DD301767A7 - Method for cooling lubrication during cold forming - Google Patents

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DD301767A7 DD29524186A DD29524186A DD301767A7 DD 301767 A7 DD301767 A7 DD 301767A7 DD 29524186 A DD29524186 A DD 29524186A DD 29524186 A DD29524186 A DD 29524186A DD 301767 A7 DD301767 A7 DD 301767A7
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Peter Muller
Heinz Rudiger Vogel
Lubolz Eberhard
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Luebben Spreewerk Veb
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Abstract

Das Verfahren zum Kühlschmieren bei der Kaltumformung kommt auf dem Gebiet der Metallurgie bei der Kaltumformung metallischer Werkstoffe, etwa beim Abstreckziehen von Hülsen oder Näpfen, beim Ziehen von Draht, Rohren oder Profilen sowie zur Reibungsminderung beim Tiefziehen, zur Anwendung. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbesserung der Verfahrensökonomie durch Verringerung von Maschinenstillstandszeiten, sowie eine Verringerung des Umformwerkzeugverschleißes, bei gleichzeitiger wesentlicher Vereinfachung der Schmiermittelhandhabung anzustreben. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Kühlschmieren bei der Kaltumformung metallischer Werkstoffe unter Verwendung wäßriger Seifenlösungen, indem in der wäßrigen Seifenlösung Natriumseifen und Alkylphenolpolyethylenoxid-Addukte bei Temperaturen zwischen 20 und 90 Grad C, mit einem Seifengehalt zwischen 1,5 und 15 Masseanteilen in % und einem Verhältnis der Masseanteile Seife zu Alkylphenolpolyethylenoxid-Addukt von 1:2 bis 2:1 verwendet werden.The method of cold-working cold lubrication is used in the field of metallurgy in the cold working of metallic materials, such as ironing tubes or cups, drawing wire, tubes or profiles, and reducing friction during deep drawing. The aim and object of the invention is to seek to improve the process economy by reducing machine downtime, as well as reducing tool wear, while substantially simplifying lubricant handling. This object is achieved according to the invention with a method for cooling lubrication in the cold working of metallic materials using aqueous soap solutions by sodium soap and Alkylphenolpolyethylenoxid adducts at temperatures between 20 and 90 degrees C, with a soap content between 1.5 and 15 parts by weight in the aqueous soap solution % and a ratio of the weight percent soap to alkylphenol polyethylene oxide adduct of 1: 2 to 2: 1 are used.

Description

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Kühlschmieron bei der Kaltumformung metallischer Werkstoffe unter Verwendung wäßriger Seifenlösungon gelöst, indem in der wäßrigen Seifenlösung Natriumseifon und Alkyiphenolpolyethylenoxid-Addukto bei Temperaturen zwischen 20 und SO0C, >'orzugsweise zwischen 35 und 50°C, mit einem Seifengehalt zwischen 1,5 und 15 Masseanteilen in Prozent und einem Verhältnis der Masseanteile Seife zu Alkylphenolpolyethylonoxid-Addukt von 1 zu 2 bis 2 zu 1 verwendet werden. Dabei Können in der wäßrigen Seifenlösung zusätzlich wasserunlösliche Metallseifen, wie Calcium , Zink-, Eisen- oder Kuptdrseifon, verwendet worden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Kühlschmieren bei der Kaltumformung von blankem oder mit Schmiermittelträger versehenem metallischen Umformgut verwendet werden. Dabei kann zum Einstellen der Oberflächenqualität hinsichtlich der Rauhigkeit nach der Umformung das Kühlschmiermittel definiert temperiert verwendet werden. Bei einem Stearatgeha1· in der verwendeten Natriumseife von ca. 15 Masseanteilen in Prozent werden nach der Kaltumformung von phosphatieren Blechen oder anderon Teilen besonders matte Oberflächen erhalten, wenn die seifenhaltige Kühlschmierflüssigkeit bei Temperaturen zwischen 40 und 50°C verwendet wird. Zur optimalen Aus nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollte Natriumseife mit einem Mindeststearatgehalt von 13 Masseanteilen in Prozent verwendet werden.The object is achieved with a method for Kühlschmieron in the cold working of metallic materials using aqueous soap solution by in the aqueous soap solution Natriumseifon and Alkyiphenolpolyethylenoxid adduct at temperatures between 20 and SO 0 C, preferably between 35 and 50 ° C, with a soap content of between 1.5 and 15 percent by weight and a ratio of the weight percent soap to alkylphenol polyethylone oxide adduct of from 1 to 2 to 2 to 1. In addition, water-insoluble metal soaps, such as calcium, zinc, iron or Kuptdrseifon, may be used in the aqueous soap solution. The inventive method can be used for cooling lubrication in the cold forming of bare or provided with lubricant carrier metallic Umformgut. It can be used to set the surface quality in terms of roughness after forming the cooling lubricant defined tempered. In a Stearatgeha 1 in the sodium soap used of about 15 parts by mass in percent, particularly dull surfaces are obtained after the cold forming of phosphatized sheets or anderon parts when the soap-containing cooling lubricant liquid is used at temperatures between 40 and 50 ° C. For optimal use of the method according to the invention sodium soap should be used with a minimum stearate content of 13 parts by mass in percent.

AusführungsbelsploleAusführungsbelsplole

1. Für das mehrstufige Abstreckziehen von einsoitig geschlossenen Hülsen (Patronenhülsen) aus dem unlegierten Stahl der Marke CK15 in einer kontinuierlich arbeitenden Rotoranlage werden dieAusgangsronden gebeizt und phosphatiert.1. For multi-stage ironing of CK15 brand uncoated CK15 carbon steel cartridge cases in a continuously operating rotor system, the starting blanks are pickled and phosphated.

Das Abstreckziehen erfolgt in zwei Umformschritten, wobei in beiden Umformschritten das Umformgut, dip Umformwerkzeuge sowie die Manipuliereinrichtungen mit einer wäßrigen Seifenlos jng, die Natriumseife zu 3 Masseanteilen in Prozent enthält, bei einer Temperatur zwischen 35 und 45°C umspült wird. Der Gehalt an Alkylphonolpolvethylenoxid-Addukt in der wäßrigen Seifenlösung beträgt dabei 3 Masseanteile in Prozent.The ironing takes place in two forming steps, wherein in both forming steps the Umformgut, dip forming tools and the manipulation with an aqueous soap lot jng containing sodium soap to 3 parts by mass in percent, is washed at a temperature between 35 and 45 ° C. The content of Alkylphonolpolvethylenoxid adduct in the aqueous soap solution is 3 parts by weight in percent.

Gegonüber einer gleichen Seifenlösung ohne Zusatz von Alkylphenolpolyethylonoxid-Addukt ist die Schaumbildung soweit vermindert worden, daß ein störungsfreier Betrieb möglich ist. Des weiteren kann nach Maschinenstillstandszeiten, Betriebspausen und sonstigen Fällen des Stillstandes auch mit einer zunächst kalten Maschine dor Betrieb wieder aufgenommen werden, ohne daß die Maschine erst in einem zeitaufwendigen Verfahren, z. B. durch Besprühen mit Heißdampf, von erkaltetem gelierten Schmiermittel befreit werden muß. Ein Zusetzen der Schmiermittel führenden Rohrleitungen tritt nicht mehr auf. Aus dar Maschine wird weniger Schmiermittel in die unmittelbar nachfolgende Wärmebehandlungseinrichtung transportiert, wodurch die Oberflächenqualität der geglühten Teile verbessert wird. Ein wesentlicher Vorteil ist die vereinfachte Handhabung des Schmiermittels, das die Lagerung und der Transport des Schmiermittels zur jeweiligen Rotoranlage nicht mehr im erwähnten Zustand, sondern bei Raumtemperatur erfolgen kann.Gegonüber a same soap solution without the addition of Alkylphenolpolyethylonoxid adduct foaming has been reduced so far that a trouble-free operation is possible. Furthermore, after machine downtime, breaks and other cases of standstill with a first cold machine dor operation can be resumed without the machine until a time-consuming process, eg. B. by spraying with superheated steam, must be freed from cooled gelled lubricant. Clogging of the lubricant-carrying pipelines no longer occurs. Less lubricant is transported from the machine to the immediately following heat treatment equipment, thereby improving the surface quality of the annealed parts. A significant advantage is the simplified handling of the lubricant that the storage and transport of the lubricant to the respective rotor system can no longer be in the mentioned state, but at room temperature.

2. Das Naßziehen von Drähten aus unlegiertem Stahl der Marke CK15 von 0,6mm Ausgangsdurchmesser in mehreren Ziehstufan an 0,15mm Enddurchmesser erfolgt ohne vorheriges Auftragen eines Schmiermittelträgers in einer Mehrfachnaßziehmaschine unter Verwendung einer wäßrigen Seifenlösung mit einem Natriumseifengehalt zu 5 Masseameilen in Prozent und einem Gehalt an Alkylphenolpolyethylenoxid-Addukt 2U 5 Masseanteilen in Prozent. Das Schmiermittel wird bei Raumtemperatur verwendet. Gegenüber einer üblicherweise verwendeten, bei Raumtemperatur noch flüssigen Natriumseifenlösung mit 0,5 Masseantoilen in Prozent ist die Schmierwirkung bedeutend verbessert, wodurch die Lebensdauer der Ziehwerkzeuge um das 2,5fache, die Ziehkräfte und der Energievorbrauch um 8% vorringert werden konnte.2. The wet drawing of CK15 brand carbon steel wires of 0.6mm starting diameter in several drawing stages to 0.15mm final diameter is carried out without previously applying a lubricant carrier in a multi-wet machine using an aqueous soap solution having a sodium soap content of 5 mass parts in% and a content to alkylphenol polyethylene oxide adduct 2U 5 parts by weight in percent. The lubricant is used at room temperature. Compared with a commonly used, at room temperature still liquid sodium soap solution with 0.5 Masseantoilen in percent, the lubricity significantly improved, whereby the life of the drawing tools by 2.5 times, the pulling forces and energy consumption could be advanced by 8%.

3. Gleiche Vorteile wie im Beispiel 2 werden beim Naßziehen von Drähten aus dem unlegierten Kohlenstoffstahl der Marke M 55 von 1,6mm Ausgangsdurchmesser an den Enddurchmesser 0,3mm auf einer Mehrfachnaßziehmaschine erhalten, wobei vor dem Ziehen die Drähte durch Phosphatieren mit einer Schmiermittelträgerschicht versehen wurden. Das Ziehen erfolgte mit einer Seifenlösung mit einem Natriumseifengehalt zu 3 Masseanteilen in Prozent und einem Gehalt an Alkylphenolpolyethylenoxid-Addukt zu 6 Masseanteilen in Prozent bei einer Temperatur von 25 bis 350C.3. Same advantages as in Example 2 are obtained in the wet drawing of wires of carbon steel brand M 55 of 1.6mm starting diameter to the final diameter of 0.3mm on a Mehrfachnaßziehmaschine, wherein the wires were provided by phosphating with a lubricant carrier layer prior to drawing , The drawing was carried out with a soap solution having a sodium soap content of 3 parts by weight in percent and a content of alkylphenol polyethylene oxide adduct of 6 parts by weight in percent at a temperature of 25 to 35 ° C.

Claims (3)

1. Verfahren zum Kühlschmieren metallischer Werkstoffe unter Verwendung wäßriger Seifenlösungen, gekennzeichnet dadurch, daß in der wäßrigen Seifenlösung Natriumseifen und Alkvlphenolpolyethylenoxid-Addukte bei Temperaturen zwischen 20 und 900C, vorzugsweise zwischen 35 und 500C, mit einem Natriumseifengehalt von 1,5 bis 15 Massoanteilen in Prozent und einem Verhältnis der Masseanteile Natriumseife zu Alkylphenolpolyethylenoxid-Addukte von 1:2 bis 2:1 verwendet werden.1. A method for cooling lubricating metallic materials using aqueous soap solutions, characterized in that in the aqueous soap solution sodium soaps and Alkvlphenolpolyethylenoxid adducts at temperatures between 20 and 90 0 C, preferably between 35 and 50 0 C, with a sodium soap content of 1.5 to 15 mass percentages and a ratio of the mass proportions of sodium soap to alkylphenol polyethylene oxide adducts of 1: 2 to 2: 1 are used. 2. Verfahren nac.'i Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in der wäßrigen Seifenlösung zusätzlich wasserunlösliche Metallseifen, vorzugsweise Calcium-, und/oder Zink-, und/oder Eisen- und/oder Kupferseifen, verwendet werden.2. Method nac.'i claim 1, characterized in that in the aqueous soap solution additionally water-insoluble metal soaps, preferably calcium, and / or zinc, and / or iron and / or copper soaps are used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Natriumseifen mit einem Mindeststearatgehalt von 13 Masseanteilen in Prozent verwendet werden.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the sodium soaps are used with a Mindeststearatgehalt of 13 parts by mass in percent. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung bezieht sich £ uf das Gebiet der Metallurgie und ist anwendbar bei der Kaltumformung metallischer Werkstoffe, insbesondere beim Abstreckziehen von Hülsen, Näpfen oder Normteilen, beim Zielten von Draht, Rohron, Profilen und Blechen, beim Tiefziehen und zur Verminderung der Reibung von sich pressend reibenden Teilen. Das Verfahren kann bei der Kaltumformung angewendet werden, btii der das metallische Umformgut vor der ein- bis mehrstiifigon Kaltumformung entweder ohne od?r mit Schmiermittelträger versehen ist.The invention relates to the field of metallurgy and is applicable to the cold working of metallic materials, in particular in the ironing of sleeves, cups or standard parts, in the aiming of wire, pipe, profiles and sheets, in deep drawing and to reduce the friction of itself rubbing parts. The method can be used in cold forming, btii the metallic material to be formed before the one to mehrstiifigon cold forming either without od or with lubricant carrier is provided. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Bei der Kaltumformung metallischer Werkstoffe, wie dem Abstreckziehen von z.B. Hülsen, Näpfen oder Normteilen, dem Tiefziehen oder dem Ziehen von Drähten, Rohren und Profilen werden, wenn z. B. mehrere Umformschritte in rascher Folge aufeinanderfolgen oder st .iwere Umformarbeiten durchgeführt werden, Naßschmiermittei verwendet, die neben einem Schmier- auch einen Kühleffekt ausüben. Bei leichten Umformarbeiten wird dabei das Umformgut vielfach ohne Verwendung eines Schmiermittelträgers, bei schweren Umformprozessen, insbesondere bei unlegierten und legierten Stählen nach Aufbringen eines Schmiermittelträgers in einer oder mehreren hintereinanderfolgenden Stufen umgeformt. Die ein- oder mehrstufige Umformung erfolgt unter Verwendung wäßriger Seifenlösungen. In der Regel werden die wäßrigen Lösungen der Kaliseifen verwendet, die auch bei Zimmertemperatur dünnflüssig sind. Sie besitzen jedoch den Nachteil, daß ihre Schmierwirkung die der Natriumseifen nicht erreicht. Außerdem zeigen sie beim praktischen Einsatz starke Schaumbildung, besonders dann, wenn sie konzentrierter eingesetzt werden. Deshalb können sie zur Verbesserung der Schmierwirkung nicht konzentrierter eingesetzt werden. Für Kaltumformverfahren mit hohen Umformgraden oder der Kaltumformung höherfester oder hochfester Werkstoffe scheiden sie deshalb als Schmiermittel aus. In diesen Fällen werden die wäßrigen Lösungen der Natriumseifen eingesetzt. Neben dem bekannten Nachteil der Schaumbildung, die zu Betriebsstörungen führen kann, haftet den Natriumseifenlösungen der entscheidende Mangel an, daß sie oberhalb einer Konzentration von 0,5 Masseanteilen in Prozent bei Raumtemperatur zu einem festen Gel erstarren, wodurch ernsthafte Produktionsausfälle infolge Verstopfung der Rohrleitungen eintreten können. Bei Konzentrationen unterhalb 0,5 Masseanteilen in Prozent läßt die Schmierwirkung stark zu wünschen übrig. Die wäßrigen Natriumseifenlösungen werden deshalb bei starken Umformarbeiten mitunter in einer Konzentration von etwa 2 Masseanteilen in Prozent bei einer Temperatur von 40 bis 60cC zum Schmieren eingesetzt. Nachteilig ist, daß diese Schmierflüssigkeiten stark schäumen. Übliche Entschäumerzusätze können nicht eingesetzt werden, da sie die Reaktion der Seife mit dem Schmiermittelträger stören und die Schmierwirkung herabsetzen. Erwähnte Natriumseifenschmierflüssigkeiten verkleben kalte Maschinenteile infolge Gnlbildung und führen beispielsweise zum Ausfall beweglicher Manipulatoren und Übergabestationen. Infolge der Dickflüssigkeit solcher Lösungen stellt sich ein nachteilig hoher Schmiermittelaustreg ein, der z. B. bei unmittelbar ohne Zwischenreinigung erfolgenden Glühungen der gezogenen Teile, wie Ronden und Hülsen, zu starken Oberflächenverunreinigungen führt.When cold forming metallic materials, such as the ironing of, for example, sleeves, cups or standard parts, deep drawing or pulling wires, pipes and profiles, if z. B. successive forming steps in rapid succession or st .iwere Umformarbeiten be performed, Naßschmiermittei used, which exert a cooling and a cooling effect in addition. In light forming work while the Umformgut is often converted without the use of a lubricant carrier, in heavy forming processes, especially in unalloyed and alloyed steels after applying a lubricant carrier in one or more successive stages. The single or multi-stage transformation takes place using aqueous soap solutions. In general, the aqueous solutions of potash soaps are used, which are thin even at room temperature. However, they have the disadvantage that their lubricating effect does not reach that of sodium soaps. In addition, they show strong foaming in practical use, especially when they are used more concentrated. Therefore, they can not be used more concentrated to improve the lubricating effect. For cold forming processes with high degrees of deformation or the cold forming of high-strength or high-strength materials, they are therefore eliminated as lubricants. In these cases, the aqueous solutions of sodium soaps are used. In addition to the well-known disadvantage of foaming, which can lead to malfunctions, the sodium soap solutions have the crucial deficiency that they solidify above a concentration of 0.5 parts by mass in percent at room temperature to a solid gel, which serious production losses due to blockage of the pipes can occur , At concentrations below 0.5 parts by weight in percent, the lubricating effect leaves much to be desired. The aqueous sodium soap solutions are therefore used in heavy forming work sometimes in a concentration of about 2 parts by weight in percent at a temperature of 40 to 60 c C for lubricating. The disadvantage is that these lubricating liquids foam heavily. Conventional defoamer additives can not be used because they interfere with the reaction of the soap with the lubricant carrier and reduce the lubricating effect. Mentioned sodium soap lubricating liquids stick cold machine parts due to Gnlbildung and lead for example to the failure of moving manipulators and transfer stations. As a result of the thick liquid of such solutions, a disadvantageously high Schmieraustreg sets, the z. B. leads in direct without intermediate cleaning annealing of the drawn parts, such as blanks and sleeves, to strong surface contamination. Ziel der ErfindungObject of the invention Das Ziel der Erfindung besteht in der Verbesserung der Verfahrensökonomie durch Verringerung der Maschinenstillstandszeiten, Vereinfachung der Schmiermittelhandhabung und des Schmiermittoltransportos in Rohrleitungen bei gleichzeitig verringertem Umformwerkzeugverschleiß.The object of the invention is to improve process economics by reducing machine downtime, simplifying lubricant handling, and lubricating transport in piping while reducing forming tool wear. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kühlschmieren bei der Kaltumformung metallischer Werkstoffe so zu gestalten, daß zur Verbesserung der Schmierwirkung der wäßrigen Seifenlösungen der Gehalt an Natriumseifen über das übliche hinaus gesteigert werden kann und gleichzeitig die Schaumbildung sowie der Schmiermittelaustrag vermindert und die Gelbildung bei Raumtemperatur verhindert wird.The invention has for its object to make a method for cooling lubrication in the cold forming of metallic materials so that the content of sodium soaps can be increased beyond the usual addition to improve the lubricity of the aqueous soap solutions and simultaneously reduces the foaming and the lubricant discharge and gelation is prevented at room temperature.
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