CC BY
23
В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ 2000 р. 4 Вип.№10
УДК 621.73
Каргин Б.С.*
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СМАЗОК
Рассмотрены современные процессы изготовления технологических смазок для горячей объемной штамповки. Представлен разработанный прогрессивный процесс гидродинамического измельчения графита для производства смазок. Приведен их состав и результаты производственных испытаний. Показана эффективность новых смазок.
Обеспечение высоких темпов интенсификации машиностроительного производства невозможно без повышения эффективности технологических процессов, в том числе кузнечно-штамповочного производства.
Совершенствование кузнечно-штамповочного производства требует создания оптимальных условий внешнего (контактного) трения. Этого можно достичь путем применения эффективных технологических смазок и нанесения их на штамп путем распыления.
К сожалению, применяемые в мире и на Украине водно-графитовые смазки имеют высокую стоимость, а устройства для их нанесения на штамп несовершенны. Процесс измельчения графита для производства смазок в мельницах весьма трудоемкий, малопроизводительный, энергоемкий и экологически вредный. Однако именно он сейчас применяется в мире для производства смазок, так как до настоящего времени не создано оборудования для этой операции. Например, на Мариупольском графитовом комбинате для тонкого измельчения графита применяют шаровые вибрационные и струйные мельницы. Применяемый способ измельчения графита для производства технологических смазок (ТС) типа ОГВ-75, Укринол-7 и др. является сложным технологическим процессом с использованием токсичных компонентов, т.е. с добавлением сильнодействующего окислителя (бихромата калия). Измельченный графит проходит обработку серной кислотой, отмывки от солей и кислоты и нейтрализацию.
Иностранные фирмы, выпускающие графитовые смазки держат в секрете процессы измельчения и обработки графита, применяемого в них. Нами предложен, разработан, исследован и внедрен принципиально новый способ гидродинамического измельчения графита на специальной установке (A.c. N 1660330). По предлагаемой технологии изготовления смазок используется энергия микроструй, когда при схлопывании кавитационные пузырьки разрушают при- < липшие к ним твердые частицы графита. В результате проведенной работы была выпущена опытная партия технологической смазки, анализ которой проведенный На лазерном счетчике, показал перспективность измельчения графита разработанным способом. Подача смазок распылением в настоящее время осуществляется при помощи сложных и небезопасных устройств, имеющих жесткие ограничения по дисперсности помола нерастворимых компонентов и, потому малонадежных.
В основе новой технологии нанесения жидких смазок использован эффект скачкообразного перехода с режима подачи смазки на режим продувки сопел, что позволяет отказаться от сложных синусных систем управления потоками.
В результате многолетних поисков нами были разработаны, испытаны и внедрены на ряде крупнейших машиностроительных предприятий Украины и России высокоэффективные технологические смазки В1; ГФП; ГФПО и устройства нанесения их на штамп распылением
* __
III 'ГУ, канд тсхн.иаук, проф.
В работе участвовали доц. Диамантопуло К.К., доц. Лукьянов В.И., доц. Ляшко О.Р., инж. Мкртчян А.В.
для операций выдавливания и горячей объемной штамповки. В частности, в цехе № 64 ПО «Таганрогский комбайновый завод» производится штамповка методом горячего выдавливания поковки «Ось колеса» на комплексной автоматической линии «Хазенклевер» германского производства на базе КГШП усилием 63 МН. Годовая программа выпуска - 40 тыс. штук; материал поковки - ст. 40Х, масса - 41 кг. Штамповка осуществляется за 4 перехода при 2-х ходах пресса. Связки штанг 0 150 мм и длиной 6000 мм укладываются на приемный магазин и затем подаются в индукционную нагревательную установку для нагрева металла до 1250 - 1280 °С. После нагрева штанги режут на гидравлических ножницах усилием 2,5 МН, а затем поступают на установку гидравлического удаления окалины. После очистки от окалины заготовки механизмом загрузки пресса подаются на штамп первого перехода. Перемещение поковки по позициям штамповки производится при помощи клещевого перекладчика. Очистка и смазка штампов осуществляется автоматической станцией. Поковки извлекаются из штампового пространства пресса роботом и перемещаются на установку термической обработки поковок, а затем на установку дробеструйной очистки. Очищенные поковки роботом подаются на дефектоскопический участок, а затем укладываются в тару.
При штамповке применяется маслографитовая смазка «Сумидера» германского производства. Смазка наносится на штамп при давлении 3,6 МПа распылением. Расход смазки составляет 035 кг на 1 поковку. Штампы изготовлены из стали 5ХНМ. Стойкость штампов составляет: 1 переход - 200 штук; 2 переход - 350 штук; 3 переход - до 500 штук; 4 переход - 2000 штук.
Основные причины выхода из строя штампов: истирание; смятие и пластическая деформация гравюры; появление сетки разгара и крупных трещин. Температура штамповки составляет 1150-1100 °С. Темп штамповки - 140 шт./ч. Смазка подается через форсунки в каждый из 4-х ручьев штампа.
Проблема состояла в том, что при использовании германской смазки «Сумидера» образуется пламя, дым, неблагоприятные санитарно-гигиенические условия. Кроме того смазка «Сумидера» достаточно дорогая (1 кг ее стоит 4 ДМ), Была поставлена задача создать бездымную смазку, которая по эффективности бы не уступала смазке «Сумидера». Нами разработана, изготовлена и внедрена в производство новая бездымная водно-графитовая смазка В1, состав которой приведен ниже в таблице 1. Таблица 1 - Состав технологической смазки типа В1
Наименование компонента Содержание компонента, %
1. Графит 10-12
2. Триполифосфат натрия 1- 2
3. Триэтанолами 0,2-0,3
4. Этнос 3-4
5. Сульфитно-спиртовая барда 6-8
6. Канифоль сосновая 0,8 - 1,5
7. Вода до 100
Было изготовлено на «Маркографе» 3 т смазки В1. Анализ производственных испытаний гожовок показал, что стойкость штампов при этом повышается, в среднем на 15 %. Улучшаются санитарно-гигиенические условия. Пламя, дым, копоть полностью отсутствуют. Смазка В1 полностью заменила смазку «Сумидера», которая применялась ранее при выдавливании поковок «Ось колеса» и позволила Таганрогскому комбайновому заводу получить значительный экономический эффект. На том же комбайновом заводе в цехе № 12 была испытана и внедрена водно-графитовая смазка ГФП при горячей объемной штамповке поковки «Вилка». Эта поковка изготавливается на КГШП усилием 25 МН в спаренном варианте. Материал поковки -Сталь 40, масса заготовки - 4/1 кг. Из одной заготовки штампуется две поковки массой по 1,7 кг каждая. Штамповка ведется в 2 перехода: переход 1 - предварительная вдоль оси. Переход 2 - оконч-
нательная в открытом штампе. Нагрев индукционный. Производство массовое. Плановая стойкость штампов - 3500 штук Применяют смазку «Барда», которую подают квачом.
Состав разработанной водно-графитовой смазки ГФП для объемной штамповки приведен ниже в таблице 2.
Таблица 2 - Состав технологической смазки типа ГФП
Наименование компонента Состав компонента, %
1. Графит 18
2. Трнполифосфат натрия 8
3. Лигносульфонат аммония 8
4. Триэтаноламин 0,3
5. фурацилин 0,01
6. Вода до 100
Смазка ГФП не токсична, не пожароопасная. Перед употреблением она должна быть разбавлена мягкой водой в соотношении 1:10 для простых поковок и 1:5 для сложных поковок. Производственные испытания показали, что стойкость штампов при использовании смазки ГФП повышается в среднем на 25 % , поковка легко извлекается из полости штампа. Эта смазка полностью заменила ТС «Барда», которая ранее применялась,
На Луганском заводе автомобильных клапанов использовали маслографитовую смазку «Укринол-7». Для изготовления клапанов применяли стали4 40Х9С2; 40Х; 40X10С2М. Температура нагрева заготовок составляла 1110-1150 °С. Размеры заготовок ¡1 х (1 = 35 х 25 мм. Диаметр стержня клапана - 8,8 мм. Средняя стойкость матриц - 900 шт., а пуансонов - 400 шт. Здесь была предложена смазка ГФПО. Отличие ее от смазки ГФП заключается в том, что она в своем составе содержит 3-4 % древесных опилок и 25 % графита. Испытания смазки ГФПО при выдавливании клапанов показали ее работоспособность и перспективу применения, несмотря на то, что стабильных результатов достичь пока не удалось.
На ПО «Южмаш» проведены производственные испытания смазок ГФП и ГФПО при штамповке широкой номенклатуры поковок на молоте с МПЧ 1т и при штамповке болтов на высадочном автомате. Результаты испытаний показали значительную эффективность указанных смазок.
На ПО «ГАЗ» в кузнечно-рессорном производстве провели производственные испытания смазки ГФП при штамповке различных поковок (шестерня коническая, фланец кардана, вал-сошка, кулак поворотный, цапфа, шатун и т.д.). Результаты испытаний показали, что стойкость штампов при этом повышается в среднем на 20 %. Аналогичные результаты были получены на Токмакском кузнечно-штамповочном заводе, ПО «Азовмаш», на Севастопольском морском заводе, на ЗИЛе и других предприятиях.
Выводы
Направление научных разработок кафедры отличается новизной, оригинальностью решений и позволяет повысить эффективность производства, качество продукции при соблюдении режима экономии, снижении энергоемкости, улучшении культуры производства и санитарно-гигиенических условий труда,
Каргин Борис Сергеевич. Канд. техн. наук, проф., заведующий кафедрой «Кузнечно-штамповочное производство», окончил Мариупольский металлургический институт в 1963 г. Основные направления научных исследований - совершенствование процессов кузнечно-штамповочного производства.
