DD263072A1

DD263072A1 - LUBRICANT FOR THE COLD FORMING OF METALLIC MATERIALS

Info

Publication number: DD263072A1
Application number: DD28932386A
Authority: DD
Inventors: Heinz-Ruediger Vogel; Harald Genest; Juergen Reichert; Klaus Schipschack; Harri Weinhold; Volker Griehl; Elisabeth Anton; Dieter Stubenrauch
Original assignee: Buna Chem Werke Veb
Priority date: 1986-04-18
Filing date: 1986-04-18
Publication date: 1988-12-21

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schmierstoff fuer die Kaltumformung metallischer Werkstoffe, beispielsweise zum Ziehen von Draht, Staeben oder Rohren. Das Ziel der Erfindung besteht in der Erweiterung des Anwendungsbereiches fluessiger Schmiermittel und der Senkung des technologischen Aufwandes bei der Kaltumformung metallischer Werkstoffe. Die Aufgabe, einen Schmierstoff fuer die Kaltumformung metallischer Werkstoffe zu entwickeln, mit dem eine homogene Schmiermittelschicht hoher dynamischer Viskositaet erzielt wird, ist dadurch geloest, dass der Schmierstoff fuer die Metallbearbeitung neben Naphthen- und/oder Fettsaeuren bzw. deren Salze und anderen Zusaetzen Salze von Oligo-alpha-methylstyrendicarbonsaeuren enthaelt.The invention relates to a lubricant for the cold forming of metallic materials, for example, for pulling wire, rods or pipes. The aim of the invention is to broaden the scope of application of liquid lubricants and to reduce the technological complexity in the cold forming of metallic materials. The task of developing a lubricant for the cold forming of metallic materials, with which a homogeneous lubricant layer of high dynamic Viskositaet is achieved, is solved by the fact that the lubricant for metalworking in addition to naphthenic and / or fatty acids or their salts and other additives salts of Oligo-alpha-methylstyrenedicarboxylic acids containing.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie·. Objekte, bei denen die Anwendung der Erfindung möglich und zweckmäßig 1st, sind Verfahren zur Kaltumformung metallischer Werkstoffe, beispielsweise zum Ziehen von Draht, Stäben, Profilen und Rohren.The invention relates to the field of metallurgy. Objects in which the application of the invention is possible and expedient are methods for cold forming metallic materials, for example for drawing wire, rods, profiles and pipes.

Characteristic of the known technical solutions

Beim Ziehen von Draht, Profilen, Rohren u.a. muß vordem Ziehwerkzeug auf das Ziehgut ein Ziehmittel aufgetragen werden, welches den unmittelbaren Kontakt zwischen den Arbeitsflächen des Ziehwerkzeuges und der Oberfläche des Ziehgutes verhindern soll. Dabei ist die Verwendung von bei Raumtemperatur flüssigen Ziehmitteln bekannt. Als flüssige Ziehmittel werden unter anderem Alkali-, Erdalkali-, Ammonium- und Zink- oder artverwandte Metall- bzw. Nichtmetallsalze von Säuren mit mehr als 10 C-Atomen im Molekül, vorzugsweise Calziumstearat, in organischen Lösungsmitteln, z.B. Benzen oder Trichlorethylen, verwendet (DE-OS 2920857).When pulling wire, profiles, pipes, etc. a drawing agent must be applied to the drawing material 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 liquid at room temperature drawing agents is known. Suitable liquid attractants include, but are not limited to, alkali, alkaline earth, ammonium and zinc or related metal or non-metal salts of acids having more than 10 carbon atoms in the molecule, preferably calcium stearate, in organic solvents, e.g. Benzen or trichlorethylene, used (DE-OS 2920857).

.Ein ähnliches System, das aus Calzium- oder Zinkstearat in einem organischen Lösungsmittel, z. B. Benzen, Trichlorethylen, Chlor-Fluor-, Fluor-Brom-, Chlor-Brom-Fluor-Kohlenwasserstoff, Trifluoraceton oder deren Mischungen, besteht, beschreibt die DD-PS 148012. Diese Ziehmittel ersparen zwar eine Trägerschicht, die durch Kälken, Phosphatieren, Oxalatieren, Boraxen, Verkupfern oder Verzinnen aufgebracht wird, nachteilig ist jedoch die Entsorgung physiologisch bedenklicher Lösungsmittel, die z. B. durch Absaugen erfolgen muß und wofür spezielle Vorrichtungen erforderlich sind. Die erzielbare Oberflächenqualität des Ziehgutes ist außerdem mit einem hohen Ziehsteinverschleiß verbunden. Bei mehreren Umformstufen können sich wiederholte Beschichtungen erforderlich machen, so daß diese Ziehmittel nicht für Mehrfachumformungen geeignet sind. Aus der DE-OS 3438525 ist auch ein Verfahren zur Kaltverformung von Metallen bekannt, bei dem zunächst auf die Metalloberfläche eine wäßrige Lösung oder Dispersion aus einem wasserlöslichen thermoplastischen Harz (Polyacrylsäure, Copolymere von Acrylsäure oder Maleinsäure mit Vinylverbindungen, Polyacrylamid, Polyvinylpyrrolidon oder Verseifungsprodukte von Polyvinylacetat) und einem Melamin/Cyanursäure- bzw. Isocyanursäure-Addukt bei einem Gewichtsverhältnis von Harz zu Addukt = 1:0,3 bis 1,2 aufgebracht, mindestens 30 Minuten bei Raumtemperatur und anschließend in der Wärme getrocknet und danach eine Metallseife (Ca-, Ba-, Zn-, Na- oder Li-Stearat, eventuell mit einem Zusatz von Calziumcarbonat, Talk, Graphit und/oder Molybdändisulfid) und/oder ein Schmieröl (handelsübliche Öle und Fette bzw. Mineral-Öle) aufgebracht wird.A similar system made of calcium or zinc stearate in an organic solvent, e.g. B. benzene, trichlorethylene, chlorine-fluorine, fluorine-bromine, chlorine-bromine-fluorine hydrocarbon, trifluoroacetone or mixtures thereof, is described in DD-PS 148012. Although these drawing agents save a support layer by kalking, phosphating , Oxalatieren, borax, copper or tin plating is applied, but disadvantageous is the disposal of physiologically harmful solvents, the z. B. must be done by suction and what special devices are required. The achievable surface quality of the drawn material is also associated with a high Ziehsteinverschleiß. Repeated coatings may be required for several forming steps, so these drawing aids are not suitable for multiple forming operations. From DE-OS 3438525 a method for cold working of metals is known in which first on the metal surface an aqueous solution or dispersion of a water-soluble thermoplastic resin (polyacrylic acid, copolymers of acrylic acid or maleic acid with vinyl compounds, polyacrylamide, polyvinylpyrrolidone or saponification products of polyvinyl acetate ) and a melamine / cyanuric acid or isocyanuric adduct at a weight ratio of resin to adduct = 1: 0.3 to 1.2 applied, at least 30 minutes at room temperature and then dried under heat and then a metal soap (Ca, Ba, Zn, Na or Li stearate, possibly with an addition of calcium carbonate, talc, graphite and / or molybdenum disulfide) and / or a lubricating oil (commercial oils and fats or mineral oils) is applied.

Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß 2 Stufen mit langen Trocknungszeiten zur Aufbringung des Ziehmittels erforderlich sind. Die Verwendung von Hochdruckzusätzen, wie CaCO3, Talk, Graphit und Molybdändisulfid, erfordert zur Vermeidung von Absetzerscheinungen ein ständiges Umrühren. Es entstehen außerdem starke Umweltbelastungen, da bei den Zwischenglühungen an der Luft im Falle des Zusatzes von Molybdändisulfid schwefelsaure Gase korrosiver Art entstehen. Graphit führt direkt zur Verschmutzung von Anlagenteilen, die dem Verfahren ausgesetzt sind. Bei Zwischenglühungen kann die Anwesenheit von Graphit zur Aufkohlung der umgeformten Werkstoffe in den Fällen führen, wo der Schmiermittelrestfilm nicht durch entsprechende Reinigungsverfahren entfernt wird. Entsprechende Reinigungsverfahren sind jedoch technologisch aufwendig und deshalb ökonomisch ungünstig.The disadvantage of this method is that 2 stages with long drying times are required to apply the drawing agent. The use of high pressure additives, such as CaCO3, talc, graphite and molybdenum disulphide, requires constant agitation to avoid sedimentation. In addition, there are severe environmental pollution, since in the intermediate anneals in the air in the case of the addition of molybdenum disulfide sulfuric acid gases of a corrosive nature arise. Graphite leads directly to the pollution of system parts exposed to the process. At intermediate anneals, the presence of graphite may lead to carburizing of the formed materials in cases where the residual lubricant film is not removed by appropriate cleaning procedures. However, appropriate cleaning methods are technologically complex and therefore economically unfavorable.

Ziel der Erfindung Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, den Anvendungsbereich flüssiger Schmiermittel für die Kaltumformung metallischer Werkstoffe zu erweitern und den technologischen Aufwand bei der Kaltumformung zu senken. .The aim of the invention is to expand the scope of application of liquid lubricant for the cold forming of metallic materials and to reduce the technological complexity in the cold forming. ,

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schmierstoff für die Kaltumformung metallischer Werkstoffe zu entwickeln, mit dem eine homogene Schmiermittelschicht hoher dynamischer Viskosität, wie sie beim Kaltumformen hochfester Werkstoffe bzw. bei der Mehrfachumformung metallischer Werkstoffe notwendig ist, erzielt wird.The invention has for its object to develop a lubricant for the cold forming of metallic materials, with a homogeneous lubricant layer high dynamic viscosity, as it is necessary for cold forming high-strength materials or in the multiple forming of metallic materials, is achieved.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Schmierstoff, der Fett- oder Naphthensäuren und/oder deren Salze sowie als Dispersionsstabilisator, Haftvermittler, Filmbildner bzw. unter dynamischen Bedingungen als Viskositätsstabilisator dienende anorganische Verbindungen, wie Phosphate, Silikate, Borate, Carbonate, Oxalate oder deren Mischungen, enthält, zusätzlich Salze von Oligo-a-methylstyrendicarbonsäuren in gelöster und/oder dispergierter Form als Hochdruckstabilisator enthält.The object is achieved in that a lubricant, the fatty or naphthenic acids and / or salts thereof and as a dispersion stabilizer, adhesion promoters, film formers or under dynamic conditions as a viscosity stabilizer serving inorganic compounds such as phosphates, silicates, borates, carbonates, oxalates or containing mixtures thereof, additionally contains salts of oligo-a-methylstyrenedicarboxylic acids in dissolved and / or dispersed form as high pressure stabilizer.

Die verwendeten Salze der Oligo-a-methylstyrendicarbonsäuren sind dabei vorteilhafterweise die der Alkali- oder Erdalkalimetalle.The salts of oligo-α-methylstyrenedicarboxylic acids used are advantageously those of the alkali or alkaline earth metals.

Die mittlere Molmasse der Oligo-a-methylstyrendicarbonsäuren beträgt 500 bis 800g/mol und ihre Carboxylfunktionalität 1,5 bis 2.The average molecular weight of the oligo-α-methylstyrenedicarboxylic acids is 500 to 800 g / mol and their carboxyl functionality is 1.5 to 2.

Jenach Schwere des Umformverfahrens oder Anzahl der mit einem Schmiermittelauftrag zu bewältigenden Umformstufen beträgt der Gehalt an Salzen der Oligo-a-methylstyrendicarbonsäuren 0,005 Ma.-% bis 4Ma.-% im flüssigen Schmiermittel; vorzugsweise werden 0,24 bis 1,4Ma.-% verwendet. Vorteilhaft sind vor allem wäßrige Schmiermittelsysteme auf der Basis der oben genannten Schmiermittelkomponenten.Depending on the severity of the forming process or the number of forming steps to be handled with a lubricant application, the content of salts of the oligo-α-methylstyrene dicarboxylic acids is 0.005% by mass to 4% by mass in the liquid lubricant; preferably 0.24 to 1.4 mass% is used. Particularly advantageous are aqueous lubricant systems based on the abovementioned lubricant components.

Die Salze der Oligo-a-methylstyrendicarbonsäuren lassen sich mit den übrigen Schmiermittelbestandteilen nach erfolgter Umformung einfach von der Umformgutoberfläche entfernen. Dadurch entfallen teure Reinigungsverfahren; galvanische Nachbehandlungsverfahren werden ökonomisch günstig durchführbar, wobei die Haftfestigkeit der galvanisch aufgetragenen Schichten ausgezeichnet ist.The salts of oligo-α-methylstyrenedicarboxylic acids can be easily removed from the Umformgutoberfläche with the other lubricant constituents after conversion. This eliminates expensive cleaning procedures; Galvanic aftertreatment methods are economically feasible, the adhesion of the electrodeposited layers is excellent.

Schmiermitteltechnisch günstige Varianten der Umformverfahren ergeben sich besonders dann, wenn nach dem Kontaktieren des umzuformenden Werkstoffes mit der Schmiermittelflüssigkeit ein Trocknungsprozeß durchgeführt und damit auf dem Umformgut eine feste Schmiermittelschicht ausgebildet wird. Diese Überzüge besitzen eine sehr hohe dynamische Viskosität, so daß auch bei schwer umformbaren Werkstoffen hohe Umformgeschwindigkeiten und -grade realisiert werden können; es sind mehrere Umformstufen mit nur einem Schmiermittelauftrag möglich.Lubricant technically favorable variants of the forming process arise especially when, after contacting the material to be formed with the lubricant liquid, a drying process is performed and thus formed on the Umformgut a solid lubricant layer. These coatings have a very high dynamic viscosity, so that high deformation rates and grades can be realized even with difficult to convert materials; There are several forming stages possible with only one lubricant application.

Je nach Material, Schwere des Umformgutes und Art des Umformverfahrens können 3 bis 25 Umformstufen durchgeführt werden.Depending on the material, the severity of the material to be formed and the type of forming process, 3 to 25 forming steps can be carried out.

embodiment

Auf einem umzuformenden Werkstoff der Qualität X5 Cr Ni 17.7 wird ein Schmiermittel, das aus 54,0 Ma.-% CalziumstearatOn a reshaped material of quality X5 Cr Ni 17.7 is a lubricant consisting of 54.0% by mass of calcium stearate

2,7 Ma.-% Na-SaIz einer Oligo-a-methylstyrendicarbonsäure (M_n:680; Funktionalität: 1,85) 27,0 Ma.-% Dinatriumtetraborat und 16,3 Ma.-% Polyvinylalkohol2.7% by mass Na salt of an oligo-α-methylstyrene dicarboxylic acid (M _n : 680, functionality: 1.85) 27.0% by weight of disodium tetraborate and 16.3% by weight of polyvinyl alcohol

besteht, durch Kontaktieren mittels Tauchen und nachfolgendem Trocknen aufgebracht. Vor der Umformung ergibt sich eine Schmiermittelauflage von 15g/m².is applied by contacting by means of dipping and subsequent drying. Before forming results in a lubricant deposit of 15g / m ² .

Der umzuformende Werkstoff konnte mittels Ziehdüsen mit einer Gesamtquerschnittsabnahme zu 82% gezogen werden. Ohne den Zusatz des Salzes der Oligo-a-methylstyrendicarbonsäure konnte der gleiche Werkstoff in derselben Weise nur mit einer Gesamtquerschnittsabnahme von 59% gezogen werden.The material to be formed could be drawn by means of dies with a total cross-section decrease to 82%. Without the addition of the salt of oligo-a-methylstyrenedicarboxylic acid, the same material could be drawn in the same way only with a total cross-sectional reduction of 59%.

Claims

1. Lubricant for the cold forming of metallic materials, the fatty or naphthenic acids and / or salts thereof and as dispersion stabilizer, adhesion promoter film former or serving under dynamic conditions as a viscosity stabilizer inorganic compounds such as phosphates, silicates, borates, carbonates, oxalates, fluorides or their Mixtures, characterized in that it additionally contains salts of oligo-a-methylstyrenedicarboxylic acids in a concentration of 0.005 to 4Ma .-% as a high pressure stabilizer.

2. Lubricant according to item 1 ₍ characterized in that the salts of oligo ^ -amethylstyrenedicarboxylic acids are alkali and / or alkaline earth metal salts.

3. A lubricant according to item 1 and 2, characterized in that the oligo-amethylstyrenedicarboxylic acids have an average molecular weight of 500 to 800 g / mol and a carboxyl functionality of 1.5 to 2.

4. A lubricant according to item 1 to 3, characterized in that the concentration of the salts of oligo-a-methylstyrenedicarboxylic acids is preferably 0.24 to 1.4 wt .-%.

5. A lubricant according to item 1 to 4, characterized in that the salts of the oligo-amethylstyrenedicarboxylic acids are present dissolved in the aqueous phase.