[发明专利]使用高碱性磺酸盐改进液压成型流体的性能的方法

说明书

本申请要求于2005年4月5日提交的美国临时申请号60/668,066的优先权。

发明背景

1.技术领域

本发明涉及用于金属成型工艺的润滑剂，具体来说，涉及用于液压成型工艺的润滑剂。

2.相关技术的描述

机械加工的金属部件需要润滑以降低设备磨损。这些包括比如弯曲、型锻、开孔、拉伸和液压成型等操作。当制造较复杂的部件时，液压成型是尤其重要的工艺。在管件液压成型中，将工件放入工具腔中，其中该腔的几何形状对应于部件的外部几何形状。通过压机的滑枕运动将该工具腔闭合，同时将含水流体沿轴线泵入该管件的端部。随着管件的内压增加，该管件膨胀以填充内腔，从而形成所需的部件。与常规拉伸操作相比，这一工艺的优点是能够形成更深的部件，这可以减少部件和焊接点总数，从而获得更轻的部件总重量。

管件液压成型(THF)涉及三种润滑剂。这些包括弯曲用润滑剂、加压侧(pressure side)含水流体和压模侧(die-side)润滑剂。弯曲用润滑剂用于该管件的内部以在THF操作之前将部件预弯曲。加压侧含水流体用来将压力传送到管件的内部，并且虽然对于这一流体来说润滑性不是关键的，但是防腐保护和高压稳定性发挥重要作用。最后，压模侧润滑剂是THF操作中的主要成型流体并且提供工件和压模之间的润滑性。取决于含水流体的内压，对压模侧润滑剂的要求广泛地变化。此外，随着部件的复杂性的提高，对压模侧润滑剂的要求也提高。

在液压成型工艺中，润滑和摩擦控制对于在内压上升时允许管件材料在压模内滑动而言是关键的。没有足够的润滑，液压成型的部件可能在成型操作期间颈缩或过早地破裂。润滑剂的适当选择取决于许多因素，包括：用于成型的材料、贮槽维护、可清洗性、锈蚀抑制和环境接受性。对于液压成型工艺，摩擦系数是压力、速度、滑动距离、材料性质以及液压成型压模和管件两者的表面光洁度的函数。已经发现对于液压成型工艺来说存在不同的润滑区域，其包括引导区和膨胀区。在这两个区域中，液压成型测试显示出对立性，其中当膨胀区性能提高时，引导区性能降低。

美国专利申请号2003/0181340 A1公开了一种用于金属部件的液压成型工艺，该工艺使用液体薄膜和固体薄膜润滑剂。用于该发明的润滑剂尤其可用于压模侧润滑。该工艺包括这样的步骤，其中用液体薄膜或者固体薄膜润滑剂中的任一种外涂覆延性金属部件。液体润滑剂优选包括油和任选的表面活性剂。固体润滑剂优选包括硬蜡和任选的表面活性剂。

Ahmetoglu，M.等人，SAE International Congress andExposition，Detroit，MI，1999，199-01-0675综述了管件液压成型技术的基本原理并且讨论了各种变量，如管件材料性质、预成型几何形状、润滑和过程控制如何影响产品的设计和质量。此外，讨论了工艺变量和可获得的部件几何形状之间的关系。最后，使用实施例，评论了当前技术的现状和将来发展的决定性问题。

Dalton，G.，Automotive Tube Conference，1999年4月26-27日，讨论了润滑剂在液压成型中的作用。润滑剂用于管件和液压成型压模之间的弯曲，以及用于压力介质。据论述，这些润滑剂必须彼此相容，控制摩擦和压模磨损，并且允许焊接和涂漆，还论述了润滑剂的合理选择将确保能够液压成型以及成本高效。概括了重要的变量、如何评价它们以及在选择最佳润滑剂时要考虑的因素。

Bartley，G.等人，Light Metal Age，58(7，8)：24，26，28，30，32，34，36-37(2000)描述了液压成型工艺的基本原理、设备、参数以及对汽车工业的益处，其中特别强调了使用铝挤压件作为工件材料。然后还介绍了当前的液压成型的涉及铝的方案。

Koc，M.等人，Journal of Materials Processing Technology，108：384-393(2001)就各种主题，如材料、摩擦学、设备、工具等方面概括了从其早期到最近的液压成型工艺的技术综述。

Khodayari、G.等人，Analyzing Tubes，Lubes，Dies and FrictionTPJ-The Tube and Pipe Journal，2002年10月10日，比较了两个测试并将它们进行了关联，所述测试为模拟液压成型以测定摩擦系数的普通台架试验(扭转压缩)和直管角落填充试验(straight-tubecorner-fill test)。