CC BY
224
Поэтому результаты, полученные в первом эксперименте, необходимо учитывать при проектировании оборудования.
В реальной промышленной установке магнитное поле создается электрическим током. Как показали испытания, приемлемым вариантом является выпрямленный ток промышленной частоты с коэффициентом пульсаций 1,57 - 0,66. В [3] рассматривается вариант управления площадью растекания расплава путем пропускания через изделия электрического тока. При этом возникают пондеромоторные силы, которые взаимодействуют с силами поверхностного натяжения расплава. В этом случае возникает сложная задача, для решения которой необходимо учитывать такие факторы, как магнитные и электрические свойства покрываемого металла; распределение тока по сечению, зависящего от его спектра; микрогеометрию поверхности.
Использование электромагнитного поля показало другие результаты - проявилось влияние наведенного магнитного поля от высших гармоник тока электромагнита. Заметно увеличилась площадь растекания расплава. Наблюдалась связь краевого угла со спектром, различным при питании однополупериодным и двухполупериодным напряжением. Не наблюдалось влияние поля на проявление капиллярного эффекта, обнаруженного и приведенного выше.
Как и отмечалось выше - это задача достаточно сложная и требует дополнительных исследований. Поэтому мы ограничимся констатаций этого факта и необходимостью учитывать полученные результаты при проектировании разрабатываемой технологии.
Список литературы
1. Бахматов Ю.Ф., Бахматов И.Ю. Устройство для нанесения покрытия на изделия из вещества, находящегося в жидкой фазе. Патент на полезную модель № 114686.
2. Конструирование оборудования технологической линии нанесения металлических покрытий из расплава, позиционированного в пространстве магнитным полем / Ю.Ф. Бахматов, Н.В. Драпеко, K.P. Темиргалеев, И.Г. Лебедева // Обработка сплошных и слоистых материалов. 2013. № 1 (39). С. 74-76.
3. Чернов В. В. Растекание и смачивание проводящими жидкими фазами поверхности твердых тел в магнитных полях: дис ... канд.ф.м.н. Нальчик. 2006.
УДК 621.771
ИССЛЕДОВАНИЕ СМАЗКИ ДЛЯ СУХОГО ВОЛОЧЕНИЯ МЕТАЛЛА С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА*
Гун Г.С., Корчунов А.Г., Пивоварова К.Г.
ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет имени Г.И. Носова»
Для сухого волочения катанки, передельной проволоки из всех типов сталей, калибровки прутков широко используют сухие порошкообразные смазки, чаще всего на основе натриевого мыла, которые должны обеспечивать высокую износостойкость инструмента, требуемое качество поверхности продукции, уменьшение коэффициента трения, а при высоких скоростях волочения - эффективное охлаждение инструмента [1-3].
*Работа подготовлена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках выполнения государственного задания Магнитогорскому государственному техническому университету им. Г.И. Носова № 11.1525.2014К от 18.07.2014 г.
При волочении значительная часть энергии в результате внешнего трения и пластической деформации превращается в тепло, которое нагревает деформируемый металл, волоку и смазку. Теплота внешнего трения выделяется на контактной поверхности, поэтому при холодном волочении металла периферийные слои его в самом очаге деформации и в течение некоторого времени после выхода из волоки имеют температуру более высокую, чем центральные. Чрезмерный нагрев протягиваемого металла (300-350 °С) ухудшает условия волочения из-за выгорания смазки. При волочении стальной заготовки температура на контактной поверхности волоки может достигать 600 °С [4]. Хотя такие температуры сохраняются недолго, но это отрицательно сказываются на смазке.
Анализируя вышесказанное, одним из важных показателей технологических смазок является термическая стабильность [5], способность смазки сохранять свои свойства при воздействии высоких температур. Другим не менее важным показателем смазки является ее гигроскопичность. Высокая влажность смазки, присутствие в мыле гигроскопических веществ (таких как хлорид натрия, гидроксид натрия, глицерин и др.) снижают температуру плавления (размягчения) мыла и вызывают коррозию металла [6]. Поэтому для технологических смазок нормируется такой показатель как влажность (содержание влаги), его величина не должна превышать более 1,0 %.
Целью настоящей работы является исследование технологических свойств (термической стабильности и гигроскопичности) смазки для сухого волочения металла методами физико-химического анализа.
В качестве объекта исследования выбрана смазка СВС-У (ТУ 113-07-11.075-91) на основе натриевого мыла, применяемая при волочении металла на станах барабанного типа.
Исследования по определению термической стабильности смазки проводились на приборе синхронного термического анализа STA (Iupiter 449 F3) фирмы «NETZSCH» при нагревании 3,0-3,5 мг вещества в корундовом (AI2O3) тигле в атмосфере воздуха (30 см3) при повышении температуры от комнатной до 700 °С со скоростью 10 °/мин.
На термограмме (см. рисунок) видно, что во время нагрева образца (высушенного при 110 иС до постоянной массы) уже при температуре около 150 иС на кривой ТГ наблюдается незначительный эффект потери массы, связанный с испарением низколетучих соединений смазки. Выше 300 °С эффект потери массы образца существенно усиливается и продолжается до температуры 550 °С. При этом на кривой ДСК наблюдается ряд экзотермических эффектов, соответствующих разложению и термодеструкции смазки, протекающих в несколько стадий. Окисление (термодеструкция) смазки начинается уже при температуре 239,5 °С.
Температура,
Термограмма смазки СВС-У: 1 - кривая ДСК: изменение величины теплового потока от температуры; 2 - кривая ТГ: изменение массы от температуры
Следует отметить, что органические вещества считаются термически стабильными, если при температурах эксплуатации их потери массы не превышают более 5 % [7]. Поэтому для оценки термической стабильности исследуемой смазки определены температуры потери 5, 10, 25, 50 % массы и температуры максимумов основных экзотермических эффектов, зафиксированных на кривой ДСК (см. таблицу).
Результаты определения термической стабильности смазки СВС-У
Температура (°С), соответствующая потери массы, % Температура экзотермического пика, °С
5 10 25 50
263 315 456 519 291,6; 325,7; 380,1; 407,3; 521,4
Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что смазка СВС-У термически устойчива только до температуры 263 °С. При нагреве от 263 до 519 °С потеря массы составляет 50 % и в этом же диапазоне наблюдаются пики на кривой ДСК, что свидетельствует о разложении и термодеструкции смазки.
Содержание воды в смазке определялось на анализаторе углерода и воды С\У МиЬТГРЗАБЕ фирмы ЕЬТЯА методом сжигания в токе очищенного и осушенного нейтрального газа (азота) при температуре 105-110 °С и определении количества выделившейся при этом влаги методом инфракрасной спектрометрии. Содержание влаги в исследуемой смазке составляет 1,0 %, что соответствует ее нормативу. Такое определение влаги в смазках по сравнению с традиционным гравиметрическим методом является более точным, т.к. при определении влаги гравиметрическим методом вместе с влагой могут выделяться другие летучие органические соединения, что может привести к увеличению общей потери массы и, как следствие, к завышению результатов анализа.
По результатам физико-химических методов анализа (ПК-спектрометрии и термического) можно сделать вывод, что содержание влаги в смазке СВС-У соответствует нормативу (1,0 %); смазка будет термически стабильной до температуры 263 °С, выше этой температуры ее технологические свойства будут ухудшаться, что приведет к возникновению неблагоприятных условий процесса деформации при волочении металла.
Список литературы
1. Корчунов А.Г., Пивоварова К.Г., Ульянов А.Г. Технологические аспекты производства высокоточной калиброванной стали // Обработка сплошных и слоистых материалов^ 2012. №38. С. 85-89.
2. Пивоварова К.Г. Повышение качества калиброванной стали на основе моделирования и оценки изменения шероховатости поверхности при волочении: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.02.23 / Пивоварова Ксения Григорьевна. Магнитогорск, 2006. 19 с.
3. Гун Г.С., Корчунов А.Г., Пивоварова К.Г., Ульянов А.Г. Моделирование упругого последействия металла при волочении // Обработка сплошных и слоистых материалов. 2014. № 1 (40). С. 67-71.
4. Перлин И.Л., Ерманок М.З. Теория волочения. М.: Металлургия, 1971. 447 с.
5. Чернов В.П., Ларин Ю.И., Долматов А.П. и др. Исследования новых эмульсолов для высокоскоростной прокатки углеродистой стали // Труды VI конгресса прокатчиков. Т. 1 (Липецк, 18-21 октября 2005 г.). М.: АО Черметинформация, 2005. С. 158-160.
6. Павлова С.А., Журавлева И.В., Толчинский Ю.И. Термический анализ органических и высокомолекулярных соединений. М.: Химия, 1983. 120 с.
7. Чертавских А.К., Белосевич В.К. Трение и технологическая смазка при обработке металлов давлением. М.: Металлургия, 1968. 364 с.
