改变冷成型工艺的创新润滑液

　　本文来源：弗劳恩霍夫应用聚合物研究所

　　金属可以通过冷成型加工成金属丝，这是一个极其复杂的过程。然而，所需的润滑液往往不能满足最终加工者的要求。作为KMU-innovativ项目“Polyschmierung”的一部分，来自工业界和研究领域的五个合作伙伴已经开发出一类新型聚合物润滑液，使加工过程变得更加环保和经济。这些产品已成功应用于工业领域。德国联邦教育与研究部（BMBF）通过卡尔斯鲁厄项目管理组织（PTKA）为该项目提供了约68万欧元的资助。

　　金属弹簧、金属丝网和钉子等产品都源于拉丝工艺——这是一种需要进行密集的前后处理并耗费大量人力物力的工艺。在这种所谓的金属冷成型过程中，先前热轧的最厚达50mm的金属丝会通过一系列开口越来越小的拉丝模进行拉拔。

　　在此过程中，金属被拉伸，直径变小。润滑液或拉拔液在这一过程中起着决定性的作用：它们的任务是减少摩擦、最大限度地减少发热、防止腐蚀、改善成型性并延长拉拔模具的使用寿命。然而，在使用润滑液之前，必须对基体金属进行强化处理，并涂抹一层载体层，然后再清除载体层，这需要花费大量的时间和精力，并使用大量对环境有害的化学物质。

　　现有的各种润滑液往往不能满足最终加工者的要求。原因在于：除了耗费大量精力外，如果预处理和拉拔液不起作用，还可能需要额外的冷焊操作。

　　采用可持续聚合物的高效润滑工艺

　　弗劳恩霍夫应用聚合物研究所（Fraunhofer IAP）的化学家Dmitry Grigoriev博士解释说：“作为‘Polyschmierung’项目的一部分，我们与每天都要面对此类挑战的工业合作伙伴密切合作，开发了新型聚合物基润滑液。新型的润滑液必须由环保的水溶性聚合物组成，并减少拉伸前所需的处理量。尽管金属层较薄，但它必须有效减少与摩擦有关的能量损失，从而显著降低伴随的工具磨损。

　　“我们开发的聚合物满足了所有这些要求。它们可直接应用于金属，即无需复杂的预处理。由于它们是水溶性的，因此可以很容易地用水性溶剂去除。我们摒弃了对环境有害的侵蚀性化学品和有机溶剂。”Grigoriev博士在介绍名为HPPL（高性能聚合物润滑液）的新型润滑液时说。

　　节约资源，事半功倍

　　来自Chemische Fabrik Wocklum Gebr. KG的Michael Bertzen说：“得益于有效的合作和对项目团队成员的有针对性选择，包括一家特种化学品制造商、一家拉丝公司、一家线材制造商、一家设备制造商和一家研究机构，我们的HPPL已经可以投入工业使用。使用新型润滑液拉制的第一批线材已经售出并成功投入使用。”

　　除了Fraunhofer IAP和Wocklum公司之外，F. Brüninghaus & Söhne GmbH & Co、Fröndenberger Drahtwerk GmbH和STAKU Anlagenbau GmbH也参与了该项目，该项目已于2023年8月结束。

　　“由于使用了新型润滑液，我们的拉丝模具只承受最小的应力。这意味着我们不再需要频繁更换。这既节约了资源，又保护了环境。”F. Brüninghaus & Söhne GmbH的运营经理Domenico Fazio说。

　　STAKU总经理Jörg Gerhard补充道：“HPPL润滑液还提供了前景广阔的可能性，例如，可实现最小润滑。初步的测试已经取得了出色的结果，这为未来的发展提供了巨大的潜力。”

　　金属成型和加工前景广阔

　　“德国仅有40多家钢铁拉丝厂，另外还有约120家加工厂，其中一些在内部进行的拉丝加工，可以直接受益于HPPL聚合物润滑液，”Bertzen解释说，“我们认为每年可以节省1000多万欧元。聚合物可以根据具体应用进行定制，例如用于带有特殊涂层的合金或金属丝。”

　　然而，聚合物润滑液的潜力远不止于拉丝：金属成型和加工的其他领域也能从这一发展中受益，例如拉管或冷锻。在这方面，润滑液也起着决定性的作用。Wocklum公司已经可以生产三位数公斤级的润滑液样品，并提供给有关方面进行工业试验。