Волочильное мыло — сухая смазка на основе металлических мыл, образующая смазочную плёнку между волокой и металлом. Это не моющее мыло, растворяющееся в воде, а расходный материал, который цепляется за фосфатный слой и образует плёнку под давлением и от нагрева.
Волочильное мыло — сухая смазка, снижающая трение металла при прохождении через волоку при волочении проволоки, труб и профилей и при холодной обработке давлением. Слово «мыло» в названии может вводить в заблуждение: это не моющее мыло, которое пенится в руках и растворяется в воде. Химически это смазка на основе металлических мыл, и её задача — не мыть, а образовать сплошную смазочную плёнку между волокой и поверхностью металла.
Если эта плёнка достаточно толстая, достаточно сплошная и достаточно стойкая при давлении и температуре внутри волоки, металл ни разу не касается волоки напрямую, и трение с износом сводятся к минимуму. В момент разрыва плёнки начинаются износ волоки, задиры на поверхности, налипание и обрывы. Это делает волочильное мыло одним из самых дешёвых на вид расходных материалов линии и одновременно одним из самых непосредственных факторов, определяющих ресурс волоки и качество поверхности.
В статье разбираем, что такое волочильное мыло, чему оно соответствует химически, как смазывает при сухом волочении, какие бывают типы и почему оно работает поверх фосфатного слоя, а не само по себе. Ориентиром для описанного здесь поведения служит линейка волочильных мыл Kimkal производства Kimfosan.
Протянуть проволоку до меньшего диаметра — значит протолкнуть металл через конический вход волоки. Во время этого прохода между поверхностью проволоки и волокой возникают очень высокое контактное давление и теплота от трения. Без смазки две поверхности свариваются друг с другом: металл налипает на волоку (pick-up), поверхность проволоки задирается, волока быстро изнашивается. Задача волочильного мыла — предотвратить этот контакт.
Практически волочильное мыло защищает четыре вещи одновременно:
Наш более широкий разбор влияния смазки на трение и нагрев, трение при холодной штамповке, объясняет физически, чем на самом деле занимается мыло на линии.
Волочильные мыла — порошковые или гранулированные смазки, в основе которых лежат металлические мыла. Термин «металлическое мыло» означает соль жирной кислоты (стеариновой, олеиновой и т. п.) с металлом, например натрием или кальцием; наиболее распространённые базовые компоненты — стеарат натрия и стеарат кальция. В рецептуру вводят наполнители, скользящие добавки и регуляторы сыпучести, чтобы настроить смазочные свойства и поведение при течении.
Общее у этих компонентов то, что при комнатной температуре они остаются твёрдыми (в виде порошка), но под давлением и нагревом размягчаются и дают пластичную, прилипающую плёнку. Иначе говоря, волочильное мыло — материал, спроектированный превращаться в смазку именно в условиях зоны волочения. Тип базового мыла (натриевое или кальциевое) и его точка размягчения — главные переменные, определяющие, какой скорости линии и какой операции подходит конкретное мыло.
Смазку при волочении проволоки можно организовать двумя способами. При мокром волочении проволока идёт в жидкой смазке. При сухом волочении проволока проходит через мыльницу непосредственно перед волокой и захватывает на поверхность порошковое или гранулированное мыло. Линейка Kimkal предназначена для сухого волочения, и описанный здесь механизм — это механизм сухого волочения.
Ключевой момент: рыхлый порошок, прилипший к проволоке в мыльнице, ещё не является смазкой. Когда проволока доходит до сужающегося входного конуса волоки, этот порошок сжимается под давлением, размягчается от теплоты трения и превращается в сплошную плёнку, сцепленную с поверхностью. Иначе говоря, смазочная плёнка образуется на входе в волоку, а не в мыльнице. Как эта плёнка выстраивается, почему рвётся на высокой скорости и что такое дисциплина мыльницы — в статье стабильность мыльной плёнки.
Мыла, применяемые при сухом волочении, делятся на два семейства по характеру связи с фосфатным слоем:
| Свойство | Реактивное мыло | Нейтральное мыло |
|---|---|---|
| Базовое мыло | Преимущественно натриевое | Преимущественно кальциевое |
| Связь с фосфатом | Реагирует, образует цинковое мыло | Не реагирует, оставляет физическую плёнку |
| Прочность плёнки | Устойчивее при высоком давлении и температуре | Зависит от толщины и структуры частиц |
| Удаляемость | Сложнее (остаток связан с поверхностью) | Проще (удаляется щелочной мойкой) |
| Типовое применение | Тяжёлое волочение, многоволочные линии | Лёгкие проходы, тонкая проволока, чистая поверхность после |
Какое семейство подходит какой линии, определяют скорость волочения, обжатие на волоку, диаметр проволоки и операция, которую проволока пройдёт после волочения (сварка, термообработка, покрытие). Этот выбор с чек-листом мы излагаем в статье выбор волочильного мыла.
Волочильное мыло само по себе, на голой стальной поверхности, не даст ожидаемых показателей. У голой поверхности нет резервуара, чтобы удержать мыло; под давлением внутри волоки плёнка утончается и рвётся. Именно поэтому поверхность фосфатируют перед волочением.
Цинкфосфатное покрытие создаёт на поверхности металла пористый кристаллический несущий слой. Своей губчатой структурой этот слой удерживает мыло и под давлением внутри волоки подаёт его обратно к поверхности из этих пор, поддерживая сплошность плёнки. Фосфатный слой и мыло работают не независимо, а как пара: слой — поверхность, несущая мыло, мыло — плёнка, делающая её скользкой. Как образуется конверсионное покрытие и почему оно пористое, объясняется в статье что такое фосфатирование.
Фосфатный слой — поверхность, за которую держится мыло; волочильное мыло — плёнка, делающая эту поверхность скользкой. Выбирать одно независимо от другого — самая частая причина проблем при волочении.
Практическое следствие этой зависимости: прежде чем менять мыло в ответ на жалобы по ресурсу волоки или качеству поверхности, проверьте массу фосфатного покрытия и баланс ванны. Хорошее мыло не спасёт плохой несущий слой.
Волочильные мыла обычно поставляют в порошке или гранулах. Физическая форма влияет на то, как мыло течёт в мыльнице, насколько равномерно переходит на поверхность проволоки и как выстраивает плёнку. Мелкодисперсные порошковые рецептуры работают ровнее и чище на тонкой проволоке, а более крупнозернистые составы с большей ёмкостью по переносу плёнки предпочитают на тяжёлых многоволочных линиях с большими диаметрами.
Независимо от формы все волочильные мыла гигроскопичны — они вытягивают влагу из воздуха. Набравшее влагу мыло слёживается, теряет сыпучесть и переходит на проволоку неравномерно, нарушая сплошность плёнки. Поэтому показатели во многом определяются условиями хранения ещё до вскрытия упаковки: закрытая упаковка, сухое и прохладное помещение, хранение вдали от источников тепла и пара.
Единственного «лучшего волочильного мыла» не существует; правильное мыло зависит от условий линии. Основные входные данные, определяющие выбор:
Когда эти пункты прояснены, выбор между реактивным и нейтральным и подходящая рецептура на большинстве линий следуют почти сами собой. Почему расход мыла сам по себе не является показателем качества и как правильно его снижать — в статье снижение расхода мыла.
Волочильное мыло — расходный материал на основе металлических мыл, образующий смазочную плёнку между волокой и металлом при сухом волочении. С моющим мылом его роднит только название химического семейства; функция и конструкция совершенно иные. Есть два основных семейства — реактивные и нейтральные, и правильный выбор зависит от скорости линии, обжатия, диаметра проволоки и операции после волочения. Главное же — волочильное мыло не работает в одиночку: оно работает в паре с фосфатным слоем, который его удерживает. Как эта пара выстраивается там, где есть контакт и по внутренней поверхности, как при волочении труб, — в статье смазка при волочении труб.
Если хотите вместе оценить подходящий характер мыла и массу покрытия для вашей основы, схемы обжатий и скорости линии, обратитесь к нашей технической службе. Технические документы и паспорта продукции — в центре документации. Производя химикаты для фосфатирования и волочильные мыла с 1982 года и будучи ведущим производителем волочильных мыл в Турции, Kimfosan оказывает технологическую поддержку с учётом условий производства на своём заводе в Картепе / Коджаэли.
Волочильное мыло — сухая смазка на основе металлических мыл, образующая смазочную плёнку между волокой и поверхностью металла при волочении проволоки, труб и профилей и при холодной обработке давлением. Его наносят в виде порошка или гранул. Это не водорастворимое моющее мыло; оно размягчается под давлением и нагревом и даёт плёнку, сцепленную с поверхностью.
Оно не даёт металлу напрямую контактировать с волокой при волочении. Это замедляет износ волоки, защищает поверхность проволоки от царапин и задиров, удерживает теплоту трения под контролем и тем сокращает обрывы, а также снижает требуемое усилие волочения. Коротко говоря, оно напрямую определяет ресурс волоки и качество поверхности.
Реактивное мыло преимущественно натриевое и реагирует с цинком фосфатного слоя, образуя на поверхности химически связанную плёнку цинкового мыла; оно долговечнее при тяжёлом волочении. Нейтральное мыло преимущественно кальциевое, не реагирует и оставляет физическую плёнку; после волочения его проще смыть. Правильный выбор зависит от скорости линии, обжатия и последующей операции.
Цинкфосфатное покрытие работает как несущий слой, удерживающий мыло в своей пористой кристаллической структуре. Без этого слоя мыло невозможно донести до волоки, и под давлением оно не удержится на месте; плёнка утончается уже на первой волоке и приводит к контакту металла с металлом. Поэтому мыло работает поверх правильно подготовленной фосфатированной поверхности.
Применяют обе формы; выбор зависит от диаметра проволоки и условий линии. Мелкодисперсные порошковые рецептуры работают ровнее и чище на тонкой проволоке; более крупнозернистые составы с высокой ёмкостью по переносу плёнки предпочитают на тяжёлых многоволочных линиях с большими диаметрами. Обе формы вытягивают влагу, поэтому хранить их нужно сухими и в закрытой упаковке.
Реактивное мыло реагирует с фосфатным слоем и образует цинковое мыло; нейтральное оставляет физическую плёнку. Что подходит какой линии, определяют скорость волочения, степень обжатия, диаметр проволоки и то, что проволоке предстоит после волочения.
Читать →При сухом волочении смазочная плёнка образуется, когда порошок, захваченный из мыльницы, прижимается к поверхности давлением и теплом на входе в волоку. Разбираем, почему эта плёнка рвётся на высокой скорости, какими признаками это проявляется и какая дисциплина нужна со стороны мыльницы.
Читать →Цинкфосфатное покрытие — это пористый кристаллический слой, вырастающий на поверхности стали в результате реакции в кислой ванне. Разбираем, как образуется слой, что означает масса покрытия и почему он незаменим при холодной обработке давлением.
Читать →