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      碳鋼冷鐓成型油的常見問題及解決方法

      來源:本站 發布時間:2014/10/30 1:12:24 瀏覽量:
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      金屬加工油 之 碳鋼 冷鐓成型油的常見問題及解決方法

      ---滄州市億達渤潤石化有限公司


      【首席技術支持 賴永智;整理校對 張艷雷 技術指導 總工程師 張剛、張杰】

      【出于對客戶的尊重及隱私保密,案例中所涉及公司名稱及油品牌號全部隱去】

      摘要:冷鐓成型油 市場現狀;問題發生原因及相應的解決方法;原材料配比及各自優缺點的分析、

      關鍵詞:氯化石蠟;黑硫;硫化豬油;冷鐓復合劑;

       

      一、市場現狀

          冷鐓加工是在室溫下采用一次或多次沖擊加載,廣泛用于生產銷釘,螺桿,螺母、套筒、鉚接工件等緊固件。冷鐓工藝可節省原料,降成本,而且通過冷作硬化提高工作的抗拉強度,改善性能,加工效率遠遠高于傳統的“紅打”,同時,對冷鐓加工時所需要的成型油也提出了很高的技術要求。

          市場主要分布在華北的永年、邢臺,華東的蘇州、寧波、溫州,華南的廣州、東莞等,冷鐓成型油發展到今天,是所有金屬加工油當中利潤最低的一款,已經不在適合于長途販賣,各地成型油調和廠都在想方設法攻克技術難題,以期望打破臺灣油品、英國品牌進口油品的壟斷局面,在 近萬桶/月 的市場總需求量中分得一杯羹。

      二、常見問題

      1.  工件發黃、生銹,刺激人員皮膚。

      2.  沖頭、模具的使用壽命短。

      3.  油品產生泡沫。

      4.  潤滑油循環管路發生堵塞。

      5.  凝點高造成冬季無法正常啟動。

      6.  工件發暗、發藍、發黑,不光亮。

      以上幾個問題要從市場冷鐓成型油講起:

          冷鐓加工起源于二戰,主要用于子彈殼的生產,后發展于臺灣。由于當時的技術研發水平有限,作為冷鐓機所需潤滑油里面的核心——添加劑一直停留在選用黑硫、氯化石蠟、脂肪和活性硫的使用。其中黑硫和脂肪起到抗磨作用,腐蝕很小,價格低;氯化石蠟和活性硫起到極壓作用,并且這個配方使用至今,其優點是經濟,各種添加劑易采購;但由于大量的使用了活性強、價格低的氯化石蠟,在使用過程中產生游離氯,并與氧氣和水結合反應成多種酸(腐蝕性大于鹽酸、硫酸),造成腐蝕性過高,使得工件發黃、生銹,腐蝕設備,縮短設備使用壽命,刺激員工皮膚,污染環境。

          自2006年,國家已經明令禁止生產碳13以下的氯化石蠟,國際上已經全面不用了。氯化石蠟經過氧化增加酸值產生氣泡這也是油品起沫的主要原因,酸值過高產生油泥堵塞油路。所以在多工位冷鐓潤滑油中是絕對禁止氯化石蠟存在的?;钚粤颍蚧N)特點是沒有抗磨性能但是銅腐蝕性高,對設備銅件的腐蝕很大。另外脂肪的潤滑作用不必多說了,但是它的使用造成了冬季油品凝點過高,在北方需要加熱才能正常啟動,很不方便。

          配方中采用黑硫作為抗磨劑,因其C-S結合太牢固,需要很高的壓力和溫度(280℃~600℃) 硫 才可以釋放,溫度從哪里來?只能靠模具和工件的劇烈摩擦得來,高溫高壓下釋放出的S起到抗磨作用的同時也在腐蝕著工件和模具,致使表面發暗、發藍、發黑,表面變化程度與合金材質、以及黑硫的硫化程度有關,比如杭州某調和廠生產的冷鐓油,其黑硫采用毛油(棉籽油)熬制,硫化工藝粗糙,所以調和出的冷鐓油,被加工件基本是發黑;而臺灣某品牌冷鐓油,采用T405、生豬油、硫化烯烴,抗磨性稍好一些,所以被加工件初期并沒有變色,但是加工后期摩擦力增大,模具溫度急劇上升,導致工件在高溫下變色,尤其是內六角加工開始發藍;這個配方按當時的冷鐓工藝來講是科學的全面的。由于添加劑使用的局限性也是以上幾個問題出現的關鍵原因所在。

      三、案例解析

          根據臺灣某品牌冷鐓油和我司碳鋼冷鐓復合劑(YD-2315)、單劑調和冷鐓油的數據對比,來具體分析。油樣來源:東莞市常平某油品調和廠。

      A:  220#基礎油,添加YD-2315  20%;

      B:原某終端用 杭州產 成型油; 

      C:原某終端用 臺灣產 成型油

      D: 150#基礎油,YD-1811(深色硫化豬油)  10%+YD-3015(硫化脂肪酸酯)  3%+T301(52#氯化石蠟)  20%+防銹劑 3%;

      E: 220#基礎油,YD-1811(深色硫化豬油)  3%+YD-1810C(淺色硫化豬油)   6%+YD-3015(硫化脂肪酸酯) 3%+T301(52#氯化石蠟)  20%+防銹劑 3%;

      項目

      A

      B

      C

      D

      E

      運動 粘度(40℃)

      202

      260

      110

      162

      210

      銅片腐蝕(100℃,3h)

      1a

      2b

      4c

      1a

      1a

      鋼片腐蝕

      良好

      良好

      發黑

      良好

      良好

      實驗力N/磨斑mm(1450r/min)/摩擦力

      1000N

      0.58

      1.58(11N)

      0.77

      0.61

      0.57

      2000N

      0.73(24.8N)

      2.41

      0.92

      0.97(18.6N)

      0.77(18N)

      3000N

      1.17

      燒結

      1.12

      1.04

      0.93

      4903N

      1.56

      ----

      燒結

      1.44

      1.35

      注:1公斤=9.81N;  在同等實驗力的作用下,磨斑、摩擦力越小,其極壓抗磨性越好,對工件及設備的保護越強。

      ①  外觀:油樣B(即客戶現用油)的色相最重,與市場上流通的臺灣品牌油(油樣C)較為相似;油樣A的顏色最淺,呈金黃色,其次是C和D,詳見附圖;

      ②  粘度測試:結果詳見上表;

      ③  銅片腐蝕、鋼片腐蝕測試,如下


      ④ 四球機燒結負荷實驗(設備型號MRS-10D微機控制電液伺服四球摩擦試驗機),結果見上表:

      總結:

      通過顏色、氣味、銅腐蝕、鋼片腐蝕及專業的四球機測試與分析得出:

      1.  油樣C的銅腐蝕性最高,是4c,說明其中含有活性硫即硫化烯烴,鋼片發黑,說明其中含有大量的活性氯,這點對環境、設備、員工健康極為不利;采用億達渤潤 復合劑或單劑調和的油品,其腐蝕性均為1級,把對設備和員工皮膚的危害降到了最低;

      2. 通過“億達渤潤—線性理論”①分析上述四球數據圖及磨斑數值,可以看出:評判上述幾款冷鐓成型油極壓抗磨性能的著重點要放在1000N~3000N這段關鍵作用區間即油品“物理—化學油膜”生成過程中的線性波動上,而不是單純的關注PB、PD;從磨斑、摩擦力數據上看,同等壓力下,磨斑、摩擦力越小,它的實用效果就會越好。

      3.采用億達渤潤復合劑或單劑調和生產的冷鐓成型油,無論是在實驗數據還是在終端使用時都非常理想。

      采用復合劑調和,適于產品體系架構相對單一、綜合技術實力較弱、處于轉型中的加工油企業;建議配方如下:

      冷鐓加工標準碳鋼螺栓、螺桿時,建議YD-2315添加量為15%~20%;

      冷鐓加工標準碳鋼螺母、螺帽時,建議YD-2315添加量為25%~30%;

      冷鐓加工碳鋼套筒、鉚釘等非標件時,建議YD-2315的起步添加量為30%;

      -----最終添加量取決于客戶的工藝和基礎油的感受性。

       

      采用單劑調和,其一要求加工油企業對各劑的特性及各工藝的工作原理十分清楚,其二是企業具備自主調和能力、產品多元化生產。

      鑒于工藝的特殊要求和成本控制,可以對主劑進行適當的增減;上述配方體系尚有很大的提升空間。


      備注:

      ① 詳細內容請參閱《潤滑油品導購》 2015年第四期<“億達渤潤-線性理論”>。




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