DD292271A5

DD292271A5 - LUBRICANTS FOR THE HOT FORMING OF METALLIC MATERIALS

Info

Publication number: DD292271A5
Application number: DD32460288A
Authority: DD
Inventors: Heinz-Ruediger Vogel; Harri Weinhold; Dieter Rauschenbach
Original assignee: Zi Fuer Festkoerperphysik Und Werkstofforschung,De
Priority date: 1988-12-30
Filing date: 1988-12-30
Publication date: 1991-07-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein waeszriges Schmiermittel fuer die Warmumformung metallischer Werkstoffe, insbesondere fuer das Gesenkschmieden. Es enthaelt in Wasser Fettsaeuresalze * Alkali- oder Ammoniumborat * Alkali- oder Ammoniumphosphat * eine polymere organische Verbindung (D) sowie (E) Sacharid; Oligosacharid und/oder Polysacharid sowie deren Borsaeureester und (F) Reaktionsprodukte der Komponenten A bis E, entstanden in waeszriger Loesung bei einem p H-Wert groeszer 6,9 und bei Temperaturen kleiner 80C. Die Fettsaeuresalze A bestehen zum Teil aus Stearaten. Dieses Schmiermittel besitzt eine erhoehte Stabilitaet und Entformungswirkung.{Schmiermittel, waeszrig; Warmumformung; Gesenkschmieden; Fettsaeuresalz; Borat; Phosphat; Polymer; Stearat; Sacharid; Borsaeureester; Reaktionsprodukte; Stabilitaet; Entformungswirkung}The invention relates to a wetted lubricant for the hot forming of metallic materials, in particular for die forging. It contains in water fatty acid salts * alkali or ammonium borate * alkali or ammonium phosphate * a polymeric organic compound (D) and (E) saccharide; Oligosacharide and / or polysaccharide and their boric acid esters and (F) reaction products of components A to E, resulted in aqueous solution at a p H value of greater than 6.9 and at temperatures below 80 ° C. The fatty acid salts A consist partly of stearates. This lubricant has an increased stability and demolding effect. {Lubricant, wholesome; Hot forming; stamping; Fettsaeuresalz; borate; Phosphate; Polymer; stearate; saccharide; boric acid esters; Reaction products; Stability; demolding}

Description

(F) 0,005 bis 8 Massenanteile in % in wäßriger Lösung bei einem pH-Wert größer 6,9 und bei Temperaturen kleiner 80°C entstandene Reaktionsprodukte oder Komponenten A bis E enthalten sind, wobei die Summe der Komponenten A bis F kleiner 25 Massenanteile in % ist.(F) 0.005 to 8 parts by mass in% in aqueous solution at a pH greater than 6.9 and at temperatures below 80 ° C resulting reaction products or components A to E are included, wherein the sum of the components A to F less than 25 mass fractions in % is.

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stearatgehalt der2. A lubricant according to claim 1, characterized in that the stearate content of

Fettsäuresalze A im Bereich von 40 bis 70 Massenanteile in % liegt.Fatty acid salts A in the range of 40 to 70% by weight.

3. Schmiermittel nach Ansprurh 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fettsäuresalze A Erdaikalifettsäuresalze verwendet sind.3. A lubricant according Anspruchurh 1, characterized in that are used as fatty acid salts A Erdaikalifettsäuresalze.

4. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 0,1 bis 2 Massenanteile in % der4. A lubricant according to claim 1, characterized in that 0.1 to 2 parts by mass in% of

Komponente E enthalten sind.Component E are included.

5. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente E Stärke, Natriumcarboxymethylzellulose, Ethylzellulose und/oder Methylzellulose sowie deren Borsäureester enthalten ist.5. A lubricant according to claim 1, characterized in that as component E starch, sodium carboxymethyl cellulose, ethyl cellulose and / or methyl cellulose and their boric acid ester is included.

6. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 0,1 bis 2 Massenanteile in %6. A lubricant according to claim 1, characterized in that 0.1 to 2 parts by mass in%

Reaktionsprodukte F enthalten sind.Reaction products F are included.

7. Schmiermittel nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß (F 1) Produkte von Reaktionen der Fettsäuresalze A mit dem Alkali- oder Ammoniumborat B in teiivveiser nichtstöchiometrischer Zusammensetzung als Reaktionsprodukte F enthalten sind.7. A lubricant according to claim!, Characterized in that (F 1) products of reactions of the fatty acid salts A with the alkali or ammonium borate B in teiivveiser non-stoichiometric composition as reaction products F are included.

8. Schmiermittel nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß (F3) Produkte von Reaktionen8. A lubricant according to claim 1 and 8, characterized in that (F3) products of reactions

der Fettsäuresalze A mit den Produkten F2 als Reaktionsprodukte F enthalten sind.the fatty acid salts A with the products F2 are contained as reaction products F.

9. Schmiermittel nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß (F4) Produkte von Reaktionen des Alkali- oder Ammoniumborats B mit den Produkten F2 als Reaktionsprodukte F enthalten sind.9. A lubricant according to claim 1 and 8, characterized in that (F4) products of reactions of the alkali or ammonium borate B with the products F2 are contained as reaction products F.

10. Schmiermittel nach Anspruch 1 und9, dadurch gekennzeichnet, daß (F5) Produkte von Reaktionen der Fettsäuresalze A mit den Produkten F4 als Reaktionsprodukte F enthalten sind.10. A lubricant according to claim 1 and9, characterized in that (F5) products of reactions of the fatty acid salts A with the products F4 are contained as reaction products F.

11. Schmiermittel nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß (F6) Produkte von Reaktionen der polymeren organischen Verbindung D mit den Produkten F2 als Reaktionsprodukte F enthalten sind.11. A lubricant according to claim 1 and 7, characterized in that (F6) products of reactions of the polymeric organic compound D with the products F2 are contained as reaction products F.

12. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß (F7) Produkte von Reaktionen des Alkali- oder Ammoniumborate B mit der polymeren organischen Verbindung D als Reaktionsprodukte F enthalten sind.12. A lubricant according to claim 1, characterized in that (F7) products of reactions of the alkali or ammonium borate B with the polymeric organic compound D are contained as reaction products F.

13. Schmiermittel nach Anspruch 1,7 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß (F8) Produkte von Reaktionen der Produkte F2 mit den Produkten F7 als Reaktionsprodukte F enthalten sind.13. A lubricant according to claim 1,7 and 12, characterized in that (F8) products of reactions of the products F2 with the products F7 are contained as reaction products F.

14. Schmiermittel nach Anspruch '!,dadurch gekennzeichnet, daß (F9) Produkte von Reaktionen des Alkali- oder Ammoniumborats B mit der Komponente E als Reaktionsprodukte F enthalten sind.14. A lubricant according to claim ', characterized in that (F9) products of reactions of the alkali or ammonium borate B with the component E are contained as reaction products F.

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Chemie und betrifft ein wäßriges Schmiermittel für die Warmumformung metallischer Werkstoffe, insbesondere für das Gesenkschmieden.The invention relates to the field of chemistry and relates to an aqueous lubricant for the hot forming of metallic materials, in particular for die forging.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

L m Gesenkschmieden werden Schmiermittel verwendet, die zur Erzielung einer Trennwirkung zwischen Umformgut und Werkzeug dienen, den Werkzeugverschleiß verringern und zur Kühlung des Werkzeugs beitragen. Als Schmiermittel sind u.a. solche auf Wasserbasis bekannt.In die forgings, lubricants are used which serve to achieve a release effect between the material to be formed and the tool, reduce tool wear and help to cool the tool. As a lubricant, i.a. such water-based known.

Ein bereits vorgeschlagenes graphitfreies, wäßriges Schmiermittel enthält für die Warmumformung Salze der Fett- oder Naphthensäuren als Schmierstoff, Borate, Polyphosphate und polymere Verdickungsmittel.An already proposed graphite-free, aqueous lubricant contains for hot forming salts of fatty or naphthenic acids as a lubricant, borates, polyphosphates and polymeric thickeners.

Dieses Schmiermittel ist umweltfreundlich und hat prinzipiell gute umformtechnische Eigenschaften. Allerdings verändert sich nach seiner Herstellung relativ schnell seine Viskosität. Infolge dessen sind unter konstanten Beschichtungsbedingungen keine konstanten Schmiermittelschichtauflagen möglich. Daraus können sich Probleme hinsichtlich der Reproduzierbarkeit der Anwendungstechnologie und der Umformung ergeben, welche die Verfahrensökonomie ungünstig beeinflussen. Außerdem kann es bei diesem Schmiermittel unter ungünstigen Lagerbedingungen zu Absetzerscheinungen kommen. Bei kompliziert gestalteten Gesenken treten relativ starke Ablagerungen auf, die häufige Säuberungsarbeiten erforderlich machen bzw. die Maßhaltigkeit der Werkstücke beeinträchtigen. Hinzu kommt eine bei Gesenken ohne Auswerfer unbefriedigende Entformungswirkuna· Darüber hinaus ist eine Verbesserung der Schmierwirkung wünschenwert, insbesondere für schwierige Umformprozesse und komplizierte Werkstückformen.This lubricant is environmentally friendly and in principle has good forming properties. However, its viscosity changes relatively quickly after its production. As a result, under constant coating conditions, no constant lubricant layer deposits are possible. This can lead to problems with respect to the reproducibility of the application technology and the forming, which adversely affect the process economy. In addition, this lubricant may come under unfavorable storage conditions to settling. In complicated designed dies occur relatively heavy deposits, which require frequent cleaning work or affect the dimensional accuracy of the workpieces. In addition, an unsatisfactory Entformungswirkuna in dies without ejector · In addition, an improvement in the lubricity is desirable, especially for difficult forming processes and complicated workpiece shapes.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Voraussetzungen für eine Verbesserung der Gebrauchswerteigenschaften von graphitfreien, wäßrigen Schmiermitteln für die Warmumformung.The object of the invention is to provide conditions for improving the utility properties of graphite-free aqueous hot-stamping lubricants.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schmiermittel für die VVarmumformung metallischer Werkstoffe, bei dem in Wasser Persäuresalze (A), Alkali- oder Ammoniumborat (B), Alkali- oder Ammoniumphosphat (C) sowie eine polymere organische Verbindung enthalten sind, dahingehend zu verändern, daß sich dessen Viskosität und Lösungsstabilität während der Zeit der Lagerung und Anwendung nicht oder nicht wesentlich verändern und daß eine bessere Entformungswirkung erreicht wird, insbesondere für Gesenke ohne Auswerfer und bei solchen mit tiefer Gravur. Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Fettsäuresalze A zu 10 bis 96 Massenanteile in % aus Stearaten bestehen und daß zusätzlich (E) 0,01 bis 12 Massenanteile in % Sacharid, Oligosacharid und/oder Polysacharid sowie (F) 0,005 bis 8 Massenanteile in % in wäßriger Lösung bei einem pH-Wert größer 6,9 und bei Temperaturen kleiner 80°C entstandene Reaktionsprodukte der Komponenten A bis E enthalten sind. Die Summe der Komponenten A bis F ist dabei kleiner 25 Massenanteile in %.The invention has for its object to provide a lubricant for VVarmumformung metallic materials, in which peracid salts (A), alkali or ammonium borate (B), alkali metal or ammonium phosphate (C) and a polymeric organic compound are contained in water, to change it in that its viscosity and solution stability do not change or substantially change during the period of storage and use and that a better demoulding effect is achieved, in particular for dies without ejectors and those with deep engraving. This object is achieved according to the invention in that the fatty acid salts A to 10 to 96% by mass of stearates and that in addition (E) 0.01 to 12 parts by mass in% saccharide, oligosaccharide and / or polysaccharide and (F) 0.005 to 8 mass fractions in% in aqueous solution at a pH greater than 6.9 and at temperatures below 80 ° C resulting reaction products of components A to E are included. The sum of the components A to F is less than 25 mass fractions in%.

Vorzugsweise werden Fettsäuresalze A mit einem Stearatgehalt im Bereich von 40 bis 70 Massenanteile in % verwendet. Besonders geeignet sind Erdalkalifettsäuresalze. Der Vorzugsbereich für den Gehalt an der Komponente E beträgt erfindungsgemäß 0,1 bis 2 Massenanteile in %. Als Komponente E sind insbesondere Stärke, Natriumcarboxymethylzellulosn, Ethylzellulose und/oder Methylzellulose sowie deren Borsäureester enthalten. Der Vorzugsbereich für den Gehalt an Reaktionsprodukten F beträgt erfindungsgemäß 0,1 bis 2 Massenanteile in %. Als Reaktionsprodukte E können nach der Erfindung insbesondere enthalten sein:Preferably, fatty acid salts A are used with a stearate content in the range of 40 to 70% by weight in mass. Particularly suitable are alkaline earth fatty acid salts. The preferred range for the content of the component E according to the invention is 0.1 to 2 mass%. As component E are in particular starch, Natriumcarboxymethylzellulosn, ethyl cellulose and / or methyl cellulose and their boric acid esters. The preferred range for the content of reaction products F is according to the invention 0.1 to 2 parts by mass in%. The reaction products E according to the invention may contain in particular:

(FD Produkte von Reaktionen der Fettsäuresalze A mit dem Alkali-oder Ammoniumborat B in teilweiser nichtstöchiometrischer Zusammensetzung(FD products of reactions of fatty acid salts A with the alkali or ammonium borate B in partial non-stoichiometric composition

(F2) Produkte einer teil aisen oder vollständigen Hydrolyse von Natriumpolyphosphat C (F3) Produkte von Reaktionen der Fettsäuresalze A mit den Produkten F2(F2) Products of partial or complete hydrolysis of sodium polyphosphate C (F3) Products of reactions of fatty acid salts A with products F2

(F4) Produkte von Reaktionen des Alkali- oder Ammoniumborats B mit den Produkten F 2 (F5) Produkte von Reaktionen der Fettsäuresalze A mit den Produkten F4(F4) Products of reactions of the alkali or ammonium borate B with the products F 2 (F5) Products of reactions of the fatty acid salts A with the products F4

(F6) Produkte von Reaktionen der polymeren organischen Verbindung D mit den Produkten F2 (F7) Produkte von Reaktionen des Alkali- oder Ammoniumborats B mit der polymeren organischen Verbindung D (F8) Produkte von Reaktionen der Produkte F2 mit den Produkten F7 und(F6) Products of reactions of polymeric organic compound D with products F2 (F7) Products of reactions of alkali or ammonium borate B with polymeric organic compound D (F8) Products of reactions of products F2 with products F7 and

(F9) Produkte von Reaktionen des Alkali- oder Ammoniumborats B mit der Komponente E.(F9) products of reactions of the alkali or ammonium borate B with the component E.

Die Reaktionsprodukte können mittels einer separaten Reaktionsdurchführung oder unmittelbar während der Schmiermittelherstellung erzeugt werden.The reaction products can be produced by means of a separate reaction procedure or directly during the production of the lubricant.

Das erfindungsgemäße Schmiermittel zeichnet sich vor allem durch eine stabile Viskosität und eine hohe Treibwirkung aus. Das ermöglicht das Erzeugen konstanter Schmiermittelschichtauflagen und sichert auch bei Gesenken ohne Auswerfer die notwendige Entformung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Schmiermittel umformtechnisch höher belastbar ist, da die Reaktionsprodukte FaIs Hochdruckzusätze fungieren. Aufgrund seiner verbesserten Gebrauchseigenschaften ist das erfindungsgemäße Schmiermittel besonders für schwierige Umformprozesse und komplizierte Werkstückformen einsetzbar und ermöglicht eine Leistungssteigerung sowie Erhöhung der Erzeugnisqualität.The lubricant according to the invention is distinguished above all by a stable viscosity and a high blowing effect. This enables the creation of constant lubricant layer supports and ensures the necessary demoulding even for dies without ejectors. A further advantage is that the lubricant can be subjected to higher forming load, since the reaction products of the high pressure additives function. Due to its improved performance properties, the lubricant according to the invention can be used especially for difficult forming processes and complicated workpiece shapes, and enables an increase in performance as well as an increase in product quality.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das sich auf ein Schmiermittel für das Gesenkschmieden bezieht und bei dem in Wasser enthalten sind:The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment which relates to a lubricant for drop forging and in which water is present:

4,75 Massenanteile Caliumstearat (A)4.75 parts by weight of calcium stearate (A)

0,4 Massenanteile Natriumtetraborat (B)0.4 parts by mass of sodium tetraborate (B)

4,75 Massenanteile Natriumpolyphosphat (C)4.75 parts by weight of sodium polyphosphate (C)

0,05 Massenanteile Nonylphenolpolyethylenoxid-Addukt (D)0.05 part by mass nonylphenol polyethylene oxide adduct (D)

0,8 Massenanteile Natriumcarboxymethylzellulose (E) und0.8 parts by mass of sodium carboxymethylcellulose (E) and

0,6 Massenanteile Reaktionsprodukte (F), entstanden aus den Komponenten A bis E in wäßriger Lösung bei einem pH-Wert von 7 und einer Temperatur von 40°C.0.6 parts by mass of reaction products (F), formed from components A to E in aqueous solution at a pH of 7 and a temperature of 40 ° C.

Als Calciumstearat A ist solches verwendet, das einen Stearatgehalt von 60 Massenanteile in % besitzt.The calcium stearate A used is one which has a stearate content of 60% by mass.

Dieses Schmiermittel wird vor seinem Gebrauch unter Verwendung von Wasser im Verhältnis 1:3 verdünnt und kann dann vorzugsweise beim auswerterlosen Gesenkschmieden und beim Gesenkschmieden mit tiefen Gravuren angewandt werden.This lubricant is diluted 1: 3 before use using water, and is then preferably used in open-die forging and deep-die forging.

Claims

1. Lubricant for the hot forming of metallic materials, in which 0.25 to 10 mass% of fatty acid salts (A) in water, 0.05 to 3 mass% of alkali or ammonium borate (B), 0.05 to 8 mass% Alkali or ammonium phosphate (C) and 0.01 to 6 parts by mass in% of a polymeric organic compound (D), characterized in that the fatty acid A comprises 10 to 96% by mass of stearates and in that

(E) from 0.01 to 12% by weight of saccharide, oligosaccharide and / or polysaccharide and their boric acid esters