20”, Тидроколляг”), эмульсионные ("Хем-Тренд-12", ДАГ-5135”, ’’ДАГ-5210”) или водо-самоэмульгируемые ("Индразерафлюкс”, "Нерафлюкс", "Треннекс- PWL”) жидкости различной консистенции, иногда содержащие (кроме "ДАГ-5135”, Хем-Тренд-1037”, "Индразерафлюкс”, "Нерафлюкс”) антифрикционный и разделяющий высокодисперсный наполнитель. Перед применением смазки разбавляют водой в 5,0-г50раз непосредственно на рабочем месте и наносят распылением на пресс-форму. Высокая степень разбавления позволяет максимально использовать охлаждающую способность смазки.

В качестве антифрикционного и разделяющего наполнителя в большинстве случаев используется графит (Тидроколляг”, "Аквадаг”, ”ДАГ-554/20”, ”Хем-Тренд-12”, "ДАГ-5210”), в некоторых смазках алюминиевый порошок (’Треннекс-PWL”). Для повышения эффективности действия смазки в состав вводят различные добавки и поверхностно-активные вещества (ПАВ) в зависимости от марки отливаемого сплава, категории и размеров детали, требуемой чистоты поверхности, точности отливки и технологических параметров (температуры металла, скорости заполнения, способ и режим нанесения смазки). Технология подготовки и применения смазки разрабатывается для каждого конкретного случая. Кроме того, это есть искусство работы литейщика.

Смотрите также