浅析润滑技术对冲压拉深成型的重要性
本帖最后由 设备维修相关 于 2012-9-20 11:01 编辑在拉深成形过程中，由于工件与模具表面存在相对移动，在一定压力的作用下会产生粘附现象，不锈钢拉深时，这种现象更为严重，造成产品表面出现划痕和模具表面出现“粘结瘤”，为保护产品表面质量，控制摩擦、磨损，清除划痕，最有效的手段就是润滑。选择润滑剂的首要点就是在板料拉深成形过程中润滑膜自始至终不发生破裂并且起润滑作用。“防粘降摩”是选择润滑剂的基本出发点。在其它条件满足拉深工艺的前提下，润滑的好坏，将 直接影响拉深力、模具寿命和制品质量等，甚至会成为拉深工艺成败的关键。据资料介绍，在各种工艺中，拉深工艺消耗的润滑剂量最多。拉深工艺过程中，因材料变形量比较大，要求润滑剂具有优异的性能。
在讨论冲压润滑剂之前，我们有必要了解一下冲压模具目前的发展情况。
为了提高冲压精度及延长模具寿命，应对大量高强钢的使用，模具制造商在不断的加大这方面的研究，诞生了很多表面强化技术，如：工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀 （涂）层技术。同时真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊技术也得到了应用。但是相对的先进润滑技术的发展就比较滞后，一定程度上制约了冲压的发展。
下面我们来认识一下各种不同的润滑剂：
目前常见几种冲压润滑剂的特点：
种 类优 点缺 点
矿物质油
1.在工业中被广泛的认可和使用
2.氯和硫是极限压力时非常有效的润滑添加物
3.通常保持工件湿润，使用中工件粘着不严重
1.落后的技术，研发方面没什么进展
2.难于混合，为不稳定的乳状液
3.含有害和易燃成份
4.难于清洗和直接焊接
5.处理费用增加
可挥发性油
1.可从工件上挥发
2.清洗简单
1.易燃、有毒
2.造成严重的皮肤病
3.对工具的保护作用小
4.不是完全的消失
5.超过了空气中对VOC量的限制
6.大大增加了车间里VOC 的含量
硼化皂基干膜
1.冲压时与润滑油混用或单独使用
2.非常有效的润滑产品
1.在模具上产生堆积物
2.在冲压处产生硼砂颗粒
3.清理模具时增加额外的花费
4.清洗时产生泡沫
5.在潮湿环境或遇到润滑剂时会变软、变粘
6.在废水中被错误的当作重金属
皂基化合物
1.通用的工具保护产品
2.价格低
3.稀释后仍然有效
1.十九世纪三十年代的技术
2.不含EP添加剂
3.色素附着在工具上，冲压部位易产生粘结现象
4.工件表面粘度大
5.对软金属造成腐蚀
6.清洗时产生泡沫
我们清楚在冲压过程中，除了模具这个因素以外，润滑剂发挥着重要作用。
我们过去对润滑剂的作用的认识在今天可能或需要改变，所有过去认为合理的在新技术出现之时就变得不再合理。 在这里让我们确定每个人都了解目前主要润滑产品间的区别，现我们再来介绍一种主要是聚合物合成的产品 ---- 美国爱美可水基冲压润滑剂(IRMCO FLUIDS)。
美国爱美可水基冲压润滑剂(IRMCO FLUIDS)是一种高分子聚合物和成型润滑剂，不仅具有无毒性、稳定的化学性、水溶性、易清洗性，而且具有独特的热寻性，高附着力，高润滑膜强度，高抗极压性、高冷却性，高绝热性等优越特性。主要应用于金属工件成型过程中的凸模拉延、冲孔、冲裁、弯曲等工艺，可以完成最难的深冲凸模拉延。
由于IRMCO（爱美可）主要应用的工程材料是水，并合成了特殊的润滑物质和抗挤压物质。所以它不是油、脂，也不是溶解性油或乳液。因此，在认识、使用、处理的方式也和油不一样。
下面我们来综合了解一下IRMCO（爱美可）水基冲压润滑剂。
关于IRMCO（爱美可）：
1914年创建于美国宾西法尼亚州的费城
1919年公司移到伊利诺州并正式命名为IRMCO
1981年发明了可以全面替代传统润滑技术的高效、环保无油水基冲压润滑剂。
1996年推出无油弯管润滑脂配方
环保，真正的水基润滑剂
建立了全球唯一的微毒检测系统。
全球最高的低毒排放标准
什么是水基润滑剂?
安全、环保
不可燃、不含油，也不含任何溶剂
热敏反熔性化学配方（冲压温度升高时，聚合物向温度高的地方聚集形成更坚固的润滑膜）
很薄，但是作用比厚油膜还强
真正溶解于水
不是常规的皂基润滑剂
水基润滑剂好吗?
水基的冷却效果好。
水可以蒸发，带走很多热。（常压下，只要有水，温度就不会超过100C)
稳定的稀释可以保证质量的一致性
通过稀释带来真正的成本节省
后面的工序中可以节省更多
摩擦与润滑
注：X 轴— 温度 Y轴— 摩擦系数
不同的添加成分会在不同的温度反应并保护冲压时工具表面。冲压将造成损伤并且对摩擦系数产生影响。请记住，摩擦系数小就意味着少的摩擦，这对工具是好的。
棕色—油：第一条曲线就是一般矿物油润滑剂，随温度上升，摩擦系数上升。那些加入添加剂隔开模具和工件的方法叫：“防止焊接法” 防止摩擦，升温乃至发生熔接，焊在一起。
绿色—氯：从125度开始到600度附近一直保持均衡的摩擦。600度以后，作用力减弱。
红色—磷：保护作用开始于 275度，在 850度结束。
黄色—硫：保护作用开始于 525 度，在1000度结束。
橘黄色—酯类：在低温时有着良好的消除摩擦的能力，但是在375度以上就不能持续了。酸（羧酸或无机含氧酸）与醇起反应生成的一类有机化合物叫做酯。酯类都难溶于水，易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂，密度一般比水小。低级酯是具有芳香气味的液体。
紫色—合成物：大多的操作都需要有一个大的温度范围而进行保护。图谱表明了合成物在整个的温度范围提供了额外的效果。比其他任何单独的物品在最佳范围是达到的效果都好。
X 轴表示金属成型时的温度。
Y 轴表示金属上面润滑油的稠度或者厚度。
黑线表示传统润滑油稠度随温度变化的情况。为了工作,开始时稠度比较大。随金属在冲压模具中变型，温度升高，润滑油（所有油基）都会随温度上升而变薄，直到闪点或者烧着（冒烟）。
桔黄色的线表示一般爱美可润滑剂开始喷上去时稠度低的多。但是当温度上升时，我们的润滑剂变的更稠、更坚韧。一些具有热寻性的成分会从溶剂里面出来，粘到热金属上形成一个非常滑的膜。
爱美可使用的聚合物系统实际上都具有热寻的性,它们受热的吸引并具有”反熔性品质“。当产品温度达到雾化点时，你可以看到产品在热金属板上热转换。
有时，来自金属形变的热量和压力非常大，油基、水溶性产品等粘性的液压层也无法阻止金属表面粗糙度的接触。
因此配方需要一种极压添加剂，这种添加剂将与金属反应，生成一层表面薄膜，能够承受负载，不会失效。
爱美可由摩擦生热引发，产生高强度隔膜从而起到润滑作用；独有的HSP技术（高固体聚合技术），遇热引发，产生化学反应，生成高固体隔膜，从而隔离金属与模具，对模具和工件起到良好的保护作用，涂得多则水分多，润滑膜厚水分消耗慢，产品性能生效慢。所以建议薄、均匀、不流淌的使用方式。
IRMCO（爱美可）成型能力
在美国金属精确成型中心的试验，用爱美可液体润滑剂，DP590/600成型钢板，没有任何涂层的模具，深度是直径的2倍，70吨的压边力，金属延展了65－100％（77毫米）。
对比试验还用了其他4种畅销名牌冲压润滑油，没有一种可以到达或者接近爱美可的性能。
精密成形中心－美国俄亥俄州立大学-国际铅锌研究组织（ILZRO）- 资助，成立于2006年7月。
ILZRO组织会员企业, 有共同兴趣的模具厂商, 润滑剂厂商 和汽车工业冲压厂商:
制定指导方针来选择最好的/实用的界面条件（模具，板材和润滑剂），以减少或消除，先进高强度钢AHSS/ 超高强钢UHSS成形过程中磨损。
IRMCO（爱美可）清洗性能
第一列：IRMCO技术
第二列：油基
第三列：其他非油基综合润滑剂
金属清洗试验，水温77○F(25C)，清水（不加任何洗涤剂）爱美可比常规的综合冲压油，清洗时间缩短400%，从42秒减少到4秒。而一般水溶润滑油要300秒以上才能洗干净。不仅可以节能减排，还可以节省大量清水，大大提高清洗生产线的效率，减少投资。
用去离子水配成4%的硫酸铜溶液. 当把钢板放入到硫酸铜溶液中几秒后，铜只会被镀在干净没有油的表面.铜是非常挑剔的，即使象指纹一样轻的污渍也会有所抵触。如果表面干净，钢板上面就会镀上一层均匀的铜色。如果表面不干净铜就不会附着在上面。在这里我们比较的就是IRMCO 产品和不同润滑产品. 最上面一行的钢板采用清水冲洗. 第2行采用120F 的碱性清洗剂. 最底下一行采用140F 腐蚀性清洗剂. 当我们从左向右看时, 可以看到IRMCO 产品在最左侧,依次是其他的产品.
IRMCO 产品的自来水清洗与温度高的清洗池中的效果是一样的。所有的油类和皂基合成产品用清水无法清洗干净. 大多需要腐蚀性\价格高的清洗才可以完全清洗干净。
常规清洗油基润滑油，需要用高温水和溶剂，或者带腐蚀性的物质来清除积油。
使用量大，会带很多油和土，进入清洗池，需要不断换水。氯化石蜡和有色油脂都很稠，在池底堆积淤泥。而肥皂类的润滑剂会在清洗时产生很多泡沫。
因为积油会很难清洗，清洗时间也要增长。这就会产生一个没有附加值的瓶颈。带进去1－3％的土，就需要换水。
IRMCO（爱美可）毒性测试
水生物毒性的分析是EPA(美国环保署）采用一种称做 LC50（致命浓度 50%）或是 ‘Fish Kill’的测试方法是在24小时中的LC 50 测试（致死浓度在50%）。测试是把一些敏感的属于鲤科的胖头鱼，放置在一定比例的润滑剂和水的溶液中24 小时。然后增加润滑剂的量，一直增加到致使溶液中的鱼类只有50%存活下来。此时，测定的润滑剂的量值越高，则证明此润滑剂毒性越小。
目前，在商业展上我们已经用金鱼来阐明我们的环保责任，并被附以‘ Fish Guys’ 的称号。
第一列：IRMCO技术 第二列：油基 第三列：其他非油基综合润滑剂
毒性测试：油基产品本身就是有毒的，而且毒性非常大。PPM是个含量单位（100万分之一），试验时间是5分钟，只要有27个PPM的油有可以毒死试验设备里面的所有生物，13个PPM的非油基水溶性产品就可以到达同样的毒性。而IRMCO是4510个PPM才可以。美国环保署认可的水生物急性毒性试验的结果表明，爱美可的毒性比其他综合润滑剂、油基润滑剂相比就是无毒的！！！
急性毒性试验期间一般不喂食，从致毒开始就观察记录动物中毒表现，生理、生化变化和死亡情况，并将观察结果在半对数坐标纸上用内插法或外推法求出动物的LC50或TLm、动物全部死亡的最小浓度(LC100)和动物全部存活的最大毒物浓度(MDT)即最大耐受浓度。
爱美可冲压工艺中性能体现
——冲压环节
1、用量减少50%
2、优异的渗透性和冷却性降低了模具温度延长了模具寿命
3、可以降低冲压金属的等级节省大量的成本
4、工件表面质量提高，废品率降低
5、更快的冲压速度，提高生产效率
6、清理模具的频率降低
7、更多方面。。。。。。
——焊接环节
1、洁净的工件，易于搬运
2、焊接前无需清洗，可直接焊接
3、避免了虚焊，便于检查焊接质量
4、劳动护品寿命延长
5、减少有害气体和异味
6、更多方面。。。。。。
——清洗环节
1、清水或者微碱性清洗
2、减少75% 清洗用污水排放
3、延长清洁池水的寿命
4、清洗池内沉淀物减少75%
5、消除重新清洗
6、常温清洗减少能耗
7、更多方面。。。。。。
——涂装环节
1、工件的高清洁度，保证了磷化效果
2、无气孔、不流淌、没有起泡和陷穴
3、与电泳漆和粉漆兼容
4、提高了喷涂的附着力，涂漆更薄
5、更多方面。。。。。。
——清洁环节
1、避免工件存放在地板上的油污、油泥
2、地板清洁剂、人工费用降低
3、擦布、手套费用大幅降低
4、吸油垫子等费用降低
5、真正无油的工作空间
6、更多方面。。。。。。
——排放环节
1、可以直接向下水道排放
2、废油排放量减少75%
3、没有排放费用或损害环境的责任
4、更多方面。。。。。。
被50个世界知名品牌采用节省已经超过10亿美元
Mitsubishi（三菱）Mercedes（奔驰）
BMW（宝马）
Honda（本田）
Volkswagen（大众）
Freightliner（福莱纳）
Porsche（保时捷）
Ferrari（法拉利）
Boeing（波音）
John Deere（迪尔）
Jaguar（捷豹）
Nissan（尼桑）
GM/Delphi（通用/德尔福）
Ford (福特）
Rolls Royce（劳斯莱斯）
Tenneco （天纳克）
Arvin Industries （阿尔文）
Bosch（博世）
Glidden（格利登）
Addison（爱迪生）
案例分析一：
IRMCO高分子聚合物润滑剂是水基聚合物，它含有较多量的水，在润滑过程中随着温度的升高会产生不同的汽化，带走大量的热量，从而降低了模具的温度；随着汽化的不断产生，聚合物润滑剂会不断的向高温点聚集，形成更坚韧的润滑膜，更有效的保护了模具，从而延长了模具的使用寿命。
案例分析 二：引擎盖内板（IRMCO 润滑剂 vs. 油基润滑油）公司名称： 某汽车有限公司
应用产品： IRMCO FLUIDS 146-492
模具：800 吨液压机
应用工件：引擎盖内板
替代产品：油基润滑油
板材：热镀锌板
目的：解决因为使用油基润滑产品，脱脂工序中的工件清洁度不高而导致的喷漆质量问题。
行 动：针对用户的工艺情况，我们推荐了IRMCO 146-492进行热镀锌板的车身件冲压实验。为了防止镀锌板出现白锈的现象（因为IRMCO 润滑产品PH 值呈碱性，容易和锌板中的锌产生化学反应），我们从稀释比1：5（IRMCO FLUIDS：蒸馏水 ）开始实验。冲压后，工件表面的冲压质量比以前提高，得到了用户的认可。同时覆在工件上的IRMCO 润滑膜层非常薄，而且不含任何油类和色素，保证了工件和模具的清洁。但是工件在存放中，不到20天出现了白锈问题，这说明IRMCO润滑产品的PH值仍然偏大和镀锌板中锌发生了反应。为了解决此问题，我们进行了二次实验，把稀释比调到1：10（IRMCO FLUIDS：蒸馏水）。在这么大的稀释比下，依然达到了企业的质量要求，防锈时间延长到一个月以上，同时满足了企业的防锈要求。实 验 总 结：采用IRMCO 冲压润滑技术在引擎盖内板冲压应用中，首先提高了工件的冲压质量，保证了工件、模具和车间环境的清洁。省去了焊接前的处理工序，同时避免了焊接时的虚焊及油烟现象。用户的脱脂工艺得到了有效的保证，此工艺的改善提高了工件后序的喷漆质量，因脱脂而带来的喷漆问题得到了根本的解决。
案例分析三：福特轴架部件
部件：轴架部件
材料:AHSS 高强钢
模具表面: 带特殊涂层
润滑液技术: 爱美可高强钢配方
用户目的: 改善拉伸表面光洁度质量，避免过多的因保护和修复模具而带来的停机。 减少废品次品，减少无附加值过程。 实现的的改进:减少了因部件表面质量问题带来的次品、废品。减少了装配前的处理和清洗程序，模寿具命提高 25% 减少冲压区域清洗费用，消除设备堵塞造成的损失商业价值: 增加了开机时间和产量，模具从新做保护涂层前，多产42,000 个部件 只是预先清洗和处理，每年就可以节约60多万美元
案例分析四：克莱斯勒控制臂支架
部件：控制臂支架
材料: AHSS
模具表面: 涂层模具
润滑剂技术: 爱美可高强钢配方
用户目的：提高工件质量，减少划痕，减少润滑剂用量，降低模具涂层的磨损程度，提高冲压速度，提高产量降低焊接废品率，消除焊前清洗。
实现的改进：工件表面质量明显改善，划痕消失，模具涂层磨损得到缓解，取消了装配前清洗并直接焊接。
商业价值：废品率降低，改善了部件表面的光洁度质量，提高了模具的寿命，焊接质量得到保证，生产速度提高，增加了生产能力。
案例分析五：通用汽车悬挂组件
部件：悬挂组件
材料: AHSS
模具表面: 镀膜工具钢
润滑剂技术: 爱美可高强钢配方
用户目的：改进工件表面质量，减少模具粘连，提高冲压机效率
实现的改进：减少了模具粘连，降低了成型的温度，取消了装配前清洗。
商业价值：提高了成型的一致性，改善了部件表面的光洁度质量并提高了模具的寿命。减少了模具擦拭停机时间 每年仅清洗一项，就节约 90万美元
案例分析六：机油滤清器壳体（IRMCO 润滑剂 vs. 可溶解油）IRMCO 产品: IRMCO FLUIDSâ146-00C 、IRMCO FLUIDSâ146-29C 、IRMCO FLUIDSâ080-00B竞争产品: 可溶解油
工件: 机油滤清器壳体
生产过程: 3 到 5 级冲压
材料种类：镀锡钢、 冷轧钢
工件技术数据：尺寸：3” 深、3” 直径 (一般轿车油滤) 到16” 深、5” 直径 (大型卡车)目标：用几种不同的材料冲压汽车机油滤壳体。同时要改善工作环境、冲压质量，消除因上漆不当造成的废品，并提高用户对订单地响应速度。
背景：两家用户原来使用可溶解油冲压生产汽车零件。由于可溶解油的清洗性能很差，工件上面的积油很难清洗。这样，用户就必须用高腐蚀性的清洗，仍然还是会有很多因洗不净，造成烤漆脱落的废品。排放也很成问题，排放量和润滑油的成分都使用户很担心。他们急需要一种全新的润滑油。在使用IRMCO Fluids 前, 其中一个用户认为，唯一的选择就是再买个新的清洗系统。行动：我们向这两家公司的管理阶层提议，并列出了我们的目的：彻底解决工件的清洗问题，同时保证他们环保方面没有问题，改善冲压性能及车间整洁。
IRMCO 146-00C 和 146-29C 镀锡钢片上试验，用080-00B试冲冷轧钢，因为080-00B的防锈性能更好。两种冲压润滑剂，都有很好的防锈，防腐性能，同时清洗性能也很好。两种产品都经过了进一步稀释和优化，最大限度地减少了冲压润滑剂的使用量。结果：IRMCO（爱美可） 润滑剂彻底消除了清洗问题和在下道工序里遇到的上漆问题。用户只是使用146-00C 和146-29C 就可以冲压所有的金属。在保证质量的前提下，可以使润滑剂用量减少50% 。这两个用户都实现了减少排放，改善环境的目的。润滑剂的用量减少，加上润滑剂本身便于清洗的特点，使冲压机傍边和整个车间都变得很整洁。案例分析七 ：IRMCO成本核算
产品: Dodge( 道奇)Durango
SUV部件: 控制臂和缓冲器部件
材料: AHSS 超高强钢
已取得的改善 商业价值(年度)
500% 减少模具设置、停放停机时间 $6,000 成本降低
500% 增加模具镀膜(TiC Most)寿命 $64,000 节省
500% 减少模具抛光、返工时间 $112,000 节省
取消焊前清洗(按照行业平均值计算)* $48,000 节省
76% 减少润滑剂用量 $10,400 节省
案例分析八 ：IRMCO其它案例
绿色环保
美国麻省理工学院在一项名为“国际汽车计划”的研究项目中提出来一个全新的概念：即精益生产（Lean Production）又称精良生产，其中“精”表示精良、精确、精美；“益”表示利益、效益等等。精益生产就是及时制造，消灭故障，消除一切浪费，向零缺陷、零库存扩展。力求在大量生产中实现多品种和高质量产品的低成本生产。
对应的是，较早期间，爱美可已经将 LEAN & Green® 注册为商标，意思就是：“精益生产和绿色环保” 或者“精益和绿色”，这两个无论如何叫，都是现在备受关注的关键词之一。我们是精益生产的一部分，可以识别生产过程中的浪费，我们是生产过程的优化者。同时我们又不止步于生产过程本身，还有社会效益并符合公共利益。
节能减排，环保，绿色GDP，可持续发展战略，工业生态化，美丽家园，水源污染，污水处理，饮用水达标等等都属于这个范畴。
价值评估
据美国金属挤压成型协会统计，一般金属成型公司在金属管理费用和直接劳动力上的花销占总成本的 70％ ，这些都是大开销。金属成型润滑剂只占总成本的0.5% ，但是却直接影响金属的废品率、停工时间和直接劳动力等更多方面的投入。
爱美可技术有80个优势，哪一个部分是对您业务最有帮助的？
如果油是廉价的，花费的将是什么？研究表明：在油基润滑剂上每花1美元，就会在生产过程中其它地方多花费10美元。 Too Much！
很多！目前爱美可技术已经在世界上替换了1000万加仑以上的油基冲压油
想象一旦油离开了车间会是个什么样子？
IRMCO 不是简单的润滑剂，是对冲压工艺的整体优化改善方案传统思维意识下大家总认为润滑剂都是一样的，只有润滑的作用，所以大家往往只关注润滑剂价格，现在事实是传统的油基冲压润滑剂就是只有冲压润滑的功能，后续功能没有任何改善，反而企业还必须为清除这些润滑油而再花费企业大量的人力、物力、财力和时间去清洗、擦拭、打扫、排放甚至外协处理，综合成本并不便宜。
而水基环保的IRMCO（爱美可）冲压润滑剂不仅作用于冲压环节的润滑，更是对后续包括焊前擦拭、焊接、清洗、电泳、涂装、排放等整个冲压生产工艺过程起到极大的完善和优化作用，环保并节省大量后续处理费用，综合价值明显由于油基润滑剂。
贵重的商品---水！！！以水作为比较，你知道吗？每制造一辆轿车需要2500加仑的水
2500加仑水＝20875磅＝9468公斤，将近9.5吨水，生产一辆轿车。）
Yes, that's each and every car.
是的，你知道的没错，9.5吨水生产一辆轿车，每天如此。
美国每年生产大约1500万辆汽车。就是370亿加仑被用掉，被污染（1.4亿吨干净水被消耗）。人们谈论的都是如石油和天然气，然而水才是经常被忽视的贵重商品。 不但用掉了干净水，还产生了大量污水，亟待处理。
福特公司决定在2015年底前，在全球范围内，把生产每辆汽车的水耗量降低30％，该公司的锐意进取的节水策略，再次成为新闻焦点。 2000 至 2010, 在世界范围内，福特公司已经降低了62％或者节约了105亿加仑的水（3985万吨）。 在同期，福特生产每辆车的耗水量减少了49％。
你也想取得福特一样的领先优势吗？IRMCO可以提供帮助。我们有几个非常简单和费效比很高的办法，可以帮助我们的金属冲压、弯管客户减少水量消耗和浪费。根据中国汽车工业协会统计数据2011年中国汽车年产量为1841.89万辆，成为世界第一汽车制造国。近日，据毕马威调查的数据显示，2015年中国汽车产能将达到3250万辆，比2011年将实现翻番。以此发展水资源的过度消耗已是必然，面对未来，我们相信不仅福特看到并做到了这一点。适应变化 润滑工艺在变化，世界科技在变化，环保节能在变化，管理使用化学品的法律也在变化。很多使用了多年的金属成型润滑原则都已经在变化。这一系列的变化也势必影响我们对润滑剂的看法而产生变化无论过去、今天及将来爱美可愿意投资时间，用科技和专业技术来证实爱美可给用户所带来的巨大经济利益和社会效益。
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