Для уменьшения влияния сил внешнего трения в очаг деформации вводят слой смазки. В зависимости от способа ОМД и требований к качеству продукции смазка может преследовать следующие цели:
1) уменьшение трения с целью понижения сопротивления деформации. Особенно важно при холодной обработке тонких изделий с сильно развитой поверхностью контакта (прокатка, волочение);
2) уменьшение износа инструмента. Особенно нежелателен износ инструмента в чистовых проходах, что приводит к искажению профиля (холодная прокатка, волочение, штамповка, прессование);
3) обеспечение требуемой поверхности изделия. Смазка предупреждает образование шероховатости и обеспечивает получение изделия с блестящей или матовой поверхностью;
4) регулирование температуры инструмента и металла. Трение способствует разогреву инструмента и металла, что способствует выходу из строя инструмента и ухудшению свойств металла. Смазка обеспечивает охлаждение;
5) контроль формоизменения. Форма изделий зависит от условий трения. Смазка способствует скольжению, растеканию металла, отсутствие ее - тормозит скольжение. Например, прокатка тавра. Чтобы запрессовать металл в узкую щель, поверхность валков насекают.
Смазка обычно одновременно решает все задачи, но ее модификации (состав) могут акцентировать одну из задач.
Обычно все требования не могут быть удовлетворены одновременно, поэтому при выборе смазки необходимо учитывать, какую цель, в первую очередь, необходимо достичь:
- свободная ковка, прокатка - в горячем состоянии усилие деформирования невелико. Поэтому обработка проводится без смазки. Окалина препятствует привариванию металла к инструменту;
- горячая штамповка - для увеличения срока службы дорогостоящего инструмента и уменьшения усилия при штамповке деталей с тонкими элементами необходимо применение смазки (цели 2, 5);
- горячее прессование - характеризуется высоким сопротивлением деформации (большие силы трения), поэтому применение смазки желательно, особенно при прессовании труб и фасонных сечений (цели 1, 2);
- холодная прокатка - смазка необходима для уменьшения сопротивления деформации, для охлаждения валков и получения высокого качества изделий (цели 1, 2, 3);
- волочение - производится в холодном состоянии при больших скоростях, что вызывает разогрев инструмента и металла. Смазка нужна для охлаждения и увеличения срока службы инструмента, повышения качества поверхности готовых изделий (цели 2, 3, 4).
Требования, предъявляемые к смазкам:1) максимальное снижение коэффициента трения;
2) образование прочной пленки, обеспечивающей надежное разделение поверхностей обрабатываемого изделия и инструмента;
3) хорошая прилипаемость;
4) стабильность смазок, стойкость к высоким температурам, не-разложение под действием определенной среды;
5) легкость удаления по окончании деформации;
6) отсутствие вредных для здоровья людей веществ;
7) хорошая теплопроводность, охлаждающая способность;
8) низкая стоимость.
При горячем деформировании смазка должна противостоять высоким температурам не выгорая, не должна оставлять на поверхности трудноудалимых остатков. Обычно используют жидкое стекло, водные и масляные смазки с наполнителями в виде графита, талька, мела.
При холодной деформации смазка должна интенсивно понижать коэффициент трения и являться хорошей охлаждающей средой.
Используют водные эмульсии масел с добавками, которые обеспечивают хорошее сцепление смазки с поверхностью металла. Разрыв пленки смазки приводит к непосредственному контакту металла с инструментом и схватыванию, а в последствии - к налипанию металла на инструмент.
Схватывание - образование металлических связей при сближении на расстояние <10А (1A=10в-10 см) при отсутствии на поверхности пленок.
Хорошая прилипаемость смазок на цинк, медь, свинец, хуже - на сталь, алюминий. Поэтому перед холодным волочением осуществляют подготовку поверхности катанки или проволоки (меднение, желтение {Fe(OH)3 - гидрат окиси железа}, фосфатирование, известкование).
Виды смазокРазличают:
- твердые смазки - известковые, фосфатные, металлические покрытия (подсмазочный слой, применяются при волочении), графит, мел;
- густые смазки - животные и растительные жиры, минеральные масла, мыла;
- жидкие смазки - эмульсии водно-мыльные и водно-масляные.