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產(chǎn)品知識(shí)
鋁軋制潤(rùn)滑基礎(chǔ)、鋁軋制潤(rùn)滑的特點(diǎn)
日期：2016-03-23 人氣：
內(nèi)容提示： 軋制是鋁加工的最重要手段之一�，F(xiàn)代鋁合金軋材包括板帶材，型線材以及管材等，品種規(guī)格有數(shù)千種，并且還在不斷擴(kuò)大，在寬度方面有3米以上的板材，在厚度方面有0.01mm…
軋制是鋁加工的最重要手段之一�，F(xiàn)代鋁合金軋材包括板帶材，型線材以及管材等，品種規(guī)格有數(shù)千種，并且還在不斷擴(kuò)大，在寬度方面有3米以上的板材，在厚度方面有0.01mm一下的箔材等。在軋制尤其是板帶軋制時(shí)需要良好的潤(rùn)滑以便能夠降低摩擦力功率消耗，減少軋輥磨損和提高板面質(zhì)量。要實(shí)現(xiàn)良好的潤(rùn)滑，首先需要分析潤(rùn)滑狀態(tài)，進(jìn)而可結(jié)合鋁軋制特點(diǎn)，來(lái)確定潤(rùn)滑要實(shí)現(xiàn)的手段，以達(dá)到需要潤(rùn)滑的目的。
1，潤(rùn)滑狀態(tài)
圖1是斯特貝克（Stribeck）在1900年提出的潤(rùn)滑狀態(tài)曲線
圖1：斯特貝克（Stribeck）曲線
圖中的三個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)著三種主要潤(rùn)滑狀態(tài)。在I區(qū)，摩擦表面被連續(xù)的潤(rùn)滑油所隔開，油膜厚度遠(yuǎn)大于兩表面的粗糙度之和，摩擦阻力由潤(rùn)滑油的內(nèi)摩擦來(lái)決定，即由潤(rùn)滑劑的黏度決定。還可細(xì)分為流體動(dòng)壓潤(rùn)滑或者彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑狀態(tài)。油品黏度越高，相對(duì)速度越快，載荷越低和表面粗糙度越低，越容易出現(xiàn)動(dòng)力潤(rùn)滑。
隨著壓力增加，油膜變薄到與表面粗糙度在相同數(shù)量級(jí)時(shí)，進(jìn)入料邊界潤(rùn)滑，摩擦副表面微凸體間處于接觸狀態(tài)，是由極性分子形成的邊界膜將摩擦副（軋輥和軋板）分開，II和III的區(qū)別是，在II區(qū)仍然由潤(rùn)滑劑的（有機(jī)）分子將摩擦副分開，而在III區(qū)接觸副表面距離非常近，溫度很高，是有潤(rùn)滑劑中的組分與金屬反應(yīng)形成的無(wú)機(jī)膜，將摩擦副隔開，也稱為極壓潤(rùn)滑。對(duì)于鋁軋制潤(rùn)滑，其潤(rùn)滑通常處于動(dòng)力潤(rùn)滑和邊界潤(rùn)滑的混合潤(rùn)滑狀體，其摩擦系數(shù)在0.03-0.10之間，薄膜厚度在0.1-1.0微米之間�！�
2，動(dòng)力潤(rùn)滑實(shí)現(xiàn)
如上所提在I區(qū)的動(dòng)力潤(rùn)滑主要是依靠潤(rùn)滑油的黏度。潤(rùn)滑油的黏度主要與基礎(chǔ)油有關(guān)，所以動(dòng)力潤(rùn)滑在很大程度上取決于基礎(chǔ)油。通常將基礎(chǔ)油分為石蠟基，環(huán)烷基和芳香基，其性能比較如表1所示。
芳香烴相關(guān)的許多物質(zhì)都是致癌物質(zhì)，已經(jīng)有很多資料來(lái)報(bào)道。所以，基礎(chǔ)油的選擇其實(shí)主要是在環(huán)烷基和石蠟基中來(lái)選擇。石蠟基基礎(chǔ)油黏度指數(shù)高，穩(wěn)定性好，為絕大多數(shù)油品所選用，因?yàn)椴幌Ｍ跍囟茸兓瘯r(shí)黏度變化太大，如液壓油，淬火油等。致癌物質(zhì)，但在作為軋制油的基礎(chǔ)油上，有不同的考慮。軋制油組分多，環(huán)烷基基礎(chǔ)油溶解性好，有利于保持平衡，故希望使用環(huán)烷基基礎(chǔ)油，更重要的，溫度升高，環(huán)烷基油黏度降低地更多，這對(duì)軋制而言，能夠降低咬入困難。但也有選用石蠟基的基礎(chǔ)油，因?yàn)樵趧?dòng)力潤(rùn)滑階段，由于軋制壓力非常大，以至于軋輥都產(chǎn)生了彈性變形，因此實(shí)際上是處于彈性動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)，而石蠟基的黏壓特性更適合這種狀態(tài)下的潤(rùn)滑。
在所謂老三套的煉油技術(shù)（溶劑脫蠟，溶劑精制和白土補(bǔ)充精制）中，環(huán)烷基和石蠟基油源有關(guān)，目前廣泛應(yīng)用的加氫煉油技術(shù)已經(jīng)擺脫了對(duì)油源質(zhì)量的依靠，并使基礎(chǔ)油的質(zhì)量有了明顯地提高，如表2所示，加氫處理的基礎(chǔ)油的質(zhì)量得到顯著提高，對(duì)軋制油的基礎(chǔ)油而言，應(yīng)該優(yōu)先選用加氫精制的基礎(chǔ)油。
3，邊界潤(rùn)滑和實(shí)現(xiàn)
邊界潤(rùn)滑是靠極性分子吸附在表面，形成邊界潤(rùn)滑膜來(lái)實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑的，工件在表面的吸附情況取決于分子的極性，吸附機(jī)制有物理吸附，化學(xué)吸附和極壓發(fā)應(yīng)如圖2所示。
首先形成的是物理吸附，這主要是依靠分子間力，它是相對(duì)的長(zhǎng)程吸附，動(dòng)力是分子間力，物理吸附與分子的極性有關(guān)，但吸附分子尚未與金屬形成化學(xué)鍵，所以，如圖2所示，吸附并不需要活化能，因此很容易實(shí)現(xiàn)，但形成物理吸附后，能量降低甚微，說(shuō)明吸附膜的潤(rùn)滑強(qiáng)度不高。
如果吸附和基體金屬形成化學(xué)鍵，則會(huì)形成化學(xué)吸附，如圖2所示，化學(xué)吸附需要克服活化能ΔEact1，該活化能值不很大，故在溫度適當(dāng)情況下即可以進(jìn)行。經(jīng)過(guò)化學(xué)吸附后，有較大的能量降低，吸附膜強(qiáng)度比較大，國(guó)內(nèi)資料上大都稱其潤(rùn)滑劑為抗磨劑或者油性劑。
如果溫度更高，吸附就有可能克服如圖2所示的較大活化能ΔEact2，潤(rùn)滑劑中的組分和金屬實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，形成潤(rùn)滑膜，該潤(rùn)滑膜來(lái)自于潤(rùn)滑劑的分子和金屬的共同作用，是一個(gè)無(wú)機(jī)膜，能量降低很多，所以潤(rùn)滑膜強(qiáng)度較高，該膜的形成是基于化學(xué)反應(yīng)形成的，所以，極壓潤(rùn)滑也是一種控制性的腐蝕過(guò)程。圖3是含S潤(rùn)滑劑在潤(rùn)滑過(guò)程中所形成的的這物理吸附，化學(xué)吸附和化學(xué)反應(yīng)示意圖，可以看出物理吸附是極性吸附，但未形成化學(xué)鍵（虛線）；化學(xué)吸附則形成了化學(xué)鍵，而化學(xué)反應(yīng)是形成一層無(wú)機(jī)膜，該潤(rùn)滑膜中不再有有機(jī)的潤(rùn)滑劑分子。
3，鋁軋制潤(rùn)滑的特點(diǎn)
鋁的軋制潤(rùn)滑，同樣遵循上述潤(rùn)滑機(jī)制。但鋁的軋制潤(rùn)滑有其不同于黑色金屬軋制的特點(diǎn)。
�。�1）鋁是面心立方金屬，4個(gè)111密排面，3個(gè)110滑移方向，共3x4=12個(gè)滑移系，容易產(chǎn)生變形和粘鋁;鋁是兩性金屬，反應(yīng)性強(qiáng)，與酸堿都可反應(yīng)；鋁的強(qiáng)度較低，外來(lái)雜質(zhì)容易壓入表面。綜合這些因素，鋁在軋制過(guò)程中表面容易出現(xiàn)缺陷，所以表面質(zhì)量將成為鋁軋制潤(rùn)滑最重要目標(biāo)之一。
�。�2）軋制過(guò)程中因?yàn)槟Σ撂貏e是在前滑區(qū)產(chǎn)生的鋁粉較多，而鋁沒(méi)有磁性，難以通過(guò)磁過(guò)濾去除，但鋁粉必須及時(shí)去除，否則這些鋁粉可能又會(huì)壓回到表面。所以如何有效去除軋制過(guò)程中產(chǎn)生的鋁粉將是軋制潤(rùn)滑中的關(guān)鍵技術(shù)。
�。�3）S是非常有效的潤(rùn)滑材料。硫化物有較大極性首先在表面形成物理吸附和化學(xué)吸附，起到油性劑或抗磨劑作用。局部溫度高時(shí)，和鐵反應(yīng)形成具有層狀結(jié)構(gòu)的FeS無(wú)機(jī)潤(rùn)滑膜，起到極壓潤(rùn)滑作用。但因硫鋁反應(yīng)在鋁軋制潤(rùn)滑中一般不使用含S的潤(rùn)滑成分，只能轉(zhuǎn)而次之使用P，如磷酸酯。磷酸酯的吸附機(jī)理一般認(rèn)為可以通過(guò)親核加成形成如圖4所示，或者通過(guò)酸堿反應(yīng)，如圖5所示。
鋁軋制潤(rùn)滑的這些特點(diǎn)，需要在軋制油配方設(shè)計(jì)中給予充分考慮。
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