一種新型水基潤(rùn)滑劑均勻攪拌的實(shí)現(xiàn)方法

呂 鋒

（西部新鋯核材料科技有限公司，陜西 西安 710299）

1 國(guó)內(nèi)外使用擠壓潤(rùn)滑工藝介紹

我單位2014年從德國(guó)引進(jìn)了壹套4500噸全液壓雙動(dòng)臥式擠壓機(jī)，在外國(guó)技術(shù)專家的指導(dǎo)下和國(guó)內(nèi)專業(yè)安裝團(tuán)隊(duì)的努力下，于2016年下半年完成了成套設(shè)備的安裝調(diào)試工作，具備了試生產(chǎn)條件。

在試生產(chǎn)初期，我們先采用老外提供的玻璃粉潤(rùn)滑工藝順利擠壓了一批不銹鋼管坯、鈦合金棒材、管材、異型材。但是目前，在低溫?cái)D壓方面，國(guó)內(nèi)擠壓潤(rùn)滑工藝絕大部分采用包銅套+石墨、機(jī)油、瀝青混合物涂在銅套外表面來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，對(duì)于低溫?cái)D壓，我們也決定試試包銅套加外涂物工藝來(lái)做擠壓生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)一系列準(zhǔn)備工作，順利的完成了多批次的純鈦、純鋯、鋯合金管坯和和棒材的擠壓工作。

雖然，包銅套+石墨、機(jī)油、瀝青混合物潤(rùn)滑能順利完成產(chǎn)品擠壓。但是，在擠壓過(guò)程中，外包的銅套會(huì)隨擠壓坯料一起變形，會(huì)形成薄薄一層銅皮并緊密地附著在管坯的內(nèi)外表面，除去這薄薄一層銅皮很費(fèi)時(shí)費(fèi)工，不但增加了加工成本，而且還不可避免的帶來(lái)金屬的二次污染，影響產(chǎn)品質(zhì)量，降低了產(chǎn)品的合格率。因此，這種包銅套+石墨、機(jī)油、瀝青混合物的錠坯潤(rùn)滑工藝對(duì)我們這類從事貴金屬加工的企業(yè)，很不合適。而且，我們的產(chǎn)品又應(yīng)用于特種行業(yè)上，對(duì)產(chǎn)品各個(gè)方面的質(zhì)量要求極其嚴(yán)格，要求產(chǎn)品零缺陷交付給用戶。

2 新型水基潤(rùn)滑劑使用操作

后來(lái)，當(dāng)我們了解到目前國(guó)內(nèi)有家同行企業(yè)采用一種新型的水基潤(rùn)滑劑來(lái)替代使用多年的包銅套+石墨、機(jī)油、瀝青混合物的錠坯潤(rùn)滑工藝，成功的完成了純鋯、鋯合金管坯和和棒材的擠壓工作。因此，我們公司立即著手了解，聯(lián)系上了生產(chǎn)廠家并采購(gòu)回來(lái)了一批。

這種新型的水基潤(rùn)滑劑以前大家都沒(méi)接觸過(guò)，也沒(méi)人知道怎么使用?，F(xiàn)在只能按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)按步就班地操作。剛開(kāi)始，我們就找來(lái)一個(gè)鐵皮小桶，把水基潤(rùn)滑劑倒進(jìn)去，最開(kāi)始就用鐵棍攪一會(huì)兒，然后把錠坯放進(jìn)去浸潤(rùn)，提出來(lái)看潤(rùn)滑效果怎樣。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)錠坯表面滿是氣泡，感覺(jué)潤(rùn)滑效果很不理想，那些氣泡和錠坯表面是脫離的，氣泡破了后就是一個(gè)個(gè)裸露小圓坨沒(méi)有潤(rùn)滑到的表面，這樣起不到潤(rùn)滑作用，不能用于擠壓。

看來(lái)，用鐵棍隨便的攪拌一下是行不通的。于是，我們就在網(wǎng)上買了個(gè)手動(dòng)攪拌器，放在鐵皮小桶里攪拌一會(huì)，看到潤(rùn)滑劑攪拌后的均勻性有所改善，再把錠坯放進(jìn)去浸潤(rùn)后提出來(lái)觀察，錠坯表面的氣泡少了好多。但是，這樣還是不能達(dá)到擠壓潤(rùn)滑工藝的要求。

3 攪拌桶制作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

我們?cè)僮稍兞藵?rùn)滑劑生產(chǎn)廠家，他們建議我們做一個(gè)電動(dòng)攪拌桶，同時(shí)他們也給我們提供了制作攪拌桶的基本參數(shù)，比如攪拌速度、葉輪參數(shù)等。經(jīng)過(guò)我們討論后，進(jìn)一步細(xì)化了潤(rùn)滑劑攪拌桶的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，并編制了攪拌桶的技術(shù)要求。由于這是一種水基潤(rùn)滑劑，與潤(rùn)滑劑接觸的部分必須采用不銹鋼制作。

我們?cè)谠O(shè)計(jì)構(gòu)造攪拌桶的基本結(jié)構(gòu)時(shí)，參照了家用波輪洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)原理。把攪拌葉輪設(shè)計(jì)在桶底上，這樣就不影響錠坯的進(jìn)出。葉輪軸上部連接著葉輪并穿過(guò)桶底部中心；葉輪軸的下部與同步帶連鏈接著，構(gòu)成壹套被動(dòng)輪系。主動(dòng)輪系由減速電機(jī)和主動(dòng)同步帶輪構(gòu)成。主從動(dòng)輪系之間由同步帶聯(lián)結(jié)者，兩者構(gòu)成潤(rùn)滑劑攪拌桶的動(dòng)力總成。攪拌桶結(jié)構(gòu)如下圖所示：

當(dāng)初設(shè)計(jì)的攪拌桶的轉(zhuǎn)數(shù)是80轉(zhuǎn)/分～120轉(zhuǎn)/分，采用變頻電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)變化范圍。同時(shí)，為了使?jié)櫥瑒┰阱V坯表面附著牢靠，特意在錠坯浸潤(rùn)潤(rùn)滑劑之前，采用水浴加熱的方式把錠坯加熱到80°左右。因此，必須得控制錠坯在浸潤(rùn)過(guò)程中的表面溫降，我們想到了給潤(rùn)滑劑也加熱，使兩者的溫度接近，這樣就達(dá)到了預(yù)想的潤(rùn)滑效果。這樣，就得給攪拌桶增加加熱和保溫及隔熱功能，加熱、保溫是為了實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑劑的溫度相對(duì)穩(wěn)定性，而隔熱是為了保護(hù)操作者的人身安全。

經(jīng)過(guò)多次調(diào)研對(duì)比，我們決定采用陶瓷加熱毯纏繞在攪拌桶的外壁上來(lái)實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑劑加熱功能。為了便于直觀顯示和控制加熱溫度，我們?cè)跀嚢柰吧喜康耐獗谏喜贾昧藘蓚€(gè)可拆卸式的測(cè)溫?zé)犭娕肌?/p>

攪拌桶做成后，我們先給攪拌桶內(nèi)加入自來(lái)水，來(lái)模擬潤(rùn)滑劑攪拌，以驗(yàn)證使用效果。經(jīng)過(guò)十幾分鐘的加熱和攪拌，發(fā)現(xiàn)雖然攪拌桶的動(dòng)力系統(tǒng)工作正常，葉輪也能達(dá)到設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)數(shù)的要求，攪拌桶內(nèi)的水下部溫度高，上部溫度低，而且上下溫度差別較大，好像存在攪拌不均勻的問(wèn)題。

靜下心來(lái)分析，再想想洗衣機(jī)洗衣桶內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)，突然明白了現(xiàn)在這個(gè)攪拌桶內(nèi)壁是光的而缺少倒流板。雖然葉輪轉(zhuǎn)起來(lái)了，這樣只能是攪拌桶下部的水轉(zhuǎn)起來(lái)，不能帶動(dòng)攪拌桶上部的水也轉(zhuǎn)起來(lái)。問(wèn)題找到了，我們立即著手改造，給攪拌桶內(nèi)增加導(dǎo)向螺旋板。經(jīng)過(guò)這次改造后，我們?cè)僭嚵艘淮?。加水并?jīng)過(guò)十幾分鐘的加熱和攪拌后，測(cè)試桶內(nèi)水上下部的溫度，兩者的溫度差別在允許的范圍內(nèi)，而且在攪拌過(guò)程中觀察水面上有了攪拌旋渦。這樣，存在的問(wèn)題得到了完滿解決。后來(lái)，考慮到我們要浸潤(rùn)不同規(guī)格的錠坯，而且這種水基潤(rùn)滑劑價(jià)格較高。為了節(jié)約成本，這樣就得配置不同直徑的攪拌桶，以適應(yīng)不同直徑范圍的錠坯浸潤(rùn)。于是，我們又對(duì)攪拌桶的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行了改造，將動(dòng)力系統(tǒng)獨(dú)立出來(lái)，并將其一個(gè)設(shè)計(jì)好的底架之中。即：不同直徑范圍的攪拌桶公用壹套動(dòng)力系統(tǒng)，攪拌桶與動(dòng)力系統(tǒng)采用插入式聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)。動(dòng)力系統(tǒng)上端部自帶一半聯(lián)軸器，聯(lián)軸器的另一半安裝在每個(gè)攪拌桶葉輪軸的下端。在需要攪拌時(shí)，將攪拌桶吊放在動(dòng)力系統(tǒng)的底架之上，兩個(gè)半聯(lián)軸器自動(dòng)結(jié)合，同時(shí)將兩個(gè)熱電偶插裝到位后，就可以完成潤(rùn)滑劑的攪拌加熱功能。

攪拌桶主體做好了，考慮到每次待潤(rùn)滑劑攪拌均勻及加熱到溫后，要完成多個(gè)錠坯浸潤(rùn)工作。我們又給攪拌桶外面增加一個(gè)保溫層，來(lái)保證潤(rùn)滑劑溫度的相對(duì)恒定。最終的攪拌桶結(jié)構(gòu)示意圖如下：

圖1 攪拌桶結(jié)構(gòu)示意圖

經(jīng)過(guò)對(duì)攪拌桶這一系列的改進(jìn)并使用，用浸潤(rùn)后的錠坯擠壓出的管坯內(nèi)外表面潤(rùn)滑光滑，也沒(méi)有被二次劃傷，而且管坯擠壓過(guò)程能很順利完成，達(dá)到了預(yù)期的效果。

經(jīng)過(guò)半年的使用，為了提高攪拌效果，縮短攪拌時(shí)間，我們又更換了動(dòng)力系統(tǒng)的從動(dòng)同步帶輪和同步帶，將攪拌桶的轉(zhuǎn)速提高到180轉(zhuǎn)/分。這樣以來(lái)，潤(rùn)滑劑的攪拌時(shí)間縮短了三分之一，潤(rùn)滑劑攪拌地更加均勻。轉(zhuǎn)速提高后的攪拌照片如下：

圖2 提高轉(zhuǎn)數(shù)后攪拌示意圖

分廠和設(shè)備操作人員對(duì)現(xiàn)在這個(gè)攪拌裝置使用效果很滿意，他們的滿意就是對(duì)我們這些人最好的回報(bào)！