DD257359A3

DD257359A3 - LUBRICANTS FOR THE COLD FORMING OF METALLIC MATERIALS

Info

Publication number: DD257359A3
Application number: DD24539582A
Authority: DD
Inventors: Juergen Reichert; Klaus Schipschack; Heinz-Ruediger Vogel; Harri Weinhold; Bernhard Kurze
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1982-12-01
Filing date: 1982-12-01
Publication date: 1988-06-15

Abstract

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Metallurgie und ist anwendbar bei der Kaltumformung metallischer Werkstoffe, wie beim Kaltwalzen, Kaltstauchen, Gewindewalzen, Ziehen von Blechteilen, Verseilen und Biegen, insbesondere beim Ziehen von strangfoermigem Umformgut. Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Voraussetzungen fuer eine Umformung mit grossen Querschnittsabnahmen und hohen Ziehgeschwindigkeiten sowie fuer eine Verminderung der Schwierigkeiten bei der Umformung schwerumformbarer Werkstoffe. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schmiermittel fuer die Kaltumformung zu entwickeln, welches waehrend des Umformvorganges keine wesentliche Qualitaetsminderung erfaehrt. Diese Aufgabe ist bei einem Schmiermittel, bei dem in Wasser ein Festschmierstoff sowie Polyvinylalkohol enthalten sind, nach der Erfindung dadurch geloest, dass das Schmiermittel als Festschmierstoff eine oder mehrere Erdalkalimetallseifen enthaelt und der Polyvinylalkoholgehalt im Bereich von nur 0,2 bis 1,8 Ma.-% liegt, und dass ausserdem ein glasbildender anorganischer Zusatz in Form wasserloeslicher Borate, insbesondere von Alkaliboraten, im Bereich von 4 bis 6 Ma.-% enthalten ist.The invention relates to the field of metallurgy and is applicable to the cold forming of metallic materials, such as cold rolling, cold heading, thread rolling, drawing sheet metal parts, stranding and bending, especially when pulling strandform Umformgut. The object of the invention is to create conditions for forming with large cross-sectional decreases and high pulling speeds and for reducing the difficulties in forming difficult-to-form materials. The invention has for its object to develop a lubricant for the cold forming, which during the forming process undergoes no significant quality reduction. This object is achieved in a lubricant in which a solid lubricant and polyvinyl alcohol are contained in water, solved according to the invention characterized in that the lubricant contains as solid lubricant one or more alkaline earth metal soaps and the polyvinyl alcohol content in the range of only 0.2 to 1.8 Ma. %, and in addition that a glass-forming inorganic additive in the form of water-boron borates, in particular of alkali borates, in the range from 4 to 6% by mass is contained.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Metallurgie und ist anwendbar bei der Kaltumformung metallischer Werkstoffe, wie beim Kaltwalzen, Kaltstauchen, Gewindewalzen, Ziehen von Blechteilen, Verseilen und Biegen, insbesondere beim Ziehen von strangförmigen Umformgut, wie Draht, Profilen und Rohren.The invention relates to the field of metallurgy and is applicable to the cold working of metallic materials, such as cold rolling, cold heading, thread rolling, drawing sheet metal parts, stranding and bending, especially when drawing stranded shaped articles such as wire, profiles and pipes.

Characteristic of the known technical solutions

Beim Ziehen von Drähten, Profilen, Rohren u. ä. muß vor dem Ziehwerkzeug auf das Ziehgut ein Schmiermittel aufgetragen werden, welches den unmittelbaren Kontakt zwischen den Arbeitsflächen des Ziehwerkzeuges und der Oberfläche des Ziehgutes verhindern soll. Dabei ist die Verwendung von bei Ziehtemperatur festen, halbfesten oder flüssigen Schmiermitteln bekannt. Als feste Schmiermittel werden überwiegend Fettsäuresalze eingesetzt, vorzugsweise Calcium-, Zink- und Lithiumstearat, die sich durch eine gute dynamische Viskosität auszeichnen. Derartige feste Schmiermittel werden meist pulverförmig verarbeitet, in dem das Ziehgut vor dem Eintritt in das Ziehwerkzeug durch einen Kasten geführt wird, der das Pulver enthält. Nachteilig ist, daß sich dabei ein homogener Schmiermittelfilm, wie er beim Ziehen unter hohen Leistungsanforderungen (z. B. hohe '" Umformgrade und -geschwindigkeiten, Ziehen höherfester Werkstoffe) notwendig ist, nicht erreichen läßt. Hinzu kommt, daß in vielen Fällen, insbesondere beim Ziehen von blankem Stahldraht, zur besseren Haftung des Schmiermittels auf dem Ziehgut und zur Erzielung eines ausreichenden Schmiermittelauftrags vorher eine Trägerschicht aus chemischen Verbindungen oder Metallen mittels einer aufwendigen Oberflächenbehandlung, wie Kälken, Phosphatieren, Oxalatieren, Boraxen, Verkupfern oder Verzinken, aufgebracht werden muß.When pulling wires, profiles, pipes u. Ä. A lubricant must be applied to the drawing stock before the drawing tool, which is intended to prevent direct contact between the working surfaces of the drawing tool and the surface of the drawn material. The use of solid at drawing temperature, semi-solid or liquid lubricants is known. As solid lubricants predominantly fatty acid salts are used, preferably calcium, zinc and lithium stearate, which are characterized by a good dynamic viscosity. Such solid lubricants are usually processed in powder form, in which the drawn material is passed before entering the drawing tool through a box containing the powder. A disadvantage is that it is not possible to achieve a homogeneous lubricant film, which is necessary when drawing under high performance requirements (eg high degrees of deformation and speeds, drawing of higher-strength materials), in addition to the fact that in many cases, in particular when pulling bare steel wire, for better adhesion of the lubricant on the drawn material and to obtain a sufficient lubricant order previously a carrier layer of chemical compounds or metals by means of a complex surface treatment, such as chalk, phosphating, oxalating, borax, copper or zinc plating must be applied.

Als flüssige Schmiermittel werden unter anderem Öle, Chlorparaffin, Seifenlösungen und reaktive Fettsäureseifen in Verbindung mit einem chemischen Grundüberzug benutzt. Es sind auch bereits flüssige Schmiermittel bekannt, welche aus in Wasser dispergierten Festschmierstoffen bestehen. Bei einem dieser Schmiermittel werden Erdalkalimetallseifen als Festschmierstoff verwendet. Das Schmiermittel enthält außerdem noch 2 oder mehr Ma-.% Polyvinylalkohol als Dispergator für den Festschmierstoff, einen Korrosionsinhibitor und oberflächenaktive Stoffe. Dieses Schmiermittel wird beispielsweise im Tauchverfahren auf das Ziehgut aufgebracht und anschließend getrocknet, wobei auf dem Ziehgut ein Festschmierstoffilm für den nachfolgenden Umformvorgang entsteht. Ein Mangel dieses Schmiermittels besteht darin, daß der getrocknete Festschmierstoffilm auf Grund des eintretenden thermischen Abbaus des Polyvinylalkohole, während des Umformvorganges, eine wesentliche Qualitätsminderung erfährt, insbesondere hinsichtlich seiner dynamischen Viskosität, seiner Temperaturbeständigkeit und seines Haftvermögens. Auf Grund dieser Qualitätsminderung sind keine großen Querschnittsabnahmen pro Zug bzw. nur geringe Gesamtquerschnittsabnahmen pro Schmiermittelauftrag möglich. Außerdem erlaubt dieses Schmiermittel infolge des thermischen Abbaus nur kleine Ziehgeschwindigkeiten und die Umformung schwerumformbarer Werkstoffe ist kritisch.As liquid lubricants, among others, oils, chlorinated paraffin, soap solutions and reactive fatty acid soaps are used in conjunction with a chemical base coat. There are already known liquid lubricants which consist of solid lubricants dispersed in water. One of these lubricants uses alkaline earth metal soaps as a solid lubricant. The lubricant also contains 2 or more parts by weight of polyvinyl alcohol as a dispersant for the solid lubricant, a corrosion inhibitor and surfactants. This lubricant is applied, for example, in the dipping process on the stock and then dried, with a solid lubricant film for the subsequent forming process is formed on the stock. A deficiency of this lubricant is that the dried solid lubricant film undergoes a significant reduction in quality due to the thermal degradation of the polyvinyl alcohols during the forming process, particularly with regard to its dynamic viscosity, temperature resistance and adhesiveness. Due to this reduction in quality, no large reduction in cross section per train or only small total cross section decreases per lubricant application are possible. In addition, this lubricant allows only small pulling speeds due to the thermal degradation and the deformation of difficult materials is critical.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Voraussetzungen für eine Umformung mit großen Querschnittsabnahmen und hohen Ziehgeschwindigkeiten sowie für eine Verminderung der Schwierigkeiten bei der Umformung schwerumformbarer Werkstoffe.The object of the invention is to create conditions for forming with large decreases in cross-section and high drawing speeds and to reduce the difficulties in forming difficult-to-form materials.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schmiermittel für die Kaltumformung zu entwickeln, welches während des Umformvorganges keine wesentliche Qualitätsminderung erfährt. Diese Aufgabe ist bei einem Schmiermittel, bei dem in Wasser ein Festschmierstoff sowie Polyvinylalkohol enthalten sind, nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Schmiermittel als Festschmierstoff eine oder mehrere Erdalkalimetallseifen enthält und der Polyvinylalkohol im Bereich von nur 0,2 bis 1,8 Ma.-% liegt, und daß außerdem ein glasbildender anorganischer Zusatz in Form wasserlöslicher Borate, insbesondere in Form von Alkaliboraten, enthalten ist.The invention has for its object to develop a lubricant for cold forming, which undergoes no significant reduction in quality during the forming process. This object is achieved with a lubricant in which a solid lubricant and polyvinyl alcohol are contained in water, solved according to the invention in that the lubricant contains as solid lubricant one or more alkaline earth metal soaps and the polyvinyl alcohol in the range of only 0.2 to 1.8 Ma. -% is, and that also a glass-forming inorganic additive in the form of water-soluble borates, in particular in the form of alkali borates, is included.

Der Festschmierstoffgehalt liegt nach der Erfindung im Bereich von 1 bis 45 Ma.-%, vorzugsweise im Bereich von 3 bis 8 Ma.-%. Verwendet wird ein vollständig verseifter Polyvinylalkohol mit einem Polymerisationsgrad von maximal 1500. Das Alkaliborat kann in einer Menge von 4 bis 6 Ma.-% enthalten sein. Es ist zweckmäßig, Borax als anorganischen Zusatz zu verwenden. Das erfindungsgemäße Schmiermittel kann zusätzlich ein anioisches, nichtionisches oder kationisches Tensid, vorzugsweise Polyäthylenoxidaddukt, enthalten.The solid lubricant content according to the invention is in the range from 1 to 45% by weight, preferably in the range from 3 to 8% by weight. A fully saponified polyvinyl alcohol having a degree of polymerization of at most 1500 is used. The alkali borate may be contained in an amount of 4 to 6% by mass. It is convenient to use borax as an inorganic additive. The lubricant according to the invention may additionally contain an anioic, nonionic or cationic surfactant, preferably polyethylene oxide adduct.

Bei dem erfindungsgemäßen Schmiermittel wird in überraschender Weise der thermische Abbau des Polyvinylalkohole verhindert bzw. wird der negative Einfluß eines eventuellen Abbaus auf die dynamische Viskosität des festen Schmierstoffilms nicht spürbar, so daß die Qualitätsparameter des Films erhalten bleiben. Das erfindungsgemäße Schmiermittel ermöglicht auf Grund seiner hohen dynamischen Viskosität, seiner Temperaturbeständigkeit und seines guten Haftvermögens die Umformung schwerumformbarer Werkstoffe mit relativ geringen Schwierigkeiten. Außerdem können hohe Ziehgeschwindigkeiten und Einzelumformgrade realisiert werden und läßt sich ein großer Gesamtumformgrad mittels eines einzigen Schmiermittelauftrages erzielen. Das flüssige Schmiermittel bleibtauch bei längerer Lagerung in seiner Ausgangsqualität stabil, d. h., es besitzt eine sehr gute chemische Stabilität, bildet keine Niederschläge und die Viskosität bleibt erhalten. Dadurch ist ein konstanter Schmiermittelauftrag gewährleistet. Das erfindungsgemäße Schmiermittel eignet sich insbesondere für das Trockenziehen, bei dem der auf dem Ziehgut aufgetragene Schmiermittelfilm vor dem Umformvorgang getrocknet wird. Es läßt sich jedoch auch als Ziehflüssigkeit für das Naßziehen verwenden.In the lubricant according to the invention, the thermal degradation of the polyvinyl alcohols is surprisingly prevented or the negative influence of a possible degradation on the dynamic viscosity of the solid lubricant film is not noticeable, so that the quality parameters of the film are maintained. Due to its high dynamic viscosity, its temperature resistance and its good adhesiveness, the lubricant according to the invention makes it possible to transform difficult materials with relatively little difficulty. In addition, high drawing speeds and Einzelumformgrade can be realized and can achieve a large Gesamtumformgrad means of a single lubricant application. The liquid lubricant remains stable even after prolonged storage in its initial quality, d. h., it has a very good chemical stability, forms no precipitation and the viscosity is maintained. This ensures a constant lubricant application. The lubricant according to the invention is particularly suitable for dry drawing, in which the lubricant film applied to the drawn material is dried before the forming process. However, it can also be used as a drawing liquid for wet drawing.

embodiment example 1

Nach diesem Beispiel besitzt ein Schmiermittel folgende Zusammensetzung:According to this example, a lubricant has the following composition:

5Ma.-% Calciumstearat 5Ma.-% Natriumtetraborat-Dekahydrat 1,5Ma.-% Polyvinylalkohol Rest Wasser5Ma .-% calcium stearate 5Ma .-% sodium tetraborate decahydrate 1.5Ma .-% polyvinyl alcohol balance water

Mit diesem Schmiermittel wird 6,5 mm dicker Walzdraht der Qualität C15 im Durchlaufverfahren beschichtet. Die Schmiermittelschicht wird anschließend getrocknet und danach wird der Draht mit einer Ziehgeschwindigkeit von 7m/sec in 6 Stufen an 3,6mm gezogen.This lubricant is coated in a continuous process with 6.5 mm thick C15 wire rod. The lubricant layer is then dried, and then the wire is pulled in 6 stages to 3.6 mm at a pulling rate of 7 m / sec.

Example 2

2,5 mm dicker patentierter Stahldraht der Qualität D45 wird mit einem Schmiermittel beschichtet, welches aus folgenden Bestandteilen besteht:2.5 mm thick patented quality D45 steel wire is coated with a lubricant consisting of:

4Ma.-% Calciumstearat 6Ma.-% Natriummetaborat 1 Ma.-% Polyvinylalkohol Rest Wasser4% by mass of calcium stearate 6% by mass of sodium metaborate 1% by mass of polyvinyl alcohol balance water

Nach dem Beschichten wird der Schmiermittelfilm getrocknet und der Draht mit einer Ziehgeschwindigkeit von 6 m/sec in einem Zug an 2,0mm Durchmesser gezogen.After coating, the lubricant film is dried and the wire drawn at a pull rate of 6 m / sec in one stroke to 2.0 mm diameter.

Example 3

Ein Stahldraht der Marke C15Q mit einem Ausgangsdurchmesser von 3,35 mm wird einstufig in einem Naßzug an 3,0 mm gezogen. Als Ziehflüssigkeit wird dabei ein Schmiermittel verwendet, welches folgende Zusammensetzung aufweist:A C15Q steel wire with a starting diameter of 3.35 mm is drawn in one stage in a wet draw at 3.0 mm. The drawing liquid used is a lubricant which has the following composition:

4Ma.-% Calciumstearat 2,5Ma.-% Natriummetaborat 1 Ma.-% Polyvinylalkohol Rest Wasser.4% by mass of calcium stearate 2.5% by mass of sodium metaborate 1% by mass of polyvinyl alcohol balance water.

Claims

-1- ZU / ai) H Claims:

1. Lubricant for the cold forming of metallic materials, in which alkaline earth metal soaps are contained in water as solid lubricant and polyvinyl alcohol, characterized in that the solid lubricant content in the range of 1 to 45 wt .-% and the polyvinyl alcohol in the range of only 0.2 to 1, 8 wt .-%, and in addition that glass-forming inorganic additive in the form of alkali borates in the range of 4 to 6 wt .-% are included.

2. Lubricant according to claim 1, characterized in that the solid lubricant content is in the range of 3 to 8 wt .-%.

3. A lubricant according to claim 1, characterized in that a completely saponified polyvinyl alcohol having a degree of polymerization of at most 1500 is used.

4. A lubricant according to claim 1, characterized in that Borax is used as alkali borate.

5. A lubricant according to claim 1, characterized in that in addition an anionic, nonionic or cationic surfactant, preferably Polyäthylenoxidaddukt is included.