DD203328A1 - Fertigungshilfsstoffe fuer die warmumformgebung von metallen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Fertigungshilfsstoffe fuer die Warmumformgebung von Metallen, die vorrangig beim Gesenkschmieden und Rohrstoszen einsetzbar sind. Ziel der Erfindung ist die Schaffung qualitativ hochwertiger Fertigungshilfsstoffe, die keine nachteiligen Folgen bei der Weiterverarbeitung der Werkstuecke hervorrufen, keine Umweltbelastungen verursachen und physiologisch unbedenklich sowie in der Herstellung und Anwendung kostenguenstig sind. Sie sollen eine hohe Trenn- sowie reibungs- und verschleiszmindernde Wirkung aufweisen und einen stabilen, fest anhaftenden und zusammenhaengenden Film auf der Werkzeugoberflaeche bilden. Die erfindungsgemaeszen Fertigungshilfsstoffe bestehen aus einer Kombination von 94 bis 64 Masse-% eines Alkalisulfates, 3 bis 13 Masse-% eines Alkalisalzes der Tetraborsaeure, 2 bis 15 Masse-% eines Metalldiphosphatgemisches, 0,5 bis 5 Masse-% eines Polysaccharides und 0,5 bis 4 Masse-% eines Natriumalkylsulfonates und sind in waeszriger Loesung mit einem Feststoffgehalt von 2 bis 15 Masse-% bei verschiedenen Warmumformverfahren einsetzbar.

Description

Titel der Erfindung

Fertigungshilfsstoffe für die Warmumformgebung von Metallen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Fertigungshilfsstoffe für die Warmumformgebung von Metallen, die vorrangig beim Gesenkschmieden und Rohrstoßen einsetzbar sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, zur Erzielung einer Trennwirkung sowie Reibungs- und Verschleißminderung in der Wirkfuge zwischen Werkzeug und umzuformendem Werkstück bei der Warmmassivumformung von Metallen, vor allem beim Gesenkschmieden, Warmfließpressen und Rohrstoßen, in verschiedenen Trägers chmier st of fen dispergierte Festschmierstoffe als Fertigungshilfsstoffe zu verwenden.

Es ist weiterhin bekannt, daß derartige Fertigungshilfsstoffe im wesentlichen strukturwirksame Festschmierstoffe mit Schichtgitter struktur, beispielsweise Graphit, Bornitrid und Molybdändisulf id, oder weiche Metallverbindungea, die eine entsprechende Temperaturstabilität aufweisen und im Beanspruchungsbereich den Aggregatzustand nicht ändern, wie bestimmte Sulfide, Oxide und Sulfate, oder viskoelastische Stoffe, wie bestimmte Metallsilikate und -phosphate, sowie deren verschiedenartige Kombinationen enthalten.

236019 4

Beispielsweise beschreiben DE-OS 24 50 716 ein Hochtemperaturschmiermittel für die Warmverformung von Metallen, das aus Graphit, Alkylenpolymerisa.ten oder -mischpolymerisaten, einem Suspensionshilfsmittel und gegebenenfalls einem Ulmstabilisator besteht, DB-AS 10 50 486 ein wärmebeständiges, wasserlösliches, öl- und fettfreies Schmiermittel, charakterisiert durch ein Gemisch aus einem Alkali te tr aborat und dem Meta-, Ortho- oder Pyrophosphat eines Alkalimetalls und DB-OS· 27 51 222 ein Hochtemperaturschmiermittel für die Warmverformung metallischer Werkstoffe auf der Basis von Borverbindungen, das neben Bornitrid noch weitere, sauerstoffhaltige Borverbindungen, wie Boroxid, Borsäure oder Borsilikat, enthält

Der Hochtemperaturschmierstoff für die Heißumformung von

1'5 Metallen gemäß DE-OS 24 30 249 basiert auf einem Schmelzprodukt von Metallphosphaten und -boraten und beinhaltet einen die Schmierwirkung verbessernden Zusatzstoff, wie Zinksulf id, Oalciumf luorid, Natriumchlorid oder Natriumzinkpolyphosphat, sowie ein eine Treibwirkung auslösendes, sich rückstandsfrei zersetzendes organisches Produkt auf der Basis von Cellulose, Stärke oder Kunstharzen.

Das in der DB-OS 21 08 738 aufgeführte Hochtemperaturschmiermittel für die spanlose Metallumformung besteht aus einem Alkalisulfat, Natriumtetraborat, Kaliumchlorid, Natriumacetattrihydrat, Graphit in Pulverform und gegebenenfalls weiteren Zusätzen, wie Schmelzpunkterniedriger, Dispergiermittel und Stabilisatoren. Den bekannten graphithaltigen Fertigungshilfsstoffen für die Warmumformgebung von Metallen, die oftmals in Form von Graphit-Suspensionen mit Mineralöl oder Wasser als Träger eingesetzt werden, haftet der Nachteil an, daß sie eine unzureichende Trennwirkung zwischen Werkzeug und Werkstück sowie eine negative Beeinflussung dsr Umwelt durch Schad-Stoffemission und Verschmutzung des Arbeitsplatzes verursachen. Aufgrund der Gesundheitsschadiichkeit derartiger Produkte ist es in vielen Fällen unvermeidlich, kostenaufwendige Absauganlagen au installieren*

236019 4

Die bekannten silikathaltigen Festschmierstoffe zeigen die negative Folge, daß durch die Ausbildung starker und sehr harter Glasschichten auf der Werkstückoberfläche Störungen bei der Weiterverarbeitung eintreten und im weiteren die Standzeit der Werkzeuge erheblich verringert wird· Außerdem treten beim Einsatz solcher Stoffe infolge der Entstehung saurer Zersetzungsprodukte Korrosionserscheinungen an Werkzeugen und Werkstücken auf.

Desweiteren bewirken die bekannten Hochtemperaturschmierstoffe nicht in ausreichendem Maße die Bildung zusammenhängender, fest anhaftender und gleichmäßiger Schmierfilme auf der Werkzeugoberflache, da bei der Warmumformgebung, vor allem beim Gesenkschmieden und Rohrstoßen, sehr hohe Temperaturen und Flächenpressungeη auftreten und oftmals Grenzreibungsbedingungen vorliegen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Fertigungshilfsstoffe für die Warmumformgebung von Metallen bereitzustellen, die die Anforderungen hinsichtlich hoher Temperaturen und Flächenpressungen erfüllen und insbesondere beim Gesenkschmieden und Rohrstoßen eingesetzt werden können, keine nachteiligen Folgen bei der Weiterverarbeitung der Werkstücke hervorrufen, keine Umweltbelastungen verursachen und physiologisch unbedenklich sowie in der Herstellung und Anwendung kostengünstig sind.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, durch Kombination von Hetallsalzen und organischen Zusatzstoffen graphitfreie Fertigungshilfsstoffe für die Warmumformgebuns von Metallen zu schaffen, die in der Wirkfuge zwischen Werkzeug und Werkstück eine hohe Trenn- sowie reibuDgs- und verschleißmindernde Wirkung aufweisen, keine Korrosion hervorrufen und

236019

einen stabilen, fest anhaftenden und zusammenhängenden Film auf der Werkzeugoberfläche "bilden.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß für die Warmumformgebung von Metallen geeignete umweltfreundliche Fertigungshilfsstoffe mit hervorragender Trennwirkung, guten reibungs- und verschleißmindernden Eigenschaften, die einen Oberflächenfilm hoher Güte zu bilden vermögen, erhalten werden durch eine Kombination von 94 bis 64, vorzugsweise 87 bis 76 Masse-% eines Alkalisulfates, vorzugsweise Natriumsulfat, 3 bis 13, vorzugsweise 8 bis 12 Masse-% eines Albalisalzes der Tetraborsäure, vorzugsweise Natriumtetraborat, 2 bis 15» vorzugsweise 3 bis 5 Masse-% eines Metalldiphosphatgemisches, vorzugsweise einer Mischung aus Hatriumdiphosphat und Kupferdiphosphat im Mas se verhältnis von 2 : 1,

0,5 bis 5» vorzugsweise 1 bis 4 Masse-% eines Polysaccharides, vorzugsweise Methyl- oder Ethylcellulose, und 0,5 bis 4, vorzugsweise 1 bis 3 Masse-% eines Natriumalkylsulfonates im Kettenlängenbereich von G^₂ bis Cj_Q. Die Herstellung deis Peststoff gemisches erfolgt in bekannter Weise durch kurzzeitiges intensives Vermischen der Komponenten in beliebiger Reihenfolge. Das erfindungsgemäße Erodukt ist in wäßriger Lösung mit einem Peststoffgehalt von 2 bis 1'5 Masse-% als Pertigungshilfsstoff bei verschiedenen Warmumformverfahren einsetzbar.

Ausführungsbeispiele 30

Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

81,5 Masse-% Natriumsulfat, 8,5 Masse-% Natriumtetra'borats

236018 4

5»3 Masse-% einer Mischung aus Natriumdiphosphat und Kupferdiphosphat im Masseverhältnis von 2:1, 3,7 Masse-% Methylcellulose und

1,0 Masse-% eines Natriumalkylsulfonates mit einer mittleren Kettenlänge von C^c werden intensiv miteinander vermischt und in Form einer 5 %igen wäßrigen Lösung als Fertigungshilfsstoff "beim Pulverschmieden eingesetzt»

Beispiel 2

85 Masse-% Natriumsulfat, 8 Masse-% Natriumtetraborat,

2 Masse-% einer Mischung aus Uatriumdiphosphat und Kupferdiphosphat im Masseverhältnis von 2:1, 4 Masse-% Stärke und

1 Masse-% eines Hatriumalkylsulfonates mit einer mittleren Eettenlänge von C^c werden intensiv miteinander vermischt und in 3Form einer 4 %igen wäßrigen Lösung als Fertigungshilfsstoff beim Gesenkschmieden von Stahl verwendet.

Beispiel 3

83 Masse-% Hatriumsulf at, 10 Masse-% Natriumtetraborat,

3 Masse-% einer Mischung aus Natriumdiphosphat und Kupferdiphosphat im Masseverhältnis von 2:1,

2 Masse-% Ethylcellulose und

2 Masse-% eines Hatriumalkylsulfonates mit einer mittleren Kettenlänge von C^c werden intensiv miteinander vermischt und in Sbrm einer 7 %igen wäßrigen Lösung als Dornstangen-Schmiermittel eingesetzt. Dazu wird der Fertigungshilfsstoff auf eine Dornstange, die eine Oberflächentemperatur von 550 bis 650 ⁰O aufweist, aufgesprüht.

Die nach der vorgeschlagenen Lösung gemäß Beispiel 1 bis hergestellten Fertigungshilfsstoffe für die Warmumformgebung von Metallen besitzen im Vergleich zu bekannten Pro-

23601S 4

dukten des Standee der Technik eine bessere Trennwirkung und tragen stärker zur Reibungs- und Verschleißminderung "bei. Verdeutlicht wird dies durch die Erhöhung der Standzeit der Werkzeuge sowie durch die Verbesserung der Oberflächengüte und des Ausformgrades der Werkstücke.

Im Vergleich zu bekannten Hochtemperatur schmier stoff en bilden die erfindungsgemäßen Produkte einen gleichmäßigen und fester anhaftenden Ulm auf der Werkzeugoberfläche aus.

Aufgrund der graphitfreien erfindungsgemäßen Zusammensetzung treten keinerlei Umweltbelastungen und Arbeitsplatz-Verschmutzungen auf; bei der Anwendung sind gesundheitsschädigende Wirkungen nicht zu befürchten·

Claims (3)

_ 7 Erfindungsanspruch

1. Fertigungshilfsstoff für die Warmumformgebung von Metallen, "bestehend aus Metallsalzen und organischen Zusatzstoffen, gekennzeichnet dadurch, daß sie, bezo-

gen auf das Fertigprodukt, aus I

94 bis 64 Masse-% eines Alkalisulfates, j

3 bis 13 Masse-% eines Alkalisalzes der Tetrabor säure, 2 bis 15 Masse-% eines Metalldiphosphatgemisches, 0,5 "bis 5 Masse-% eines Polysaccharides und 0,5 bis 4 Masse-% eines Natriumalkylsulfonates im Ke ttenlängenbereich von C₁₂ "bis G<\8 ^testel:ien·

2· Fertigungshilfsstoffe nach !Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß sie, bezogen auf das Fertigprodukt, aus 87 bis 76 Masse-% Natriumsulfat,

8 bis 12 Masse-% Natriumtetraborat, 3 bis 5 Masse-% einer Mischung aus Natriumdiphosphat und Kupferdiphosphat im Mas se verhältnis von 2:1, 1 bis 4 Masse-% Methyl- oder Ethylcellulose und ' 1 bis 3 Masse-% eines Natriumalkylsulfonates im Kettenlängenbereich von C^₂ bis C^₈ bestehen.

3. Fertigungshilfsstoffe nach !Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß sie in wäßriger Lösung mit einem Feststoffgehalt von 2 bis 15 Masse-% bei verschiedenen Warmumformverfahren einsetzbar sind»