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大型鋁型材擠壓機(jī)潤滑功能材料的開發(fā)

來源:中國幕墻網(wǎng)收集整理  作者:*  日期:2014-8-4
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  摘要:我國引進(jìn)了大量的大型擠壓技術(shù)及其設(shè)備。但就目前絕大多數(shù)大型鋁型材擠壓機(jī)的分離潤滑技術(shù)與潤滑功能材料依賴于進(jìn)口的潤滑劑。目前國內(nèi)在小型擠壓機(jī)上使用的固態(tài)潤滑劑,閃點(diǎn)和軟化點(diǎn)太低,性能、尺寸及結(jié)構(gòu)不能滿足在大中型擠壓機(jī)機(jī)器人使用的要求。本文對進(jìn)口的潤滑分離劑和國產(chǎn)的潤滑分離劑進(jìn)行熱失重分析找出兩者在使用過程的抗熱性能差異,通過紅外光譜分析辨別兩者組織成份的差異。開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的潤滑技術(shù)、裝備及潤滑劑產(chǎn)品。
  關(guān)鍵詞:大型鋁型材擠壓機(jī);潤滑劑;熱失重分析;潤滑技術(shù)

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  1 課題提出的背景及意義

  隨著科技的進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,各種大型扁寬、薄壁、高精、復(fù)雜的實(shí)心和空心型材應(yīng)運(yùn)而生,成為許多重要領(lǐng)域,如航空航天、交通運(yùn)輸、現(xiàn)代汽車、電子電器、艦船兵器等部的首選材料,其中大、中斷面(詞條“斷面”由行業(yè)大百科提供)鋁型材用量占50%左右,故擠壓機(jī)向著大型化方向發(fā)展。未來幾十年,我國高速鐵路建設(shè)將進(jìn)入全面收獲時(shí)期,以“四縱四橫”為骨架的快速客運(yùn)網(wǎng)基本形成;長江三角洲、珠江三角洲、環(huán)渤海地區(qū)城際軌道交通,將覆蓋區(qū)域內(nèi)主要城鎮(zhèn);中國約有25個(gè)大中城市在進(jìn)行地鐵與高架軌道路線建設(shè);我國研制的首款大飛機(jī)C919也將與2014年首飛,2016年交付航線使用,20年內(nèi)達(dá)到年產(chǎn)大客機(jī)150架、年產(chǎn)新支線飛機(jī)50架的目標(biāo);因此未來幾十年我國的大型型材需求會越來越多,因此大型擠壓機(jī)的數(shù)量還會不斷增加。

  大型擠壓機(jī)加工潤滑的方法現(xiàn)有多種:

  (1)乙炔火焰噴射器,當(dāng)需要潤滑擠壓墊片時(shí),火焰噴射器可自動打火噴射,利用乙炔燃燒時(shí)的黑煙噴滿擠壓墊片與坯錠接觸的一面,使墊片在擠壓過程中不會與鋁錠粘接在一起。一般擠壓3-5次潤滑一次。太原重工股份有限公司研制的機(jī)器多采用該方法。該方法:需接乙炔氣管結(jié)構(gòu)復(fù)雜,燃燒后對工作環(huán)境污染大,安全性差。

  (2)采用氮化硼粉末對擠壓墊和模套進(jìn)行潤滑,德國的西馬克擠壓機(jī)多采用該方法:機(jī)器手結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對機(jī)臺環(huán)境污染大。

  (3)采用專用的固態(tài)潤滑劑對擠壓墊和模套進(jìn)行潤滑,日本宇部興產(chǎn)研制的機(jī)器多采用該方法:機(jī)器手結(jié)構(gòu)簡單,安全環(huán)保。

  日本的大型擠壓機(jī)最具有特色,很值得我們研究與借鑒,其結(jié)構(gòu)合理,生產(chǎn)能力得到充分發(fā)揮,在全球各國的大型擠壓機(jī)中單臺產(chǎn)量最高。它的潤滑分離技術(shù)更是值得我們借鑒和學(xué)習(xí)的。

  山東南山鋁業(yè)引進(jìn)的日本宇部興產(chǎn)制造的大型鋁型材擠壓機(jī)(如圖1-1),該擠壓機(jī)占地面積大,結(jié)構(gòu)緊湊,自動化程度高,人工無法對擠壓杠頂端涂抹潤滑分離劑,它采用機(jī)械手自動涂抹,使用的是專用的潤滑劑(如圖1-2)。國內(nèi)目前還沒有同類產(chǎn)品,該分離潤滑劑依賴于日本進(jìn)口的潤滑劑。

  目前國擠壓機(jī)也大量使用固態(tài)潤滑劑,該產(chǎn)品在室溫條件下呈固態(tài),當(dāng)它與所要潤滑的部位,例如擠壓墊,擠壓頂杠接觸而被加熱熔化呈液態(tài)是,粘附在所要潤滑的表面,一旦與高溫表面脫離接觸,潤滑劑自身又冷凝成固態(tài),該潤滑劑少煙,基本不著火,涂抹一次可連續(xù)擠壓近10根鑄錠,大大減輕了工人的勞動強(qiáng)度,改善了加壓機(jī)周圍得環(huán)境條件。但是目前國內(nèi)在小型擠壓機(jī)上使用的固態(tài)潤滑劑,閃點(diǎn)和軟化點(diǎn)太低,性能、尺寸及結(jié)構(gòu)不能滿足在大中型擠壓機(jī)機(jī)器人使用的要求。因此,研究和開發(fā)一種理想的擠壓分離潤滑劑來滿足國內(nèi)目前日益增多的大型擠壓設(shè)備的需要已成為當(dāng)務(wù)之急。

  2 實(shí)驗(yàn)分析

  2-1 熱失重分析

  采用美國TG公司生產(chǎn)的TQ500/Q50T熱重分析儀,對進(jìn)口和國產(chǎn)樣品進(jìn)行熱失重分析,實(shí)驗(yàn)工藝要求:測試溫度由25°C——600°C,升溫速度為10°C/min,試驗(yàn)氣氛:氮?dú)猓魉伲?0mL/min。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2-1-1。

  通過TGA曲線對比可以看出,進(jìn)口潤滑劑和國產(chǎn)潤滑劑在200°C以前熱穩(wěn)定性能是一樣的;進(jìn)口潤滑劑的該組份從200°C開始分解,到380°C完全降解, 質(zhì)量約占55%;第二主要組份是在從380°C開始分解,到475°C完全降解, 質(zhì)量約占23%;不能降解的固體物質(zhì)質(zhì)量約占22%。

  國產(chǎn)潤滑劑的主組份在200°C——300°C之間的衰退明顯,質(zhì)量約占25%;第二組份在300°C——450°C之間,質(zhì)量約占35%,該組份降解的速度與溫度成線性關(guān)系;不能降解的固體物質(zhì)質(zhì)量約占40%。

  由于TGA曲線的差異,導(dǎo)致進(jìn)口潤滑分離劑和國產(chǎn)潤滑分離劑抗熱分離效果的不同。

  2-2紅外光譜分析

  刮下少量進(jìn)口和國產(chǎn)潤滑劑粉末,與 KBr 粉末研磨,壓片,用透射法測試,得到其紅外光譜圖[4]。對比進(jìn)口和國產(chǎn)潤滑劑的紅外光譜圖,發(fā)現(xiàn)進(jìn)口潤滑劑有10個(gè)特征峰,國產(chǎn)潤滑劑有11個(gè)特征峰;特征峰的數(shù)量相當(dāng);而且在2918 cmP-1P 、2848 cmP-1P 、1637 cmP-1P、1470 cmP-1P 、1378 cmP-1P 和719 cmP-1P 6個(gè)波長位置都出現(xiàn)了特征峰,兩個(gè)潤滑劑存在大量相同的基團(tuán) 。其中2918 cmP-1P可能是CHR2R反對稱伸展振動,2848 cmP-1P可能是CHR2R對稱伸展振動;1470 cmP-1P可能是CHR3R反對稱變形(詞條“變形”由行業(yè)大百科提供)振動,、1378 cmP-1P可能是CHR3R反對稱變形振動;719 cmP-1P可能是(CHR2R)Rn>4R平面搖擺振動特征峰。由此可以看出,進(jìn)口潤滑劑和國產(chǎn)潤滑劑配方基本官能團(tuán)組成相似度極高。

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