DD203328B1 - Fertigungshilfsstoffe fuer die warmumformgebung von metallen - Google Patents

Description

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 Trennwirkiung sowie Reibungs- und Verschleißminderung in der Wirkfuge zwischen Werkzeug und umzuformendem Werkstück bei der Wairmmassivumformung von Metallen, vor allem beim Gesenkschmieden, Warmfließpressen und Rohrstoßen, in verschiedenen Trägerschmierstoffen dispergierte Festschmierstoffe als Fertigungshilfsstoffe zu verwenden.

Es ist weiterhin bekannt, daß derartige Fertigungshilfsstoffe im wesentlichen strukturwirksame Festschmierstoffe mit Schichtgitterstruktur, beispielsweise Graphit, Bornitrid und Molybdändisulfid, oder weiche Metallverbindungen, 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.

Beispielsweise beschreiben DE-OS 245071 θ ein Hochtemperaturschmiermittel für die Warmverformung von Metallen, das aus Graphit, Alkylenpolymerisaten oder-mischpolymerisaten, einem Suspensionshilfsmittel und gegebenenfalls einem Fiilmstabilisator besteht, DE-AS 1050486 ein wärmebeständiges, wasserlösliches, öl- und fettfreies Schmiermittel, charakterisiert durch ein Gemisch aus einem Alkalitetraborat und dem Meta-, Ortho- oder Pyrophosphat eines Alkalimetalls und DE-OS 2751 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 Metallen gemäß DE-OS 2430249 basiert auf einem Schmelzprodukt von Metallphosphaten und -boraten und beinhaltet einen die Schmierwirkung verbessernden Zusatzstoff, wie Zinksulfid, Calciumfluorid, Natriumchlorid oder Natriumzinkpolyphosphat, sowie ein eine Treibwirkung auslösendes, sich spontan zersetzendes oder verbrennendes Produkt auf Basis von Polysacchariden zur Ausbildung einer zusätzlichen Glastrennschicht.

Das in DE-OS 2108738 aufgeführte Hochtermperaturschmiermittel für die spanlose Metallumformung besteht aus einem Alkalisulfat, Natriumtetraborat, Kaliumchlorid, Natriumacetattrihydrat, Graphit in Pulverform und gegebenenfalls weiteren Zusätzen, wie Schmelzpunkterniedriger, Disjpergiermittel 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 Werikzeug und Werkstück sowie eine negative Beeinflussung der Umwelt durch Schadstoffemission und Verschmutzung des Arbeitsplatzes verursachen. Aufgrund der Gesundheitsschädlichkeit derartiger Produkte ist es in vielen Fällen unvermeidlich, kostenaufwendige Absauganlagen zu installieren.

Weiterhin ist nach SU-PS 644816 eine Kombination bekannt, die Natriumtetraborat, Natriumtripolyphosphat und Natriumsulfat enthält; als zusätzliches organisches Mittel wird die Hefe-Sulfitablauge der Holzzuckervergärung eingesetzt. Derartige Hochtemperaturschmierstoffe bewirken nicht in ausreichendem Maße die Bildung zusammenhängender, fest anhaftender und gleichmäßiger Schmier- und Trennfilme auf der Werkzeugoberfläche. Dies macht sich vor allem beim Gesenkschmieden und Rohrstoßen negativ bemerkbar, da dort sehr hohe Temperaturen und Flächenpressungen auftreten und oftmals Qrenzreibungsbedingungen vorliegen. Die Hinzureichende Ausbildung eines stabilen Schmier- und Trennfilmes führt dazu, daß zur Erzielung akzeptabler Werkzeugstandzeiten eine häufige Nachschmierung erforderlich ist, die eine erhöhte Umweltbelastung zur Folge hat.

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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 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 MetaI!salzen und organischen Zusatzstoffen graphitfreie Fertigungshilfsstoffe für die Warmumformgebung von Metallen zu schaffen, die in der Wirkfuge zwischen Werkzeug und Werkstück eine hoheTrenn- sowie reibungs- und verschleißmindernde Wirkung aufweisen und einen stabilen, fest anhaftenden und zusammenhängenden Film auf der Werkzeugoberfläche bilden.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß für die Warmumformgebung von Metallen geeignete umweltfreundliche Fertigungshilfsstofie mit hervorragender Trennwirkung, guten reibungs- und verschleißmindemden Eigenschaften, die einen Oberflächenfilm hoher gute zu bilden vermögen, erhalten werden durch eine Kombination von 94 bis 64, vorzugsweise 87 bis 76 Ma.-% eines Alkalisulfates, vorzugsweise Natriumsulfat, 3 bis 13, vorzugsweise 8 bis 12Ma.-% eines Alkalisalzes der Tetraborsäure, vorzugsweise Natriumtetraborat, 2 bis 15, vorzugsweise 3 bis 5 Ma.-% eines Metalldiphosphatgemisches aus Natriumdiphosphat und Kupferdiphosphat im Masseverhältnis 2:1,

0,5 bis 5, vorzugsweise 1 bis 4Ma.-% eines Polysaccharides, vorzugsweise Methyl- oder Ethylcellulose, und 0,5 bis 4, vorzugsweise 1 bis 3Ma.-% eines Natriumalkylsulfonates im Kettenlängenbereich von Ci₂ bis Ci$.

Die Herstellung des Feststoffgemisches erfolgt in bekannter Weise durch kurzzeitiges intensives Vermischen der Komponenten in beliebiger Reihenfolge. Das erfindungsgemäße Produkt ist in wäßriger Lösung mit einem Feststoffgehalt von 2 bis 15Ma.-% als Fertigungshilfsstoff bei verschiedenen Warmumformverfahren einsetzbar.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

81,5Ma.-% Natriumsulfat 8,5 Ma.-% Natriumtetraborat,

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

1,0Ma.-% eines Natriumalkylsulfonates mit einer mittleren Kettenlänge von Cib werden intensiv miteinander vermischt und in Form einer 5%igen wäßrigen Lösung als Fertigungshilfsstoff beim Pulverschmieden eingesetzt.

Beispiel 2

85Ma.-% Natriumsulfat,

8Ma.-% Natriumtetnaborat,

2 Ma.-% einer Mischung aus Natriumdiphosphat und Kupferdiphosphat im Masseverhältnis von 2:1, 4Ma.-% Stärke und

1 Ma.-% eines Natriumalkylsulfonates mit einer mittleren Kettenlänge von C15 werden intensiv miteinander vermischt und in Form einer 4%igen wäßrigen Lösung als Fertigungshilfsstoff beim Gesenkschmieden von Stahl verwendet.

Beispiel 3

83Ma.-% Natriumsulfat,

10Ma.-% Natriumtetraborat,

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

2Ma.-% eines Natriumalkylsulfonates mit einer mittleren Kettenlänge von C,₅ werden intensiv miteinander vermischt und in Form einer 7%igen wäßrigen Lösung als Domstangen-Schmiermittel eingesetzt. Dazu wird der Fertigungshilfsstoff auf eine Dornstange, die eine Oberflächentemperatur von 550 bis 65O⁰C aufweist, aufgesprüht.

Die nach der vorgeschlagenen Lösung gemäß Beispiel 1 bis 3 hergestellten Fertigungshilfsstoffe für die Warmumformgebung von Metallen besitzen im Vergleich zu bekannten Produkten des Standes 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.

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Im Vergleich zu bekannten Hochtemperaturschmierstoffen bilden die erfindungsgemäßen Produkte einen gleichmäßigeren und fester anhaftenden Film auf der Werkzeugoberfläche aus.

Aufgrund der graphitfreien erfindungsgemäßen Zusammensetzung treten keinerlei Umweltbelastungen und Arbeitsplatzverschmutzungen auf; bei der Anwendung sind gesundheitsschädigende Wirkungen nicht zu befürchten

Anhand der in der Tabelle enthaltenen Erprobungsergebnisse sind die Vorteile des erfindungsgemäßen Fertigungshilfsstoffes in der Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 gegenüber einem vergleichbaren Produkt des Standes der Technik ersichtlich.

Tabelle: Erprobungsergebnisse

	Praxiserprobung Gesenkschmieden	Praxiserprobung Rohrstoßen	Einpreß
	Zwischenrad G-4190	Materialverbrauch	prüfstand
	Nachschmier- Geruchs	(t Fertigungshilfsstoff	Einpreßkraft
Produkt	häufigkeit belästigung	pro t Walzgut)	(KN)
erfindu ngsgemäßer
Fertigungshilfsstoff
in derZusammensetzung
gemäß Beispiel 1	jedes 8.'Werkstück nicht wahrnehmbar	0,046	17,1

Produkt des Standes der Technik in derZusammensetzung 9.0 Ma.-% Natriumsulfat 7 Ma.-% Natriumtetra borat ,3 Ma.-% Methylcellulose eingesetzt als

9%ige wäßrige Lösung

jedes 2. Werkstück wahrnehmbar

0,088

23,6

Claims (2)

1. -1- 236 019 4

   Erf indungsanspruch:

   1. Fertigungshilfsstoffe für die Warmumformgebung von Metallen auf Basis von Alkalisulfat, Alkalitetraborat und Metalldiphosphaten unter Zusatz eines Polysaccharids und Natriumalkylsulfonat, gekennzeichnet dadurch, daß sie, bezogen auf das Fertigprodukt, aus

   94 bis 64Ma.% eines Alkalisulfates,

   3bis 13Ma.-% eines Alkalisalzes der Tetraborsäure,

   2 bis 15Ma.-%eines Metalldiphosphatgemisches aus Natriumdiphosphat und Kupferdiphosphat im Masseverhältnis von 2:1,

   0,5 bis 5 Ma.-% eines Polysaccharides und
   0,5 bis4Ma.-% eines Natriumalkylsulfonates im Kettenlängen bereich von C₁₂ bis Cia bestehen.
2. 2. Fertigungshilfsstoffe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß sie in wäßriger Lösung mit einem Feststoffgehalt von 2 bis 15Ma.-% bei verschiedenen Warmumformverfahren einsetzbar sind.