金屬加工工藝過(guò)程及潤(rùn)滑油概述
發(fā)布時(shí)間：2010/3/18 點(diǎn)擊：1880 字體大小：小 中 大 返回
軋制加工工藝過(guò)程與潤(rùn)滑劑
1．軋制工藝簡(jiǎn)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(zhuǎn)的軋輥給予軋件以壓力，使軋件產(chǎn)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(zhǎng)度延伸，并伴有展寬，這時(shí)軋件與軋輥表面產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，產(chǎn)生摩擦。
軋制加工的材質(zhì)可以是鋼、銅、鋁、鋅等及其合金；其加工的最終產(chǎn)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(kāi)坯軋制時(shí)工件截面積為610X610mm2以上的粗大方坯。所以當(dāng)截面縮減較多(如鑄錠開(kāi)坯和棒材軋制)時(shí)，過(guò)程需在高溫下進(jìn)行的。在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的軋制、通常稱為熱軋；低于再結(jié)晶溫度的軋制稱為冷軋。鋼的再結(jié)晶溫度一般在450－600℃范圍之內(nèi)。
冷軋與熱軋相比，其產(chǎn)品表面質(zhì)量好，尺寸精度高，厚度均勻，機(jī)械性能好，并且能生產(chǎn)薄而小的軋件，但冷軋時(shí)軋制壓力大，要求設(shè)備強(qiáng)度和精度高，電機(jī)功率大，能耗大，因此，一般冷軋材的生產(chǎn)先用熱軋開(kāi)坯而后進(jìn)行冷軋。
軋制中潤(rùn)滑劑的主要功能是減少摩擦和軋輥磨損。根據(jù)軋件材質(zhì)和軋制工藝參數(shù)，控制軋制溫度是潤(rùn)滑劑的又一重要功能。由塑性變形和摩擦引起的過(guò)多熱量，可使軋輥直徑產(chǎn)生變化，從而導(dǎo)致軋制帶材的厚度變化。軋輥磨損不僅受接觸摩擦應(yīng)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(tài)下工作，可以大大減緩表面的磨損和減小磨損程度。因此潤(rùn)滑劑的冷卻性能十分重要。當(dāng)然和鍛造過(guò)程一樣，軋輥磨損也可由各種機(jī)械問(wèn)題所引起，如磨蝕和熱疲勞磨損等。
軋制過(guò)程中潤(rùn)滑劑的供給方式一般是用扇形噴嘴沿軋輥長(zhǎng)度方向往軋輥上均勻地噴涂油或液。噴嘴流量根據(jù)板型來(lái)調(diào)節(jié)，用以改變軋輥的熱凸度，來(lái)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(rùn)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(bǔ)充。
2. 熱軋工藝與潤(rùn)滑劑
板材熱軋溫度范圍與鍛造相仿。采用熱軋潤(rùn)滑時(shí)，一般屬邊界潤(rùn)滑狀態(tài)，但也可以干軋。熱軋鋁材則不能干軋，否則軋輥上會(huì)很快地粘上鋁及其氧化物，使軋制作業(yè)不能正常進(jìn)行。
型材的復(fù)雜面使軋輥與軋件接觸面間產(chǎn)生高速相對(duì)滑動(dòng)，從而導(dǎo)致軋輥的不均勻磨損，所以型材軋制時(shí)的潤(rùn)滑作用很重要。雖然型材軋制所用的潤(rùn)滑劑與板材軋制類似，然而型材軋制時(shí)，由于操作條件更加苛刻，因而要在潤(rùn)滑劑供給系統(tǒng)采取特別措施，在軋輥孔型磨損最嚴(yán)重的地方，要給予更加充分的潤(rùn)滑。
管材熱軋時(shí)所用的潤(rùn)滑劑是石墨懸浮液、鹽溶液或其他用于熱軋的潤(rùn)滑劑。特別是頂頭及芯棒的潤(rùn)滑能改善管材內(nèi)表面的質(zhì)量。而冷彎型材和管材冷軋時(shí)，一般用冷軋潤(rùn)滑劑，只是冷彎型材用的潤(rùn)滑劑要特別注重防銹功能。在上述這些加工過(guò)程中，潤(rùn)滑劑的流量調(diào)節(jié)和覆蓋面積控制很重要。
熱軋時(shí)有效的潤(rùn)滑作用能明顯地減少軋輥磨損和動(dòng)力、能量消耗，從而可以大幅度提高設(shè)備作業(yè)率和生產(chǎn)率，降低能源消耗和改善產(chǎn)品的表面質(zhì)量。其潤(rùn)滑劑的供給量極微。鋼材熱軋通常是在800－1250℃高溫下進(jìn)行，變形區(qū)的輾面溫度可高達(dá)450－550℃，必須不斷用大量的水冷卻軋輥。
與冷軋潤(rùn)滑相比，熱軋潤(rùn)滑有其自身的特點(diǎn)：
①軋制溫度高，在變形區(qū)中軋輥表面的瞬間溫度可高達(dá)500—600℃。一方面潤(rùn)滑油的粘度隨溫度的增高而降低；另一方面變形區(qū)中的溫度高于潤(rùn)滑劑的燃點(diǎn)及蒸發(fā)溫度，而潤(rùn)滑油的使用濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于冷軋乳化液的濃度，因而在變形區(qū)中根本不可能形成足夠厚的油膜，所以不會(huì)形成液體潤(rùn)滑，摩擦系數(shù)也不會(huì)隨速度變化而變化，這在生產(chǎn)實(shí)踐中已被證實(shí)。
實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)觀察表明，采用熱軋潤(rùn)滑時(shí)，軋輥表面始終保持油膜，輥面上能存留通過(guò)變形區(qū)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(shù)量隨著熱軋油粘度的增大而增大。值得強(qiáng)調(diào)的是軋輥的表面保留的物質(zhì)具有和原用油相似的、明顯的油性。由此可得出如下結(jié)論：熱軋油在熱軋過(guò)程中不至完全燃燒(分解)，大部分熱軋油迅速通過(guò)變形區(qū)，不發(fā)生化學(xué)變化并保持潤(rùn)滑性能。此就解釋了熱軋油能起潤(rùn)滑作用的原因。
②軋件表面的氧化鐵皮對(duì)變形區(qū)中的摩擦有很大影響，一方面它的生成可使摩擦系數(shù)增大；另一方面由于它的熔點(diǎn)較低，當(dāng)溫度達(dá)到其熔點(diǎn)時(shí)，這些氧化鐵皮會(huì)熔融而起潤(rùn)滑作用，使摩擦系數(shù)減小。
熱軋潤(rùn)滑劑的成分很多，隨著軋制工藝和設(shè)備的發(fā)展，油品組成及添加劑也一直在發(fā)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(chǎn)品在國(guó)際上尚沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以常常以滿足特定工況條件下的使用性能來(lái)鑒別油品質(zhì)量的好壞，通常對(duì)熱軋油的使用性能要求如下：
①具有良好的潤(rùn)滑性，以降低變形區(qū)的摩擦；
②熱穩(wěn)定性好，有利于在變形區(qū)的溫度條件下發(fā)揮其潤(rùn)滑作用；
③為了使熱軋油能適應(yīng)大量高壓水沖刷的工況條件，熱軋油應(yīng)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(rùn)滑膜；
④流動(dòng)性好，噴油方便；灰分低，無(wú)煙，不含對(duì)人體有害物質(zhì)；
由于現(xiàn)有的熱軋機(jī)組都用水冷卻，事先沒(méi)有設(shè)計(jì)供油系統(tǒng)，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(fù)雜，在現(xiàn)有軋機(jī)上幾乎無(wú)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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