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鍛造模具潤滑劑

文/Daniel North·福斯?jié)櫥停ㄖ袊┯邢薰?/p>

鍛造模具潤滑劑在金屬成形工藝過程中已被使用了幾百年，鍛造是人類所熟知的最古老的工藝之一，人們最早使用動(dòng)物油脂、鋸屑或天然未經(jīng)提煉的油品作為模具潤滑劑。鍛造是一種利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。冷鍛是在室溫或接近室溫條件下的金屬成形過程。溫鍛是介于室溫與熱鍛溫度之間的金屬成形過程。熱鍛是在將坯料加熱到高溫時(shí)，使其更容易變形的金屬成形過程。

影響鍛造生產(chǎn)成本的因素主要包括：⑴不合格率；⑵模具使用壽命；⑶日常清理維護(hù)；⑷最優(yōu)化的產(chǎn)品重量（原材料的使用率）；⑸人工操作成本。許多期望高產(chǎn)能和良好模具壽命的公司，在評(píng)估所有成本因素的時(shí)候自然也會(huì)考慮到高品質(zhì)脫模劑的成本，但是經(jīng)調(diào)查鍛造潤滑劑的成本僅占其中很小的一部分。在整個(gè)鍛造工藝過程中，鍛造潤滑劑的成本所占生產(chǎn)總成本的比例少于2%，但是卻對(duì)整體生產(chǎn)起到了決定性作用。近年來，由于終端使用者對(duì)鍛件的公差尺寸及復(fù)雜化的需求不斷增加，這便需要鍛造企業(yè)持續(xù)的改進(jìn)鍛造產(chǎn)品的制造工藝。鍛造企業(yè)工藝的升級(jí)改變意味著潤滑劑供應(yīng)商也需要開發(fā)用途廣泛的鍛造潤滑劑來滿足現(xiàn)代化的需求。應(yīng)該指出的是，如今的鍛造企業(yè)對(duì)鍛造生產(chǎn)技術(shù)有著很好的理解，同時(shí)也會(huì)對(duì)鍛造潤滑劑提出針對(duì)性的需求。他們可以通過與鍛造潤滑劑供應(yīng)商的緊密合作，針對(duì)其特殊的模鍛制造工藝選擇最優(yōu)化的潤滑劑方案。

影響潤滑效率的因素

影響潤滑效率的因素主要有模具溫度、模具和工作間溫度、工件溫度、工件材料、接觸時(shí)間、工作速度、變形等級(jí)、潤滑劑類型和潤滑膜厚度。

鍛造模具潤滑劑的種類

水基石墨潤滑劑

目前在全球范圍內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的鍛造潤滑劑是水基石墨產(chǎn)品。水基石墨潤滑劑是由粘合劑、潤濕劑、粘附劑、摩擦調(diào)整劑和表面活性劑組成的。但并非所有石墨的作用都是相同的，可用于鍛造潤滑劑的石墨有天然石墨、非晶質(zhì)石墨和合成石墨三類。能很好的改善金屬流動(dòng)性的石墨類型為天然石墨和合成石墨，這是由于這類石墨均為板狀結(jié)構(gòu)。非晶質(zhì)石墨雖是天然形成的石墨，但是缺少天然石墨和合成石墨所具有的板狀結(jié)構(gòu)，而且常伴隨有較多的灰狀雜質(zhì)，迫于鍛造企業(yè)較高的成本壓力，非晶質(zhì)石墨常被用于加工成低成本的潤滑劑?，F(xiàn)如今，鍛造企業(yè)對(duì)鍛造工藝的綜合成本有著正確的評(píng)估方法，非晶體石墨便不具有優(yōu)勢(shì)。合成石墨是通過效仿天然石墨的片狀結(jié)構(gòu)形態(tài)和性能經(jīng)人工制造而成的石墨。該石墨的兩個(gè)最顯著的特點(diǎn)是純度高和顆粒細(xì)。

另一種上文沒有提及的石墨類型為膠狀體石墨。該石墨能更高效粘附在較平滑模具的表面，操作溫度高達(dá)350℃以上。膠狀體石墨廣泛使用于有自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)的鍛造車間。多年來，為了減小石墨顆粒，研磨設(shè)備也在不斷的發(fā)展，這使得膠體狀石墨的加工過程越來越經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也為眾多鍛造企業(yè)提供了更多有吸引力的選擇。

水基合成潤滑劑

不含石墨合成型的潤滑劑常被推薦于對(duì)操作現(xiàn)場環(huán)境要求較高的鍛造企業(yè)。同樣，鍛造企業(yè)如果需要改進(jìn)現(xiàn)場員工的工作積極性，提供更為安全的工作環(huán)境，該類產(chǎn)品也常被推薦。然而，使用非石墨產(chǎn)品來替代石墨產(chǎn)品也是具有挑戰(zhàn)的，在轉(zhuǎn)換過程中需要現(xiàn)場工程師重新調(diào)整潤滑循環(huán)時(shí)間、噴灑次數(shù)及模具潤滑劑的具體應(yīng)用等，以確保合成型產(chǎn)品的正常工作。

不同于依靠固體物顆粒進(jìn)行潤滑的石墨產(chǎn)品，合成潤滑劑借助更為復(fù)雜的潤滑原理，以保證模具持續(xù)有效的工作。要利用好這些材料，鍛造企業(yè)需要經(jīng)常性投入精力來改進(jìn)工藝流程。有時(shí)生產(chǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)或大或小甚至更為復(fù)雜的情況，需要鍛造企業(yè)不斷的改進(jìn)潤滑劑的噴灑系統(tǒng)，調(diào)整產(chǎn)品稀釋比例及噴灑壓力、模具的加熱或冷卻、調(diào)整噴灑時(shí)間等。水基合成潤滑劑的潤滑原理如圖1所示。

油基石墨潤滑劑

盡管目前市場上水基石墨與水基合成型鍛造潤滑產(chǎn)品在不斷的發(fā)展，油基潤滑產(chǎn)品在某些特定領(lǐng)域也有一定的使用需求，比如復(fù)雜的鋼質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門、航空有色金屬及汽車輪轂等鍛件。眾所周知，由于模具結(jié)構(gòu)和工藝的要求，許多企業(yè)依然需要使用油基鍛造潤滑劑。事實(shí)上，一些企業(yè)還在使用多年前的低技術(shù)含量的油基產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)品制造。

隨著油基產(chǎn)品的不斷發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)有了很多技術(shù)改進(jìn)。但一些鍛造公司多年來習(xí)慣性的使用老的產(chǎn)品，從而錯(cuò)過了很多新研發(fā)出的產(chǎn)品帶來的優(yōu)勢(shì)。近些年來，新型油基鍛造潤滑技術(shù)大量使用了過去不曾使用到的添加劑。現(xiàn)如今對(duì)先進(jìn)材料添加抗磨損添加劑、摩擦修復(fù)劑、研磨石墨以及含有高分子聚合物的添加劑等，大大提升了油基鍛造潤滑產(chǎn)品的性能。

隨著新配方的油基鍛造潤滑劑的發(fā)展，許多航空及重工行業(yè)的鍛造企業(yè)確實(shí)需要一種可以減少鍛壓次數(shù)的油基潤滑劑產(chǎn)品。通過使用新型油基潤滑產(chǎn)品可以更好地改善金屬的流動(dòng)性。石油產(chǎn)品提純技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，油基產(chǎn)品起火及油煙的問題也得到了顯著改善。

如今最新技術(shù)的油基產(chǎn)品含有新開發(fā)的添加劑以及優(yōu)質(zhì)研磨的石墨，使得鍛造企業(yè)可以在工藝過程中使用更少的潤滑劑達(dá)到相同的效果，這也意味著一旦減少潤滑劑的使用，鍛造現(xiàn)場的環(huán)境與安全問題也會(huì)有大幅改善。鍛造模具潤滑劑概覽，如圖2所示。

圖1 水基合成潤滑劑的潤滑原理

圖2 鍛造模具潤滑劑概覽

正確操作使用鍛造模具潤滑劑

鍛造企業(yè)在生產(chǎn)預(yù)定工件時(shí)，應(yīng)用正確的稀釋比例和PH值，對(duì)保證生產(chǎn)和成本控制尤為重要。無論是人工還是自動(dòng)，噴灑裝置必須合理操作使用，同時(shí)做好日常維護(hù)工作才能保證鍛造潤滑劑的性能達(dá)到最佳狀態(tài)。

鍛造模具潤滑劑的生產(chǎn)廠商一直在探尋降低鍛造過程中石墨及合成產(chǎn)品的使用量的方法，在盡量不降低模具壽命的同時(shí)最大限度的提高潤滑劑的經(jīng)濟(jì)性。目標(biāo)是使鍛造企業(yè)在消耗最少潤滑劑的同時(shí)使模具壽命達(dá)到可接受的范圍。為了使客戶實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，需要執(zhí)行以下操作：

⑴選擇正確的潤滑劑。

⑵實(shí)時(shí)檢查和監(jiān)控潤滑劑的狀態(tài)。

⑶規(guī)范使用稀釋比例。

⑷保證產(chǎn)品的PH 值在合理范圍內(nèi)。

⑸循環(huán)使用的產(chǎn)品保持干凈且無外來雜質(zhì)。

如果以上的各項(xiàng)內(nèi)容都在正確范圍內(nèi)實(shí)施，模具潤滑劑的使用效果將被最大化。模具潤滑效果最大化，也能幫助到鍛造工藝的其他方面，例如：⑴使鍛壓設(shè)備效率最大化；⑵產(chǎn)能最大化的同時(shí)保證能耗的最小化；⑶不會(huì)因模具潤滑劑導(dǎo)致的模具磨損問題而耽誤工時(shí)；⑷不會(huì)因噴灑及設(shè)備操作的問題而耽誤工時(shí)；⑸鍛造生產(chǎn)過程中對(duì)環(huán)境的影響最小化；⑹可降低模具潤滑劑的成本；⑺可減少模具潤滑劑的使用量。

結(jié)束語

鍛造模具潤滑劑在鍛件生產(chǎn)中起著十分重要的作用，合理潤滑是解決潤滑問題的關(guān)鍵。對(duì)鍛造工藝而言需要綜合平衡模具壽命、鍛件質(zhì)量、鍛件材料和復(fù)雜程度及毛坯變形量、潤滑劑使用成本、能源消耗量及材料消耗量和環(huán)境，選擇合適的鍛造模具潤滑劑，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的最佳化。