Nghiên cứu sản xuất dầu bôi trơn cho quá trình cán kéo dây kim loại

Bộ công thơng
Viện hóa học công nghiệp việt nam




Báo cáo kết quả nghiên cứu khcn



Tên đề tài:

Nghiên cứu SảN XUấT DầU BÔI TRƠN CHO
QUá TRìNH CáN KéO DÂY KIM LOạI
Đề tài nghiên cứu KHCN cấp Bộ

TS. Đinh Văn Kha









7636
01/02/2010

Hà Nội, 12/2009

Bộ công thơng
Viện hóa học công nghiệp việt nam




Báo cáo kết quả nghiên cứu khcn



Tên đề tài:

Nghiên cứu SảN XUấT DầU BÔI TRƠN CHO
QUá TRìNH CáN KéO DÂY KIM LOạI

Đề tài nghiên cứu KHCN cấp Bộ



Chủ nhiệm đề tài: TS. Đinh Văn Kha
Cán bộ tham gia: ThS. Đinh Văn Nam
KS. Hà Văn Lộc
ThS. Dơng Thị Hằng
KS. Bùi Phạm Nguyệt Hồng
KS. Nguyễn ánh Thu Hằng

Hà Nội, 12/2009

1
MỤC LỤC
Mở đầu 2
Phần 1. Tổng quan 3
1.1. Quá trình cán kéo kim loại 3
1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cán kéo kim loại 5
1.2.1. Ảnh hưởng của ma sát 5
1.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt tới quá trình cán kéo kim loại 7
1.2.3. Áp suất và nhiệt độ khi cán kéo kim loại 7
1.2. 4. Các quá trình mài mòn và ăn mòn 9
1.3. Chất lỏng cán kéo kim loại 10
1.3.1. Giới thiệu về chất lỏng cán kéo kim loại 10
1.3.2. Yêu cầu đối với chất lỏng cán kéo kim loại 11
1.3.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về chất lỏng cán kéo kim loại 13
1.3.4. Dầu thực vật dùng cho pha chế chất lỏng gia công kim loại 15
Phần 2. Các phương pháp nghiên cứu, kiểm tra và đánh giá 19
2.1. Phương pháp nghiên cứu 19
2.2. Các phương pháp kiểm tra đánh giá 19
2.2.1. Các phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa lý 19
2.2.2. Các phương pháp đánh giá tính năng tác dụng 20
Phần 3. Kết quả và thảo luận
23

3.1. Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu dầu gốc 23
3.1.1. Các dầu gốc có độ nhớt từ thấp đến trung bình 23
3.1.2. Dầu gốc có độ nhớt cao 25
3.1.3. Các loại dầu thực vật 26
3.2. Nghiên cứu lựa chọn phụ gia cho dầu cán kéo kim loại pha chế 30
3.2.1. Nghiên cứu lựa chọn phụ gia ức chế oxy hóa 30
3.2.2. Nghiên cứu lựa chọn phụ gia ức chế ăn mòn kim loại 31
3.2.3. Lựa chọn phụ gia tạo nhũ và làm bền nhũ 32
3.2.4. Lựa chọn ph
ụ gia cực áp EP cho pha chế dầu cán kéo 33
3.3. Pha chế dầu cán kéo kim loại
32
3.4. Phân tích, đánh giá các mẫu dầu cán kéo pha chế 35
3.4.1. Phân tích các tính chất hóa lý 35
3.4.2. Đánh giá tính năng tác dụng của các dầu pha chế trên máy bốn bi 38
3.4.3. Thử nghiệm tại cơ sở gia công kim loại 39
3.4.4. Đánh giá bề mặt kim loại sau khi sử dụng dầu cán kéo pha chế 42
3.5. Đơn pha chế và quy trình công nghệ sản xuất dầu cán kéo kim loại
44
Kết luận 49
Tài liệu tham khảo 50

2

MỞ ĐẦU

Hiện nay, công nghệ luyện kim và gia công kim loại nước ta đã phát
triển một cách vượt bậc. Nhiều nhà máy lớn trong lĩnh vực này với những
công nghệ tiên tiến, năng suất cao đã và đang được xây dựng. Chất lỏng dùng
trong gia công cán kéo kim loại là một nhóm hóa chất đặc biệt phục vụ cho

công nghệ gia công kim loại hiện đại, là sản phẩm không thể thiếu trong khi
cán, kéo, chuốt các loại dây, ống kim loại. Trong tình trạng mà mỗi m
ột dây
chuyền công nghệ được nhập vào, nhà sản xuất còn bị động với các dạng dầu
mỡ và hóa phẩm đi kèm, thì nhu cầu về sản phẩm sản xuất trong nước là rất
lớn.
Ở Việt Nam số lượng và chủng loại chất bôi trơn cho quá trình gia công
kim loại nói chung và dầu cán kéo nói riêng còn rất ít. Số lượng các sản phẩm
của nước ngoài cũng còn hạn chế và không hẳn là loại chuyên dụng dành cho
nguyên công cán kéo dây kim lo
ại, hơn nữa giá thành lại rất cao.
Việc nghiên cứu sản xuất chất bôi trơn cho quá cán kéo kim loại còn rất
nhiều tiềm năng, nhất là trong điều kiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở nước
ta, góp phần đáng kể vào việc hạ giá thành sản phẩm, tăng năng suất, hiệu quả
của nguyên công cán kéo, chủ động được nguồn hàng, nâng cao tuổi thọ sử
dụng của các thiết b
ị gia công kim loại cũng như tăng cường các tính năng cơ
lý, tính thẩm mỹ cho các sản phẩm kim loại cần gia công, tạo hình. Đây cũng
chính là mục tiêu nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu sản xuất dầu bôi trơn
cho quá trình cán kéo dây kim loại”.

3
PHẦN 1
TỔNG QUAN
1.1. QUÁ TRÌNH CÁN KÉO KIM LOẠI
Gia công kim loại là quá trình làm biến dạng kim loại bao gồm quá
trình cắt gọt kim loại và tạo hình cho kim loại
[1]. Trong quá trình này sẽ xảy
ra sự tiếp xúc của hai vật thể rắn với nhau: dụng cụ và vật gia công. Sự tiếp
xúc này gắn với hoặc sự biến dạng dẻo của kim loại hoặc tạo ra một hình

dạng mới bằng cách cắt gọt vật liệu theo ý muốn. Quá trình cán kéo kim loại
thuộc nhóm xử lý tạo hình kim loại, trong đó dưới tác dụng của ngoại lực,
phôi kim loại được tạ
o hình nhờ biến dạng dẻo nhưng vẫn giữ nguyên thể
tích. Chi tiết kim loại qua gia công áp lực có cơ lí tính tốt hơn. Quá trình cán
kéo kim loại xuất hiện ở hầu hết các lĩnh vực công nghiệp: công nghiệp ô tô,
máy bay, đồng hồ, thiết bị điện, điện tử, vv 90% sản phẩm kim loại và hầu
hết kim loại trong công nghiệp xây dựng đều qua giai đoạn gia công này.
Cán kim loại là quá trình làm biến dạ
ng kim loại hoặc vật liệu khác
giữa các trục quay gọi là trục cán [2]. Trong quá trình cán, các trục cán quay
theo hai chiều ngược nhau, nhờ có ma sát lăn mà ăn phôi kim loại vào khe hở
giữa chúng, ép lên phôi, làm biến dạng kim loại theo chiều dọc (giãn dài) và
bề dày là chính và một phần theo chiều rộng (giãn ngang). Khi cán có sự biến
đổi kích thước của phôi cán theo các chiều khác nhau nhưng tổng thể tích là
không thay đổi (hình 1).

Hình 1. Mô phỏng quá trình
cán kim loại
A. Trước khi cán B. Sau khi cán

Kéo sợi kim loại: Kéo là quá trình làm biến d
ạng dẻo khi phôi được
kéo qua khuôn kéo có dạng của một ống trụ với một đầu ra hình chóp nón cụt.
A
B

4
Khi phôi kéo đi qua khuôn kéo thì bị biến dạng thành sợi dây hoặc
thanh có tiết diện ngang là hình dạng và kích thước của lỗ khuôn kéo và có

chiều dài tăng lên theo quá trình kéo. Sản phẩm kéo sợi là tạo ra những sợi
dây, thanh kim loại hoặc ống tuyp có kích thước khác nhau.
Thường thì khi kéo sợi kim loại được gia công từ kích thước lớn rồi các
kích thước nhỏ dần [1]. Qua gia công kéo, nhìn chung độ bền kéo của kim
loại được tăng lên. Người ta phân biệt ra kéo sợi nhanh và kéo sợi chậm, kéo
sợ
i nhanh tốc độ từ 5 m/s trở lên còn kéo sợi chậm tốc độ < 0,5 m/s. Quá trình
kéo được thể hiện ở hình 2.











Hình 2. Mô phỏng quá trình kéo kim loại
Đối tượng của quá trình cán kéo kim loại là các vật liệu bằng kim loại
hoặc hợp kim khác nhau; hợp kim sắt hoặc không phải là sắt, các loại thép
không gỉ, các loại thép hợp kim cứng có Cr, Ni, Ti, đồng và các hợp kim
đồng, nhôm và các hợp kim có nhôm… Đó là các vật liệu có độ cứng m
ềm và
hoạt tính hoá học rất khác nhau.
Trong khi gia công biến dạng cán kéo, bên cạnh hiện tượng biến dạng
dẻo một loạt yếu tố xuất hiện xảy ra đó là: ma sát, mài mòn, sinh nhiệt, kẹt
dính, bong tróc, biến đổi về màu sắc, trạng thái liên kết, độ bóng, sức bền vật
liệu. Các yếu tố này sẽ có ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình cán kéo.

Có hai đặc điểm trong gia công cán kéo kim loại cần chú ý là:
-
Sử dụng lực (cán, kéo) rất lớn.
- Các mặt ma sát tiếp xúc với nhau rất chặt chẽ.

Thanh kim loại
sau khi kéo

Thanh kim loại
tr
ư
ớc khi kéo
Khuôn kéo

5
1.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CÁN KÉO KIM LOẠI
1.2.1. Ảnh hưởng của ma sát
Ma sát là hiện tượng gắn liền với cán kéo kim loại [2]. Nếu không có
lực ma sát thì không thể có quá trình cán, kéo, chuốt diễn ra. Trong quá trình
cán kéo thì lực ma sát là sự tồn tại hiển nhiên khi có các bề mặt tiếp xúc với
nhau, tác động lên nhau và chuyển dịch tương đối.
Ma sát gồm ma sát khô, ma sát ướt và ma sát hỗn hợp. Trong gia công
cán kéo kim loại có sự tiếp xúc khít khao giữa các bề mặt dưới tải trọng lớn,
chất bôi trơn nằm giữa khe đ
ó ở dạng cực mỏng (bề dày chỉ cỡ 1-20 phân tử),
không choán toàn bộ bề mặt. Do đó, ma sát hỗn hợp hay ma sát giới hạn xảy
ra khi giữa hai bề mặt tồn tại cả ma sát khô lẫn ma sát ướt là dạng ma sát chủ
yếu xảy ra trong quá trình gia công cán kéo kim loại.
Ma sát tĩnh và ma sát động [3]
Ma sát tĩnh tồn tại khi các bề mặt tiếp xúc ở trạng thái nghỉ. Trong cán

kéo kim loại, ma sát tĩnh xuất hiện khi hệ
thống cán kéo ở trạng thái chưa làm
việc.
Ma sát động sinh ra khi có sự chuyển động của các bề mặt tiếp xúc với
nhau. Hệ số ma sát tĩnh lớn hơn hệ số ma sát động. Ma sát động xuất hiện khi
hệ cán kéo bắt đầu làm việc.
Ma sát động gồm ma sát trượt và ma sát lăn. Ma sát trượt xảy ra khi hai
bề mặt trượt lên nhau. Khi kéo sợi kim loại xuất hiện ma sát trượt giữa bề mặt
phôi và bề
mặt trong của lỗ khuôn kéo. Ma sát lăn là ma sát khi một vật lăn
hoặc một trục lăn chuyển động trên một bề mặt vật khác, như ma sát giữa trục
cán và phôi, giữa những con lăn graphit bôi trơn nằm giữa hai bề mặt tiếp xúc
khi gia công. Hệ số ma sát lăn thấp hơn hệ số ma sát trượt do đó trong điều
kiện có thể người ta tìm cách thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn.
Ma sát lă
n là dạng ma sát chủ đạo khi cán kim loại, là ma sát của trục
cán lăn trên bề mặt tiếp xúc của phôi [1], [2]. Khi cán kim loại, hệ số ma sát

6
giữa các trục lăn và phôi không được quá cao (công suất tiêu hao nhiều) mà
cũng không được quá thấp (lực ma sát không đủ lớn dẫn đến trơn trượt, phôi
không lăn vào khe giữa các trục cán). Nếu như lớp chất lỏng bôi trơn dày,
hiện tượng ma sát thủy động diễn ra với hệ số ma sát thấp, trục cán không ăn
phôi, không thể làm chuyển động phôi qua khe cán được, quá trình cán không
thực hiện được.
Khi kéo dây, lực kéo tác động lên phôi gây ra một lực tác
động lên
thành khuôn điều đó cũng có nghĩa là khuôn tác động một lực theo chiều
ngược lại lên phôi làm cho phôi biến dạng. Đồng thời với quá trình biến dạng
của phôi là quá trình trượt của bề mặt phôi trên bề mặt thành lỗ khuôn. Lực

ma sát xuất hiện ở bề mặt tiếp xúc của phôi với bề mặt của thành lỗ khuôn là
rất lớn và tăng theo độ lớn của lực kéo.
Lự
c ma sát này cản trở việc chuyển động của dây đi qua khuôn, làm
nhiệt độ tại chỗ tiếp xúc tăng lên tới mức có những điểm riêng kim loại bị nóng
chảy, có thể dẫn tới hiện tượng kẹt dính dây kim loại với khuôn kéo. Để chống
lại hiện tượng ma sát và kẹt dính này cần thiết phải bôi trơn và làm mát.
Khi gia công các kim loại ta tác động lực vào các đối tượng kim loại
khác nhau để tạo ra nhữ
ng tấm, thanh hoặc sợi dây kim loại có dạng và kích
thước rất khác nhau. Như vậy, ma sát trong khi gia công kéo sợi là rất phức
tạp và phong phú vì vậy đòi hỏi phải có những chất lỏng, hợp phần dùng kéo
sợi rất cụ thể theo nhu cầu của người sử dụng. Ma sát trong cán kéo kim loại
vừa là yếu tố có lợi cũng là yếu tố cần hạn chế.
Ma sát trong gia công cán kéo kim loại cần phải chú ý các điểm sau đ
ây:
- Ma sát xuất hiện trong đó là dạng ma sát hỗn hợp.
- Ma sát động bao gồm cả ma sát trượt và ma sát lăn.
Cần phải hiểu về hiện tượng ma sát đang diễn ra trong quá trình cán
kéo để khống chế lực ma sát trong bằng cách sử dụng cách bôi trơn và chất
bôi trơn thích hợp.


7
1.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt đến quá trình cán kéo kim loại
Sự biến đổi năng lượng khi cán kéo kim loại thể hiện ở công gây ra sự
chuyển động của trục cán, phôi kéo sự biến dạng của vật liệu mà còn thể hiện ở
sự sinh ra một lượng nhiệt rất lớn [1], [2]. Nhiệt sinh ra làm cho trục cán,
khuôn kéo, vật liệu được cán kéo nóng lên. Tại những điểm cục bộ nhiệt sinh ra
lớ

n đến mức nóng chảy kim loại gây ra hiện tượng dính, kẹt, bong tróc, làm
xấu bề mặt sản phẩm. Lượng nhiệt này cũng tác động trở lại đến cấu trúc tinh
thể, các lực liên kết trong nội tại của kim loại được gia công làm biến đổi chất
lượng sản phẩm.
Nhiệt sinh ra cũng lại ảnh hưởng đến ngay cả các quá trình hóa học liên
quan tới dầu gia công và kim loại, như xúc tiến việ
c tạo ra hoặc mất đi lớp
oxit kim loại trên bề mặt gia công, giúp cho sự hình thành các hợp chất bề
mặt do phản ứng giữa phụ gia và kim loại trên bề mặt. Các hợp chất bề mặt
hình thành lại tác động lên chính quá trình gia công.
Nhiệt sinh ra trong quá trình cán kéo là rất lớn vì vậy việc làm mát trở
nên một công việc quan trọng khi gia công cán kéo kim loại. Các chất lỏng
gia công kim loại sẽ có mặt để tải nhiệt ra khỏi bề mặt gia công. Ngoài ra
chúng còn có tác dụng như một tác nhân nhiệt luyện.
1.2.3. Áp suất và nhiệt độ khi cán kéo kim loại
Khi gia công kim loại xuất hiện áp lực tác dụng lên phôi kim loại và
những chất nằm giữa hai bề mặt tiếp xúc chuyển động với nhau. Tại các mặt
tiếp xúc khi cán kéo có những điểm lồi lõm cục bộ, làm cho các bề mặt không
hoàn toàn tiếp xúc với nhau. Người ta nhận thấy rằng bề mặt tiếp xúc thực giữa
v
ật liệu và dụng cụ (trục cán, khuôn kéo) có thể chỉ bằng 5% bề mặt biểu kiến
vì vậy áp suất cục bộ rất lớn, có thể lên tới 1.000-3.000 N/mm
2
, áp lực dầu
trong khuôn kéo tác dụng lên thành khuôn có thể lên tới 3.000 bar [1], [3].
Trong điều kiện áp suất như vậy, nhiệt độ ở những điểm cục bộ có thể lên rất
cao có khi đạt tới 1000
o
C và hơn thế nữa làm cho kim loại chảy ra gây nên
hiện tượng hàn dính giữa phôi cán và trục cán giữa phôi kéo và lỗ khuôn kéo,

8
gây nên hiện tượng kẹt, tróc ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt của sản phẩm
gia công.
Áp suất lớn, nhiệt độ cao có ảnh hưởng đến các quá trình lý hóa của các
chất nằm trên (hoặc giữa) các bề mặt tiếp xúc như chuyển trạng thái, tương
tác phản ứng.
Tuy nhiên phải xét nhiệt độ, áp suất trong mối quan hệ nhiệt lượng với
áp lực nghĩa là quan hệ cục b
ộ và toàn bộ. Ví dụ có những điểm cục bộ mà áp
suất lên tới 10
6
N/m
2
kết quả là độ nhớt tăng rất cao. Mặc dù vậy dầu ở điểm
đó vẫn ở trạng thái lỏng vì cũng tại ở đó, nhiệt độ tăng mạnh làm cho dầu
lỏng ra.
Sự chênh lệch áp suất lại có tác dụng thuận lợi cho việc bôi trơn khi gia
công kim loại: do khuôn kéo là một hình trụ có đầu chóp nón cụt cho nên
trong quá trình kéo sợi, chất lỏng bôi trơn làm mát được hút vào khuôn kéo
nhờ sự
chênh lệch áp suất lối vào khuôn kéo với áp suất bên trong lòng
khuôn.
Khi cán kéo kim loại, lực có tác dụng làm biến dạng, thắng ma sát
nhưng nó cũng có tác dụng gạt, đẩy hoặc làm văng chất bôi trơn ra khỏi bề
mặt ma sát. Để khắc phục điều này cần xem xét đến tính dính bám của chất
bôi trơn [2].
Khi kéo sợi, nếu đường kính lỗ kéo càng nhỏ, áp suất tác dụng lên
thành khuôn càng lớn thì xu hướng dầu bị đẩy ra khỏi bề
mặt phôi càng tăng

do đó tính dính bám của chất bôi trơn là rất quan trọng.
Khi cán kim loại, áp suất tác động lên bề mặt lại gạt những chất bôi
trơn ra khỏi bề mặt tiếp xúc (bề mặt trục cán, phôi cán) làm chúng mất tác
dụng bôi trơn và tác dụng ngăn cách. Như vậy chất bôi trơn cần thiết phải có
khả năng bám dính bề mặt ma sát [1], [2], [4].
Có một số biện pháp duy trì chất bôi trơn trên các bề m
ặt này:

9
- Dùng các chất bôi trơn làm mát có tính hoạt động bề măt để chúng
bám chắc vào bề mặt.
- Dùng chất mang như lớp phosphat hóa, lớp oxalat là những chất bám
chặt vào bề mặt đồng thời lại mang theo chất bôi trơn làm mát.
- Dùng phụ gia chịu áp. Tùy mức độ chịu áp suất mà phân biệt thành
phụ gia chịu áp trung bình MP hoặc phụ gia chịu cực áp EP.
Áp suất và nhiệt độ trong cán kéo là yếu tố đặc biệt quan tr
ọng ảnh
hưởng đến quá trình cán kéo và ảnh hưởng lên chất gia công kim loại.
Vì vậy cần xét các yếu tố áp suất và nhiệt độ để lựa chọn chất lỏng bôi
trơn thích hợp cho gia công cán kéo kim loại. Ngoài ra, khi lựa chọn cũng cần
phải xét đến tương tác của chúng đối với bề mặt trong các điều kiện khác
nhau. Chẳng hạn các phụ gia có các hợp chất có S gây ra biến sắc đối với kim
loạ
i đồng, hợp kim có đồng vì tạo ra sulfua đồng.
Có thể đưa các chất chịu áp lên bề mặt kim loại bằng cách lựa chọn
chất mang chúng như: dùng chất hoạt tính bề mặt, sử dụng chất mang dầu như
các phosphat, oxalat hoặc tạo độ nhám của bề mặt.
1.2.4. Các quá trình mài mòn và ăn mòn
Về lý thuyết thì sau quá trình cán kéo, vật có thể biến dạng theo các
chiều khác nhau nhưng tổng thể tích thì không đổi. Tuy vậy vẫn phải k

ể ra
một lượng nào đó của kim loại bị mất đi do mài mòn, do hiện tượng kẹt dính,
bị bong tróc do bề mặt bị ăn mòn, những sản phẩm này sinh ra làm bẩn bề
mặt được gia công, trục cán, khuôn kéo, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm,
gây hư hỏng trục cán, khuôn kéo vì vậy nó cần được loại bỏ khỏi bề mặt sản
phẩm, trục cán, khuôn kéo [4].
Sự mài mòn, xây xướ
c: Trong quá trình chuyển động giữa hai bề mặt
có độ gồ ghề, lồi lõm, một số điểm nhô lên bị biến dạng dẻo giúp cho vật gia
công có bề mặt mới bóng hơn, một số điểm gồ ghề khác bị cắt đisinh ra các
hạt kim loaị bị mài mòn. Các hạt này tồn tại trên hai bề mặt tiếp xúc ảnh
hưởng đến sự mài mòn tiếp theo và đến sự bôi trơ
n của hai bề mặt tiếp xúc.

10
Những hạt rắn không chỉ gây nên mài mòn mà còn tạo ra các vệt xước trên
khuôn kéo trục cán và trên bề mặt sản phẩm.
Kẹt dính: Áp suất, nhiệt độ cao khiến cho kim loại bị chảy lỏng kết
quả là sinh ra sự kẹt dính giữa bề mặt phôi gia công và bề mặt của khuôn kéo,
trục cán. Bong tróc lớp kim loại đã dính vào nhau là kết quả tiếp theo của quá
trình đó. Các sản phẩm của kẹt dính, bong tróc góp phần tạo ra những ch
ất
bẩn bề mặt khi cán kéo kim loại.
Oxy hóa, ăn mòn, gỉ: Không khí, độ ẩm của không khí, các tác nhân
ăn mòn sẵn có trong môi trường không khí và trong các chất tiếp xúc với bề
mặt kể cả các chất bôi trơn-làm mát gây nên hiện tượng oxy hóa, ăn mòn bề
mặt nói chung và hiện tượng gỉ nói riêng. Các sản phẩm oxy hóa, ăn mòn và
gỉ tiếp tục tồn tại trên bề mặt tiếp xúc gây lên các tác dụng theo chiều hướng
cả có lợi lẫn có h
ại mà tác dụng có hại là nhiều liên quan đến ma sát, mài

mòn, độ sạch và chất lượng bề mặt gia công.
Cặn bẩn kim loại: Khi cán kéo kim loại không phải toàn bộ kim loại
được biến dạng mà có một phần bị tiêu hao do mài mòn, bong tróc. Phần kim
loại này tạo ra chất bẩn trên sản phẩm và trên bề mặt trục cán khuôn kéo. Các
chất bẩn này làm xấu chất lượng bề mặt sản phẩm, và khi chúng còn ở lại trên
hệ thống thì tiế
p tục gây những tác hại như mài mòn vì vậy cần phải được loại
bỏ. Một trong những cách thuận lợi nhất là lôi cuốn, loại chúng theo các chất
lỏng gia công kim loại. Các chất lỏng như dầu, nhũ tương đều có thể đảm
đương tốt nhiệm vụ này một cách hiệu quả.
1.3. CHẤT LỎNG CÁN KÉO KIM LOẠI
1.3.1. Giới thiệu về chất lỏng cán kéo kim loại
Nhiệm vụ của chất bôi trơn trong quá trình gia công kim loại nói chung
và quá trình cán kéo nói riêng là giảm lực ma sát, làm mát, giải tỏa nhiệt do
ma sát gây ra, giảm số lượng và kích cỡ các điểm hàn dính, chống ăn mòn,
chống gỉ và từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm gia công. Khi lực ma sát
giảm, có thể giảm trở lực biến dạng của kim loại, từ đó giảm tổng l
ực tác

11
dụng của kim loại lên dụng cụ và giảm công tiêu hao, giảm độ mài mòn dụng
cụ, nâng cao tuổi thọ dụng cụ [1], [2].
Chất lượng sản phẩm gia công được thể hiện ở độ chính xác của hình
dạng kích thước của sản phẩm, màu sắc, độ bóng, độ bền của sản phẩm,
Khi lựa chọn chất bôi trơn cần xem xét đến khả năng tương tác của
chúng với kim loạ
i; khả năng đóng vai trò của một tác nhân nhiệt luyện mà từ
đó ảnh hưởng lên cấu trúc kim loại của sản phẩm hình thành.
Các chất bôi trơn lỏng, các dịch huyền phù, past, mỡ, các chất bôi trơn
và che phủ rắn là những chất bôi trơn được chọn cho các quá trình biến hình

kim loại, bao gồm cả quá trình cán kéo kim loại. Các kim loại khác nhau, các
quá trình biến hình khác nhau sẽ sử dụng các chất bôi trơn khác nhau.
Nhìn chung, mọi chất lỏng bôi trơn cho quá trình gia công kim loạ
i dù
thế hệ mới hay cũ đều gồm thành phần cơ bản là: chất nền (có thể là dầu
khoáng, dầu tổng hợp, dầu động thực vật hoặc nước) và các phụ gia cơ bản
như: phụ gia chống hàn dính, phụ gia cực áp (đối với những trường hợp
nguyên công khắc nghiệt), phụ gia tạo nhũ (đối với trường hợp sử dụng ở
dạ
ng nhũ hóa với nước), phụ gia ức chế ăn mòn. Ngoài ra còn một số phụ gia
khác như: phụ gia chống khuẩn, phụ gia chống tạo bọt, phụ gia tăng chỉ số độ
nhớt.
Có ba kiểu chất bôi trơn dùng trong quá trình cán kéo kim loại: dầu,
nhũ tương và các sản phẩm gốc nước.
Nhũ tương dầu trong nước được sử dụng nhiều nhất để vừa làm chất
bôi tr
ơn vừa làm chất làm mát. Nhũ tương thường chứa từ 2-5% khối lượng
dầu bôi trơn. Dầu này có thể là dầu khoáng, dầu tổng hợp hoặc dầu động, thực
vật và các phụ gia (phụ gia tạo nhũ, phụ gia tribology, chất ức chế ăn mòn,
chất chống khuẩn, phụ gia cực áp, ).
1.3.2. Yêu cầu đối với chất lỏng cán kéo kim loại
Để đảm bảo được các vai trò như
đã phân tích ở trên, chất lỏng cán kéo
kim loại phải đảm bảo được các yêu cầu sau [4], [9]:

12
- Tính năng bôi trơn tốt để quá trình cán kéo diễn ra thuận lợi, phôi
được ăn vào trục cán, biến dạng và thoát ra dễ dàng, dây được kéo qua khuôn
dễ dàng và đều đặn, không bị cào xước, kẹt dính do đó năng suất của máy
được nâng cao mà chất lượng sản phẩm cũng được ổn định;

- Tính dính bám tốt. Đây là một yêu cầu đặc biệt đối với chất lỏng cán
kéo như đã đề cập ở trên. Chấ
t lỏng muốn thực hiện được việc bôi trơn trong
điều kiện của ma sát giới hạn trong gia công cán kéo thì bắt buộc phải có khả
năng bám dính;
- Khả năng dẫn nhiệt, làm mát tốt. Tác dụng làm mát giúp cho việc
khống chế nhiệt độ quá trình gia công có ảnh hưởng có lợi cho chất lượng sản
phẩm. Việc bôi trơn và làm mát tốt tạo điều kiện kéo dài tuổi thọ khuôn kéo,
tăng năng suấ
t, giảm giá thành sản phẩm;
- Chống ăn mòn và chống gỉ tốt. Các chất này phải không gây ăn mòn,
gỉ khi tiếp xúc với phôi kim loại, khuôn kéo, trục cán trong khi gia công và
khi đã hình thành sản phẩm. Điều này là cần thiết đối với chất lượng sản
phẩm và tuổi thọ của thiết bị gia công, tránh tổn phí để xử lý chống mòn gỉ
sau gia công;
- Có khả năng làm sạch nhanh chóng, dễ dàng. Các chất này phải có tác
dụng làm sạ
ch với sản phẩm cán kéo ra cũng như không để các chất bẩn dính
lên các chi tiết của khuôn kéo, bề mặt trục cán. Bản thân các chất này không
tạo ra những cặn bẩn và có thể loại bỏ dễ dàng khi rửa sản phẩm bằng các
dung môi rẻ tiền, dễ kiếm;
- Tính an toàn với con người và thân thiện với môi trường;
- Không gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm như làm biến sắc,
bi
ến đổi cơ lý tính sản phẩm theo chiều hướng xấu. Khả năng cải thiện chất
lượng sản phẩm như tăng độ bóng, độ cứng, độ bền của sản phẩm là các tính
năng tác dụng mong muốn.
Ngày nay người ta sử dụng những chất gia công kim loại góp phần tạo
ra sản phẩm có độ chính xác cao về hình dạng kích thước, màu sắc và độ

13
bóng của bề mặt mà còn có biến đổi về chất lượng bên trong sản phẩm như
tác dụng nhiệt luyện làm cho sản phẩm có độ bền cao hơn, độ cứng, đàn tính,
độ chịu lực kéo dãn, lực phá hủy.
1.3.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về chất lỏng cán kéo kim loại
1.3.3.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài
Các nghiên cứu của thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng về các
sản phẩm bôi trơn cho quá trình biến hình kim loại và đặc biệt các chất bôi
trơn chuyên dùng cho quá trình cán kéo không được phong phú như các sản
phẩm bôi trơn khác như dầu động cơ, chất lỏng thủy lực, dầu phanh,
Gần đây, hướng nghiên cứu của nước ngoài về pha chế dầu bôi trơn
cho quá trình gia công kim loại thiên về sử dụng dầu tổng hợp và các sản
phẩm tan trong nước làm chất nền [10]. US Patent 7008909 đưa ra một loại
dầu cán kéo kim loại được pha chế từ este tổng hợp có mạch nhánh ở vị trí α.
Este này đồng thời tác dụng như phụ gia cực áp EP. Sản phẩm pha chế có tính
bôi trơn tốt và độ bền thuỷ phân cao, do đó, kéo dài tuổi thọ của sản phẩm
trong sử dụng [11].
US Patent 6448207 nghiên cứu sử dụng nước, các sản phẩm tan trong
nước
để pha chế chất lỏng gia công kim loại (etylenglycol, sterat kim loại,
cacbonat, chất hoạt động bề mặt và chất ức chế ăn mòn) [12]. US Patent
6258759 sử dụng nước, chất hoạt động bề mặt, silicon, phụ gia ức chế ăn mòn
kim loại trong thành phần chất lỏng cắt gọt kim loại [13]. US Patent 6204225
sử dụng dầu thực vật làm chất nền, chất hoạt động bề mặt loại không ion, phụ
gia
ức chế ăn mòn kim loại, phụ gia chống tạo bọt [14]. US Patent 6242391
lại sử dụng các dung môi ancol làm chất nền, các muối brom, flo làm phụ gia
chống hàn dính, ngoài ra còn có phụ gia ức chế gỉ, phụ gia chống khuẩn [15].
Việc sử dụng dầu tổng hợp và các sản phẩm tan trong nước làm chất
nền là hướng nghiên cứu mới tuy nhiên nếu triển khai thực hiện ở nước ta sẽ

làm giá thành sản phẩm tăng rất cao vì n
ước ta chưa có nền công nghiệp hóa

14
dầu nên các nguyên liệu này đều phải nhập ngoại. Vì vậy, hướng sử dụng các
dầu gốc khoáng vẫn trong thời gian tới vẫn là hướng nghiên cứu chính.
1.3.3.2. Các nghiên cứu trong nước về dầu cán kéo kim loại
Ở Việt Nam số lượng và chủng loại chất bôi trơn cho quá trình gia công
kim loại còn rất ít.
Một số sản phẩm đã được nghiên cứu và đưa vào sử dụng thực tế chủ
yếu được sản xuất từ Công ty phụ gia và các sản phẩm dầu mỏ APP (với các
chất lỏng gia công kim loại APP Avitol 3, Avitol 2, dầu kéo dây đồng DTK
2), Công ty cổ phần hóa dầu Petrolimex (với 2 sản phẩm là PLC Cutting oil,
Rolling oil). Các sản phẩm này đề
u được khuyến cáo dùng cho các quá trình
gia công kim loại nói chung mà không phân biệt rõ loại hình gia công và loại
kim loại (ngoại trừ sản phẩm APP DTK 4).
Các chất lỏng gia công kim loại sản xuất tại Việt Nam gần đây cũng
được chú ý nghiên cứu hơn, đặc biệt là sản phẩm dùng cho cán kéo dây đồng.
Tuy nhiên đa phần các sản phẩm này vẫn có một hạn chế chung, khó khắc
phục là sau khi gia công từ 1÷2 tháng bề mặt đồng bị đổi màu từ vàng sáng
sang vàng s
ẫm. Điều này có thể là do tác động của môi trường tác động lên bề
mặt dây đồng làm biến đổi chất lượng dây hoặc có thể do màng dầu bảo vệ
trên bề mặt đồng không đủ dày và không đảm bảo chất lượng để tạo ra một
lớp bảo vệ hiệu quả.
Các sản phẩm của các hãng nước ngoài nhập vào thị trường Việt Nam
hoặc có sản xuất tại Vi
ệt Nam gồm có các loại dầu Bestril của hãng
Brugarolas (Tây Ban Nha), của Shell, BP, Castrol, Mobil. Các sản phẩm này

được chia làm hai dòng: loại sử dụng ở dạng tạo nhũ với nước và loại không
tạo nhũ với nước. Các sản phẩm này chủ yếu dùng dầu gốc khoáng làm chất
bôi trơn nền [8]. Các loại sản phẩm này có giá thành rất cao.
Như vậy, việc nghiên cứu sản xuất chất bôi trơn cho quá trình gia công
kim loại nói riêng và cán kéo kim loại nói chung còn nhiều tiềm n
ăng, nhất là
trong điều kiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở nước ta, góp phần đáng kể

15
vào việc hạ giá thành sản phẩm, tăng năng suất, hiệu quả của nguyên công
cán kéo, chủ động được nguồn hàng, nâng cao tuổi thọ sử dụng của các thiết
bị gia công kim loại cũng như tăng cường các tính năng cơ lý, tính thẩm mỹ
cho các sản phẩm kim loại cần gia công, tạo hình.
1.3.4. Dầu thực vật dùng cho pha chế chất lỏng gia công kim loại
Dầu thực vật gần đây đ
ã được nghiên cứu sử dụng làm dầu bôi trơn đặc
biệt ở Tây Âu và Mỹ. Một số sản phẩm thương mại đã có sẵn trên thị trường
như Sunyl của Lubrizol, Biostar của Caltex. Dầu thực vật có nhiều ưu điểm so
với dầu gốc khoáng và dầu gốc tổng hợp [5], [6], đó là:
- Khả năng bôi trơn tốt hơn hẳn dầu khoáng do có độ phân cực cao t
ạo
khả năng bám dính tốt trên bề mặt kim loại. Hơn nữa chúng có tính
chất nhiệt nhớt tuyệt hảo (VI từ 150 – 200) và điểm chớp cháy cũng rất
cao.
- Dầu thực vật có nguồn cung cấp rất dồi dào, được tái tạo và giá cả hợp
lý. Chúng cao hơn dầu khoáng từ 1-1,2 lần trong khi dầu tổng hợp lại
cao hơn dầu khoáng từ 5-15 lần.
- Có khả năng phân h
ủy sinh học cao hơn hẳn so với dầu khoáng và dầu
tổng hợp

- Các nhóm chức trong dầu thực vật như nhóm hydroxy, epoxy lại rất
hữu ích cho tính năng tác dụng của dầu bôi trơn. Khả năng giảm ma sát
của các dầu có mạch cacbon dài và thẳng từ 10 cacbon trở lên là rất tốt
và đã được chứng minh. Dầu Jojoba có khả năng chống mài mòn rất
tốt, tương đương với tricresyl photphat là phụ gia chố
ng mài mòn
thường được sử dụng cho dầu động cơ.
Có 3 xu hướng sử dụng dầu thực vật cho pha chế dầu bôi trơn:
- Thứ nhất là sử dụng dầu tinh chế không qua biến tính hóa học làm
thành phần chính và có kết hợp sử dụng các phụ gia. Cách này phù hợp

16
với các loại dầu tương đối bền oxy hóa và có điểm đông thấp như các
loại dầu giàu oleic (đã được áp dụng ở Tây Âu và Mĩ);
- Thứ hai là sử dụng hỗn hợp dầu thực vật được biến tính hóa học tạo ra
các sản phẩm bán tổng hợp. Cách này được áp dụng đối với các loại
dầu có hàm lượng lớn các axit không no với nhiều nối đôi trong mạch;
- Thứ ba là kết hợp sử dụng dầu thực vật và dầu khoáng cho pha chế dầu
Hai xu hướng sau đặc biệt phổ biến ở các nước có nguồn dầu thực vật
đa dạng như Ấn Độ, Malaysia,
Dầu thực vật có một số điểm khác cơ bản đối với dầu gốc khoáng:
- Phân tử lượng cao hơn so với dầu gốc khoáng có cùng cấ
p độ nhớt
- Mức độ không no của các triglyxerit giúp cải thiện đáng kể tính chất nhiệt
độ thấp nhưng lại làm giảm độ bền oxy hóa và một số tính chất bôi trơn
khác
- Thành phần hóa học khá đồng nhất và được phân loại theo các axit béo
có chứa nhiều nhất trong dầu. Các axit này được chia thành no (axit
myristic, lauric, palmitic, stearic, ), không no một nối đôi (axit oleic,
eruxic), không no nhiều nối đôi (linoleic, linolenic) và các thành phần

đặc biệt (có nhóm hydroxyl, epoxy). Dầu có hàm lượng axit oleic cao
thì có tính chất nhiệt độ thấp tốt hơn dầu no và ổn định oxy hóa hơn
hẳn dầu không no nhiều nối đôi.
Ở Việt Nam việc sử dụng dầu thực vật cho pha chế dầu bôi trơn còn
khá mới mẻ, có một vài nghiên cứu về sử dụng dầu thực vật biến tính làm phụ
gia cho dầu còn việc nghiên cứu sử dụng chúng làm hợp phần chính cho dầu
bôi trơn thì chư
a được đầu tư nghiên cứu một cách hệ thống.
Từ các đánh giá, nhận định trên, nhóm đề tài lựa chọn ra 4 loại dầu
thực vật (dầu lạc, dầu thầu dầu, dầu đỗ tương, dầu hạt cao su) để từ đó thử
nghiệm pha chế chúng thành một hợp phần chính cho dầu cán kéo kim loại
pha chế. Đây là những loại dầu sẵn có ở Việt Nam.

17
- Dầu lạc: Diện tích trồng lạc ở nước ta là 300 ha, tập trung ở các tỉnh
Bắc Giang, Nghệ An, Tây Ninh, Long An, Đồng Nai, Sông Bé. Hằng năm thu
hoạch được gần 200 nghìn tấn, trong đó 70 nghìn tấn dùng để ép lấy dầu. Axit
béo chủ yếu trong dầu lạc là axit oleic, axit linoleic 13-30 %. Thành phần cơ
bản của dầu lạc được nêu dưới đây:
Axit Linoleic, % kl: 13-27
Axit Oleic, % kl: 53-71
Axit no, % kl: 3-6
- Dầu đậu tương: Cây đậu tương được trồng chủ yếu
ở các tỉnh phía
Nam (Đồng Nai, Đồng Tháp) và một vài vùng ở các tỉnh phía Bắc. Diện tích
trồng đậu tương khoảng 10 nghìn ha, năng suất cây trồng còn thấp, trung bình
800 kg hạt/ha. Hàm lượng dầu trong hạt đậu tương khoảng 20-22% [6]. Axit
béo chủ yếu trong dầu đậu tương là: axit oleic, axit linoleic. Thành phần cơ
bản của dầu đậu tương được nêu dưới đây:
Axit Linoleic, % kl: 35-60

Axit Oleic, % kl: 20-50
Axit Linolenic, % kl: 2-12
Axit no, % kl: 12
- Dầu thầu dầu: Dầu thầu dầu là nguyên liệu chính
để sản xuất dầu
phanh và chất thấm ướt cho ngành dệt nhuộm và thuộc da. Từ rất lâu, dầu
thầu dầu đã được ứng dụng để sản xuất dầu bôi trơn và đặc biệt là mỡ bôi trơn
chất lượng cao. Có rất nhiều tài liệu nói về dầu thầu dầu biến tính được ứng
dụng làm phụ gia trong các chế phẩm bôi trơn. Thầu dầu được trồ
ng nhiều ở
các tỉnh Phú Thọ, Bắc Giang, Hòa Bình, Thanh Hóa. Năng suất cây trồng
tương đối thấp, khoảng 1000-1200 kg/ha. Hàm lượng dầu trong hạt là 50-
60%. Thành phần chính của dầu thầu dầu là axit rixinoleic, chiếm 80-90%.
Thành phần cơ bản của dầu thầu dầu được nêu dưới đây:

Axit Linoleic, % kl: 3-9
Axit Oleic, % kl: 0-8
Axit Rixinoleic, % kl: 86-94

18
Axit no, % kl: 1-3
- Dầu hạt cao su: Cây cao su được trồng nhiều ở các tỉnh Đồng Nai,
Sông Bé, Tây Ninh, Đắc Lắc, Kom Tum. Tổng diện tích trồng cao su gần
200.000 ha. Lượng mủ cao su khai thác được từ 50.000 đến 60.000 tấn. Bên
cạnh mủ cao su, hằng năm còn thu được 15.000-20.000 tấn dầu bằng cách ép
hoặc trích ly hơi nước hạt cao su. Trung bình cứ 6 tấn quả khô ép được 1 tấn
dầu.
Dầu hạt cao su là một chất lỏng có màu vàng hổ phách, không tan trong
nước. Đây là loạ
i dầu thực vật có sản lượng lớn và được sử dụng nhiều nhất

trong việc sơn phủ và bôi trơn. Gần đây, sản phẩm đi từ dầu hạt cao su đã
được ứng dụng thành công trong dung dịch khoan của giếng khoan dầu khí.
Một ưu điểm lớn của dầu này là giá thành tương đối rẻ. Thành phần cơ bản
của dầu hạt cao su được nêu dướ
i đây:
Axit Linoleic, % kl 30-40
Axit Oleic, % kl 17-30
Axit Linolenic, % kl 20-25
Axit no, % kl 20


19
PHẦN 2
CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ
2.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu lựa chọn các thành phần của dầu cán kéo kim loại, bao
gồm:
+ dầu gốc: lựa chọn từ các loại dầu gốc khoáng và dầu thực vật thích
hợp cho loại dầu cán kéo pha chế
+ các phụ gia: phụ gia ức chế ăn mòn kim loại, phụ gia cực áp, chất
hoạt động bề mặt.
- Lập đơn pha chế cho từng loại dầu cán kéo (dùng cho đồng, nhôm với
các cấp độ nhớ
t khác nhau phù hợp với từng ứng dụng cán kéo và tốc độ kéo)
- Phân tích các tính chất hóa lý, thử nghiệm dầu cán kéo pha chế bằng
các phép thử đặc trưng cho tính năng sử dụng của sản phẩm. So sánh với các
sản phẩm thương mại cùng loại.
- Đưa ra quy trình sản xuất dầu cán kéo pha chế
- Thử nghiệm thực tế dầu cán kéo pha chế tại cơ sở gia công kim loại.
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ

2.2.1. Các phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa lý
Các chỉ tiêu hóa lý sử dụng trong đề tài được tiến hành phân tích theo
các phương pháp tiêu chuẩn được liệt kê dưới đây:
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Phương pháp
1 Độ nhớt ở 40
o
C mm
2
/s ASTM D 445
2 Độ nhớt ở 100
o
C mm
2
/s ASTM D 445
3 Chỉ số độ nhớt (VI) - ASTM D 2270
4 Nhiệt độ chớp cháy cốc hở
o
C ASTM D 92
5 Hàm lượng nước %V ASTM D 95
6 Tạp chất cơ học % khối lượng ASTM D 473
7 Chỉ số axit tổng mg KOH/g ASTM D 664
8 Tỉ trọng - ASTM D 1298
9 Độ màu - ASTM D 1500

20
10 Độ tạo bọt ở 93,5
o
C ml/ml ASTM D 892
11 Hàm lượng lưu huỳnh % khối lượng ASTM D 4294
12 Độ bền oxy hóa - IP 306, ASTM D 525

13 Điểm đông đặc
o
C ASTM D 97
14 Ăn mòn đồng - ASTM D 130
15 pH - ASTM D1287
16 Ăn mòn gang - IP 125/82/1994
17 Độ bền nhũ - IP 263/70/1994
Dầu thực vật:
18 Chỉ số axit mg KOH/g TCVN 2639-78
19 Chỉ số Iot mg I
2
/g mg I
2
/g TCVN 2634-78
2.2.2. Các phương pháp đánh giá tính năng tác dụng
2.2.2.1. Khả năng bôi trơn
Việc đánh giá khả năng bôi trơn, khả năng giảm ma sát, mài mòn, chịu
cực áp của dầu nghiên cứu được thực hiện trên máy bốn bi thiết bị bằng việc
xác định các chỉ số độ mài mòn (theo ASTM D 4172) và tải trọng hàn dính
(theo ASTM D 2783).
Nguyên lý hoạt động của máy bốn bi: cho một viên bi chuyển động
quay tại chỗ trên 3 viên bi giữ cố định (bốn viên bi này tạo thành tiếp xúc 3
điểm). Dầu thử nghiệm
được rót vào cốc chứa các viên bi cố định sao cho
ngập phần tiếp xúc với viên bi chuyển động.
Theo ASTM D 4172, xác định tính chống mài mòn như sau: viên bi
trên được ép với một lực cố định, đè lên 3 viên bi cố định; viên bi trên được
quay với tốc độ 1200 vòng/phút trong 60 phút, nhiệt độ thử là 60
o
C. Độ mài

mòn được xác định thông qua đường kính trung bình vết mài mòn trên 3 viên
bi cố định sau thử nghiệm.
Theo ASTM D2783, tính chịu áp của dầu được đánh giá thông qua tải
trọng hàn dính là tải trọng mà ở đó viên bi trên không thể chuyển động được
nữa trong vòng 10s sau khi tăng dần tải trọng ép lên nó với tốc độ 1460±70
vòng/phút ở nhiệt độ phòng. Với những trường hợp không xác định được tải

21
trọng hàn dính người ta qui ước tải trọng hàn dính là tải trọng ở đó đường
kính trung bình của vết mòn trên ba viên bi ≥ 4 mm.
2.2.2.2. Khả năng chống gỉ, ăn mòn
Tính ăn mòn và gỉ của dầu gia công kim loại được đánh giá thông qua
các chỉ tiêu về hàm lượng S, chỉ số axit, thử ăn mòn tấm đồng (theo bảng 1).
2.2.2.3. Khả năng làm mát
Khả năng làm mát của dầu cán kéo nghiên cứu được đánh giá qua thử
nghiệm thực tế tại cơ sở. Thông số đánh giá là nhiệt độ cối mà. Dầu có khả
năng làm mát tốt thì có khả năng làm giảm nhiệt độ cối mà.
2.2.2.4. Đánh giá chất lượng sản phẩm kim loại
Đánh giá chất lượng của sản phẩm kim loại sau quá trình gia công kim
loại có sử dụng dầu cán kéo pha chế qua các bước sau:
- Quan sát bề ngoài bằng mắt như mầu sắc, độ bóng, các vết nứt gẫy.
- Sử dụng phương tiện quan trắc kỹ thuật cao: Nhóm đề tài sử dụng
kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope - SEM) trong việc
đánh giá bề mặt kim loại trước và sau khi sử dụng dầu cán kéo pha ch
ế.
Nguyên tắc hoạt động của SEM: Dùng một chùm điện tử hẹp, quét
trên bề mặt mẫu vật nghiên cứu, sẽ có các bức xạ thứ cấp phát ra gồm: điện tử
thứ cấp, điện tử tán xạ ngược, điện tử Auger, tia X Thu thập và phục hồi
hình ảnh của các bức xạ ngược này, ta sẽ có được hình ảnh bề mặt của v
ật liệu

cần nghiên cứu. Muốn có độ phóng đại lớn thì diện tích quét của tia điện tử
cần hẹp.

22
















Hình 3. Nguyên tắc hoạt động của kính hiển vi điện tử quét SEM
Thiết bị sử dụng là SEM – Jeol 5410 LV của Trung tâm Vật liệu, Đại
học Quốc gia Hà Nội.

Nguån sinh electron
Anot
ThÊu kÝnh tõ
Bé phËn quÐt
Bé phËn thu nhËn electron thø cÊp
MÉu

Mµn h×nh
Electron
thø c¸p

23
PHẦN 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu dầu gốc
Dầu gia công kim loại pha chế được áp dụng cho các quá trình cán kéo
dây kim loại. Dây kim loại có nhiều loại kích cỡ, từ lớn đến nhỏ nên dầu cán
kéo sử dụng cũng phải có độ nhớt phù hợp với quá trình gia công. Với mỗi
kim loại đồng và nhôm, đề tài dự kiến nghiên cứu sản xuất 03 loại dầu cán
kéo: loại có độ nhớt thấp, loại có độ nhớ
t trung bình và loại có độ nhớt cao.
Vì thế nhóm đề tài lựa chọn các loại dầu gốc khoáng có độ nhớt trong phạm
vi mong muốn để pha chế, từ dầu điesel đến dầu SN 60, SN 150, SN 500 và
SN 700 cùng dầu thực vật các loại: dầu thầu dầu, dầu lạc, dầu hạt cao su và
dầu đỗ tương.
3.1.1. Các dầu gốc có độ nhớt từ thấp đến trung bình [8]
Dầu diesel là loại nhiên liệu chạy
động cơ diesel có thành phần chưng
cất trung gian giữa dầu hỏa và dầu nhờn (175-370
o
C). Nhiệt độ đông đặc của
sản phẩm được khống chế dưới 5
o
C. Ăn mòn trên tấm đồng sau thí nghiệm ở
50

o
C trong 3 giờ ở mức độ 1. Độ nhớt được khống chế rõ ràng, không bị đông
đặc, khả năng chống ăn mòn tốt. Nguyên liệu này sẵn có trên thị trường. Căn
cứ vào những chỉ tiêu này có thể yên tâm khi sử dụng diesel làm nguyên liệu.
Các tính chất hóa lý của diesel được trình bày ở bảng 1.
Bảng 1. Kết quả phân tích các chỉ tiêu chất lượng của Dầu diesel
TT Tên chỉ tiêu Phương pháp Đơn vị Kết quả
1 Ngoại quan ASTM D 4176 - Sạch, trong
2 Khối lượng riêng ở 15
o
C ASTM D 1298 kg/m
3
820 – 860
3 Hàm lượng lưu huỳnh ASTM D 2622 mg/kg 500
4 Chỉ số xêtan ASTM D4737 - 46
5 Nhiệt độ cất 90% thể tích ASTM D 86
o
C 370
6 Điểm chớp cháy cốc hở ASTM D 92
o
C 60
7 Độ nhớt động học ở 40
o
C ASTM D 445 cSt 3,5
8 Điểm đông đặc,
o
C ASTM D 97
o
C + 6