способ подготовки оптической поверхности металлических заготовок под глубокую вытяжку

Формула изобретения

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ОПТИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК ПОД ГЛУБОКУЮ ВЫТЯЖКУ, включающий нанесение на оптическую поверхность пленки на основе водного раствора поливинилового спирта и ее сушку, отличающийся тем, что в раствор вводят этанол, многоатомный спирт, выбранный из группы: этиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин, 1,2,3-бензотриазол или его метил- или карбоксилпроизводные и синтанол при следующем соотношении компонентов, мас.

Поливиниловый спирт 9,9 15,1

Этанол 1,9 3,1

Многоатомный спирт,выбранный из группы: этиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин 1,9 12,1

1,2,3-бензотриазол или его метил- или карбоксилпроизводные 0,5 2,0

Синтанол 0 1,1

Вода Остальное

а сушку осуществляют при температуре, не превышающей 30^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к покрытиям, применяемым для вытяжки металлических изделий из листовых заготовок.

В настоящее время проблема формообразования изделий с оптической поверхностью встала достаточно остро в связи с необходимостью совершенствования технологических процессов изготовления таких деталей. Связано это, прежде всего, с переходом в технологическом процессе от этапов, включающих формообразование заготовки давлением и последующую, крайне трудоемкую, оптическую обработку поверхности криволинейной формы, к этапам, включающим сравнительно простую оптическую обработку, плоской поверхности заготовки с последующим ее формообразованием. Для реализации нового технологического процесса требуются, по крайней мере, два условия. Во-первых, использование при вытяжке инструмента, например, пуансона и матрицы, качество рабочих поверхностей которых по оптической чистоте и шероховатости не уступает качеству формообразуемой оптической поверхности детали. Во-вторых, наличие покрытия, обеспечивающего сохранность оптической поверхности в процессе формообразования и при последующем хранении детали, не взаимодействующего с химически активной поверхностью в течение всего времени использования покрытия и, при необходимости, легко удаляемого. Условие сохранности оптической поверхности детали при хранении является чрезвычайно важным в связи с постоянно ухудшающейся экологической обстановкой и, как следствие, с воздействием неблагоприятных факторов: воздушной среды с примесями типа серы, азота, хлора, воды, температурных скачков и т.п.

В этих условиях встает проблема использования покрытия, защищающего оптическую поверхность как в процессе формообразования, так и при хранении изделий.

Известен способ подготовки поверхности металлических заготовок под глубокую вытяжку путем нанесения на заготовку пленки из водного раствора поливинилового спирта, выдержки заготовки, покрытой пленкой поливинилового спирта, в водном растворе стеаратов или олеатов натрия или калия с концентрацией 20-35% и температурой 40-60^оС в течение 5-60 с и сушки при 60-150^оС.

Этот способ является аналогом изобретения.

Однако известный способ не позволяет получать химически инертное к оптической поверхности покрытие. Использование указанного покрытия приводит к коррозии оптической поверхности и, как следствие, выходу из строя изделия. Это покрытие также является недостаточно эластичным, что проявляется в его растрескивании и частичном отслаивании с течением времени.

Цель изобретения повышение качества оптической поверхности изделий путем повышения химической инертности раствора, образующего защитное покрытие заготовки, и расширение функциональных возможностей использования защитного покрытия.

Цель достигается тем, что в способе подготовки оптической поверхности металлических заготовок под глубокую вытяжку, включающем нанесение на оптическую поверхность покрытия в виде пленки на основе водного раствора поливинилового спирта и ее сушку, в раствор введены этиловый спирт, многоатомный спирт, выбранный из ряда этиленгликоль, пропиленгликоль и глицерин, 1,2,3-бензотриазол, или его метил- или карбоксил-производные и синтанол при следующем соотношении компонентов, мас.

Поливиниловый спирт 9,9-15,1 Этанол 1,9-3,1 Многоатомный спирт 1,9-12,1

1,2,3-Бензотриазол или его

метил- или карбоксил- производные 0,5-2,0 Синтанол 0-1,1 Вода Остальное а сушку осуществляют при температуре, не превышающей 30^оС.

Приведенная совокупность компонентов пленки обеспечивает улучшение по сравнению с ближайшим аналогом качества защиты оптической поверхности за счет повышения химической инертности пленки по отношению к оптической поверхности, а также за счет отсутствия растрескивания и частичного отслаивания покрытия с течением времени.

Использование покрытия обеспечивает возможность как вытяжки изделий с оптической поверхностью без ухудшения их оптических параметров, так и последующего длительного хранения изделий с пленкой, использованной при формообразовании в течение длительного времени также без ухудшения оптических параметров под воздействием неблагоприятных факторов.

Способ подготовки оптической поверхности металлических заготовок под глубокую вытяжку осуществляют следующим образом.

Взвешивают необходимые количества поливинилового спирта и многоатомного спирта, например, 9,9-15,1 г и 1,9-12,1 г, соответственно, помещают в емкость, заливают водой, преимущественно бидистиллированной, в количестве, например, 66,6-85,9 г и оставляют набухать. После набухания смесь растворяют в воде при нагревании.

Готовят раствор 1,2,3-бензотриазола в этаноле, например, 0,5-2,0 г и 1,9-3,1 г, соответственно, и смешивают со смесью поливинилового спирта и многоатомного спирта в воде. После чего в образовавшемся растворе растворяют синтанол в количестве, например, 0-1,1 г.

Наносят приготовленный состав на плоскую поверхность металлической заготовки, оптически обработанную стандартным способом, например, методом алмазного точения и высушивают ее на воздухе в течение 4 ч при температуре, не превышающей 30^оС. Формообразуют необходимую криволинейную поверхность с защитной пленкой, для чего плоскую заготовку, например, в виде диска диаметром 250 мм из алюминиевого сплава АМГ-6 с оптической чистотой поверхности РV и толщиной 5 мм помещают в формообразующее устройство, например, между пуансоном и матрицей с формой их рабочих поверхностей, соответствующей форме заданной криволинейной поверхности заготовки, например, параболической поверхности Z .

Затем изделие извлекают из формообразующего устройства, отправляют на хранение (транспортировку и т. п.) без удаления защитной пленки. Защитную пленку удаляют при необходимости, например, перед эксплуатацией, посредством нарушения ее адгезии на краю заготовки с помощью острого предмета, например, лезвия ножа или бритвы, и последующего отслаивания пленки.

Результаты исследований показывают, что оптическая чистота Р поверхности после проведения процесса формообразования и последующего хранения в течение 2 мес. не меняется. При этом в процессе сушки, формообразования и старения увеличения твердости, охрупчивания, отслаивания и растрескивания защитной пленки на металлической оптической поверхности не происходит и потери защитных свойств не наблюдается. Исследования покрытия, известного из ближайшего аналога, показали, что в результате взаимодействия компонентов защитной пленки с оптической поверхностью при повышенной температуре происходит коррозия поверхности, ухудшение оптических параметров, и, как следствие, выход заготовки из строя. Кроме этого, защитные свойства этой пленки от воздействия неблагоприятных факторов невысоки из-за отслаивания пленки при старении и отсутствия в ней ингибирующих веществ, предотвращающих коррозию поверхности при старении. Применяемые многоатомные спирты должны содержать не более 3 атомов углерода (этиленгликоль С₂Н₆О₂, пропиленгликоль -С₃Н₈О₂, а также трехатомный спирт глицерин -С₃Н₈О₃). Это связано с тем, что применение многоатомных спиртов с содержанием атомов углерода свыше 3 приводит к снижению технических характеристик защищаемых оптических поверхностей. Так, применение диэтиленгликоля (С₄Н₁₀О₃), триэтиленгликоля (С₆Н₁₄О₄) и т.д. приводило к снижению коэффициента отражения для заготовки из меди МОб на 2,5% при ухудшении оптической чистоты. Применение смесей указанных многоатомных спиртов, а не использование их в отдельности, отвечает поставленной цели, но является менее технологичным. Наиболее целесообразно в качестве многоатомного спирта использовать глицерин, так как в этом случае обеспечивается более длительный гарантийный срок сохранения (до 3 мес) оптической поверхности по сравнению с другими используемыми многоатомными спиртами.

Использование 1,2,3-бензотриазола или метилированного бензотриазола или карбоксилированного бензотриазола привело к аналогичным результатам по приданию защитной пленки ингибирующих свойств при воздействии неблагоприятных климатических факторов в процессе хранения оптической металлической заготовки.

Применение синтанола, например, полиоксиэтилированного синтетического жирного спирта фракции С₁₀-С₁₈ позволяет обеспечить легкое удаление защитного покрытия, при необходимости с оптической поверхности заготовок значительного размера (свыше 100 мм в диаметре), особенно в случае алюминия и его сплавов, когда адгезия покрытия к оптической поверхности настолько велика, что его удаление требует длительного времени и высокой техники, а вероятность ухудшения оптических параметров при снятии пленки чрезвычайно велика. При содержании синтанола свыше 1,1% происходит ухудшение оптических параметров поверхности из-за взаимодействия синтанола такой концентрации с оптической поверхностью и, как следствие, ее коррозии.

Наличие этанола наряду с многоатомными спиртами в защитном покрытии позволяет повысить эластичность защитной пленки, предотвратить ее охрупчивание и отслаивание при старении.

При выходе содержания компонентов за граничные условия, соответствующие следующим значениям, мас. поливиниловый спирт 9,9-15,1; этанол 1,9-3,1; многоатомный спирт 1,9-12,1; 1,2,3-бензотриазол или его метил или карбоксилпроизводные 0,5-2,0 и синтанол 0,1-1,1, происходит ухудшение оптических параметров металлической заготовки как при формообразовании, так и при хранении заготовки. В случае более низкого содержания компонентов, которые оказывают полезный эффект лишь в совокупности, происходит повышение адгезии пленки к оптической поверхности при одновременном снижении ее защитных свойств при воздействии неблагоприятных климатических факторов в процессе хранения, снижается эластичность защитной пленки, повышается ее твердость и охрупчивость. Все это приводит к ухудшению оптических параметров (оптической чистоты Р) не менее, чем на 20% в процессе формообразования и хранения оптической металлической заготовки.

В случае, если содержание компонентов выходит за верхние граничные значения, происходит частичное или полное отслаивание защитного покрытия из-за его низкой адгезии к оптической поверхности и химическое воздействие с активной оптической поверхностью, вызывающее коррозию и, как следствие, ухудшение оптических параметров (оптической чистоты Р) поверхности не менее, чем на 20% Оптимальными являются средние значения содержания компонентов в заявляемом растворе.

Температура сушки, не превышающая 30^оС, обусловлена тем, что при ее превышении происходит безвозвратное искажение геометрической формы оптической поверхности, что приводит к выходу изделия из строя, повышается также реакционная способность защитной пленки, приводящая к химическому взаимодействию с активной оптической поверхностью. При пониженной температуре значительно увеличивается время сушки. Оптимальная температура сушки 25-28^оС.

Таким образом, техническим результатом изобретения является повышение качества оптической поверхности изделий путем повышения химической инертности раствора, образующего защитное покрытие, не менее, чем на 20% расширение функциональных возможностей использования способа за счет получения пленки, применяемой для формообразования оптической поверхности изделия и ее защиты в процессе хранения, транспортировки и т.п.