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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Blechteils, insbesondere eines Blechteils für eine Haushaltsgeschirrspülmaschine aus einem Rohling durch Umformen mit Hilfe eines Umformwerkzeugs, bei welchem vor dem vor der Umformung zumindest auf einem von zwei bei der Umformung miteinander in Berührung tretenden Flächenbereichen des Rohlings und des Umformwerkzeugs eine ein polares Schmiermittel enthaltende wässrige Zubereitung auf den wenigstens einen Flächenbereich aufgebracht und getrocknet wird, wobei sich eine an dem Flächenbereich haftende Schmiermittelschicht bildet.
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Die Druckschrift
DE 102 56 639 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Metallblechs oder Metallblechzuschnitts. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Aufbringen einer Lösung, enthaltend einen organischen Phosphorsäureester, auf die Ober- und/oder Unterseite des Blechs und Aufbringen eines Schmiermittels auf das so beschichtete Blech. Die aufzubringende Lösung kann den organischen Phosphorsäureester in einer Konzentration von 0,1 bis 15 Gewichtsprozent, insbesondere von 3 bis 8 Gewichtsprozent, enthalten und/oder der pH der Phosphorsäureester enthaltenden Lösung kann auf einen Wert von 6,5 bis 11, insbesondere von 7,5 bis 9,5, eingestellt werden. Weiterhin offenbart diese Druckschrift ein Metallblech oder einen Metallblechzuschnitt mit einer Beschichtung aus Schmierstoff, insbesondere aus einem Korrosionsschutzöl, Pre-Lube und/oder Dry-Lube, wobei das Metallblech oder der Metallblechzuschnitt eine Schicht umfasst, welche durch Aufbringen einer einen organischen Phosphorsäureester enthaltenden Lösung auf die metallische Oberfläche des Blechs gebildet ist. Ferner offenbart diese Druckschrift eine Verwendung einer Lösung, enthaltend einen organischen Phosphorsäureester, zur Behandlung von Metalloberflächen.
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Die Druckschrift
WO 97/12951 A1 offenbart einen Metallbearbeitungsprozess, umfassend folgende Schritte: Kontaktieren eines metallischen Werkstücks mit einem Werkzeug zum mechanischen Formen des Werkstücks, Aufbringen einer mechanischen Kraft auf das Werkstück mit dem Werkzeug und Zuführen einer wässrigen Fluidzusammensetzung mit einem alkalischen pH an die Grenzfläche zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug. Die Fluidzusammensetzung umfasst Wasser, mindestens 1,0 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtflüssigkeit, einer Fettsäure, ein schwefelhaltiges Öl mit Schwefel-Schwefel-Bindungen, mindestens 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtflüssigkeit, eines Oxyethylen/Oxypropylen-Blocks oder statistisches Copolymer mit mindestens einer terminalen Hydroxylgruppe und einem durchschnittlichen Molekulargewicht von etwa 1.000 bis 8.000 und gegebenenfalls einem organischen Phosphatester, wobei die wässrige Fluidzusammensetzung mindestens 0,4 Gewichtsprozent chemisch gebundenen Schwefel enthält, bezogen auf die Gesamtflüssigkeit.
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Hier sind vor allem der Spülbehälter und die Spülbehälter verschließende Türe zu nennen. Bei einem solchen Verfahren wird ausgehend von einem Rohling das Blechteil durch gegebenenfalls mehrere Umformschritte erzeugt. Als Umformverfahren die hier in Frage kommen sind zum Beispiel das Tiefziehen oder das Expandieren von Blechteilen, insbesondere Blech-Hohlkörpern, zu nennen. Bei diesen Verfahren werden die während des Umformvorgangs miteinander in Berührung stehenden Flächenbereiche des Rohlings und des Umformwerkzeugs mit einer reibungsvermindernden Schmiermittelschicht versehen, um zum Beispiel Risse in der Blechoberfläche und/oder Einschnürungen des Blechmaterials während des Umformvorgangs zu vermeiden. Üblicherweise werden die Schmiermittel auf einen Flächenbereich des Rohlings und/oder des Umformwerkzeugs aufgebracht, beispielsweise aufgestrichen oder aufgesprüht. Um eine solches Aufbringen zu ermöglichen, müssen die Schmiermittel eine entsprechende Konsistenz bzw. Viskosität aufweisen, das heißt sie müssen sich in einer mehr oder weniger fließfähigen Form befinden. Dies hat wiederum den Nachteil, dass die Schmiermittel beim Umformprozess von den jeweiligen Flächenbereichen verdrängt werden, wobei dann die Gefahr besteht, dass der „Schmierfilm“ an manchen Stellen nicht mehr mit ausreichender Dicke oder gar nicht mehr vorhanden ist, und an anderen Stellen wiederum sich Schmiermittel anhäuft, was den Umformprozess stören kann und außerdem zu einem unnötigen Verbrauch an Schmiermittel führt. Die geschilderte Verdrängung der Schmiermittel ist dabei auch dem Umstand geschuldet, dass viele Schmiermittel nicht gut an den metallischen Oberflächen von Rohlingen und Umformwerkzeugen haften. Ein weiterer Nachteil der bisherigen Vorgehensweise ist schließlich, dass die Schmiermittel nicht zuletzt wegen der oft zu großen Menge, mit der sie aufgetragen werden und auch aufgrund ihrer öligen oder fettigen Konsistenz vor der Weiterverarbeitung der Blechteile mit hohem Aufwand an Personal, Apparaturen und Energie wieder entfernt und umweltverträglich entsorgt werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Blechteils aus einem Rohling durch Umformen mit Hilfe eines Umformwerkzeugs bereitzustellen, welches insbesondere für die Massenfertigung tauglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst bei welchem vor der Umformung auf wenigstens einem von zwei bei der Umformung miteinander in Berührung tretenden Flächenbereichen des Rohlings und des Werkzeugs eine Schicht aus einem polaren Schmiermittel erzeugt wird, indem eine das Schmiermittel enthaltende lösemittelbasierte, vorzugsweise wässrige, Zubereitung auf den wenigstens einen Flächenbereich aufgebracht und getrocknet wird, wobei sich durch den Wasserentzug eine an dem Flächenbereich haftende Schmiermittelschicht bildet. Das Schmiermittel enthält wenigstens einen sulfurierten Kohlenwasserstoff, einen Ester einer anorganischen Säure und ein Dicyclohexylamin als Additiv und die sich bildende Schmiermittelschicht weist folgende Zusammensetzung - bezogen auf die Trockenmasse - auf: 4 % bis 88 %, vorzugsweise 31 % bis 83 %, sulfurierter Kohlenwasserstoff, 4 % bis 83 %, vorzugsweise 6 % bis 45 %, Ester einer anorganischen Säure, und 4 % bis 86 %, vorzugsweise 6 % bis 50 %, Additiv.
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Dadurch, dass das Schmiermittel in Form einer wässrigen Zubereitung, also in einer wässrigen Mischung zum Beispiel in Form einer Lösung oder einer Emulsion, auf einen Flächenbereich aufgebracht wird, lässt sich zunächst mit einfachen Mitteln, etwa mit Hilfe von Düsen, ein relativ gleichmäßiger Film der Zubereitung erzeugen. Durch eine sich anschließende Trocknung, insbesondere bei erhöhter Temperatur zum Beispiel unter Zuhilfenahme eines Heißluftgebläses, lässt sich dann auf einfache Weise und in kurzer Zeit eine Schmiermittelschicht in einem Nanometerbereich erzeugen. Die Trocknung erfolgt insbesondere so, dass die Schmiermittelschicht kein Wasser mehr oder allenfalls eine Restfeuchte von maximal 5 % enthält. Ein auf diese Weise erzeugter Schmiermittelfilm enthält die vorgenannten Bestandteile.
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Es wird also erfindungsgemäß ein polares Schmiermittel verwendet, welches wenigstens einen sulfurierten Kohlenstoff, insbesondere ein Petroleumsulfonat/Petroleumsulfonat-Salz (CAS Nr. 68608-26-4) und einen Ester einer anorganischen Säure, insbesondere Phosphorsäure, enthält, wobei eine Mischung beider Substanzen eine gegenüber den einzelnen Substanzen verbesserte Schmierwirkung und Haftfähigkeit an der Metalloberfläche eines Blechteils aufweist. Als Phosphorsäureester wird bevorzugt Poly(oxy-1.2-ethandiyl)-alpha-(dodecylphenyl)-omega-hydroxyphosphat (CAS Nr. 39464-67-0) eingesetzt.
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Dem erfindungsgemäßen Schmiermittel ist mindestens ein Additiv zugesetzt, wie etwa das von Kühlschmierstoffen her bekannte Dicyclohexylamin (CAS Nr. 101-83-7e) und/oder Konservierungsmittel wie beispielsweise Orthophenylphenol (CAS Nr. 90-43-7). Das Dicyclohexylamin weist nach durchgeführten Tests anscheinend in vorteilhafter Weise multiple Eigenschaften auf: Als Partner von Fettsäuren wirkt es emulgierend, es zeigt schwache korrosionshemmende Eigenschaften und wirkt auch antibakteriell.
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Wenn hier von einem Schmiermittel gesprochen wird, so ist darunter ein einzelner Schmierstoff oder eine Mischung mehrerer Schmierstoffe zu verstehen. Ein polares, vorzugsweise synthetisches, Schmiermittel der hier in Rede stehenden Art enthält somit als schmierend wirkende Komponente wenigstens einen Schmierstoff mit Atomen, welche gegenüber Kohlenstoff eine größere Elektronegativität aufweisen, das heißt Atome, die in dem Periodensystem der Elemente links vom Kohlenstoff stehen. Beispiele solcher Atome sind Sauerstoff-, Stickstoff- und Schwefelatome. Als Beispiele für aus mehreren Atomen bestehende polare Gruppen sind etwa Ester- oder Carbonsäure-Gruppen zu nennen. Unpolare Schmierstoffe, wie etwa Mineralöle, sind in dem Schmiermittel nicht oder allenfalls in Mengen von weniger als 5 % vorhanden, so dass dadurch weder deren polarer Charakter noch deren Eigenschaftsprofil wesentlich verändert werden.
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Durch das vorgeschlagen Verfahren lässt sich auf einfache Weise eine sehr dünne Schmiermittelschicht erzeugen. Da nicht das Schmiermittel alleine, sondern zunächst eine dieses enthaltende wässrige Zubereitung auf einen Flächenbereich aufgebracht wird, weist der sich dabei bildende Film der Zubereitung je nach Wassergehalt der Zubereitung eine Dicke auf, welche ein Vielfaches der späteren - getrockneten - Schmiermittelschicht beträgt. Dies bedeutet, dass sich Dickentoleranzen des anfänglichen Films nur mit einem Bruchteil bei der späteren, durch Wasserentzug entstandenen Schmiermittelschicht auswirken. Dadurch, dass ein polares Schmiermittel verwendet wird, haftet dieses besser an der metallischen Oberfläche des Rohlings, den Umformwerkzeugen und/oder dem aus dem Rohling entstandenen Blechteil. Es wird also eine extrem dünne, in einem Nanometerbereich liegende Schmiermittelschicht erhalten, welche vollständig oder zumindest zum großen Teil aus dem oder den Schmierstoffen besteht und daher - im Gegensatz zu etwa wässrigen Schmiermittelemulsionen eine höhere Konzentration an Schmiermittel aufweist, da das Lösemittel beziehungsweise das Wasser der Zubereitung beim vorgeschlagenen Verfahren entfernt werden kann. Das Schmiermittel lässt sich auf einfache Weise als wässrige Zubereitung in Form einer Emulsion oder Lösung etwa durch Sprühen oder Streichen auf die jeweiligen Flächenbereiche des Rohlings und/oder des mit diesem zusammenwirkenden Werkzeugs aufbringen. Durch die anschließende Trocknung wird die so erzeugte Schicht durch Wasserverdunstung auf einen Bruchteil ihrer ursprünglichen Stärke reduziert. Wenn man das für die Herstellung der Zubereitung erforderliche, kostenmäßig kaum ins Gewicht fallende Wasser, welches einen Anteil zum Beispiel von 80 % oder mehr an der Zubereitung hat, außer Acht lässt, wird somit nur eine geringere Menge an Schmiermittel verbraucht als dies bei einer nichtwässrigen Zubereitung des Schmiermittels der Fall wäre. Der derart bewirkte Nano-Schmiermittelfilm ist insbesondere für die Massenfertigung von Blechteilen tauglich.
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Eine erfindungsgemäße Schmiermittelschicht gewährleistet eine mit Schmiermitteln auf Mineralölbasis vergleichbare oder sogar bessere Schmierwirkung während einer Umformung eines Rohlings zu einem Blechteil, so dass die Gefahr der Bildung von Rissen und/oder Einschnürungen in dem Blechteil verringert ist.
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Die Schmiermittelschichten haften aufgrund ihres polaren Charakters fest an den Blechteiloberflächen und werden aus diesem Grund und wegen ihrer geringen Schichtdicke beim Umformprozess durch Relativbewegungen zwischen Rohling und Blechteil nicht oder nur in geringem Ausmaß verändert, so dass die einmal eingestellte anfänglich Schichtdicke auch im Falle mehrere Umformschritte im Wesentlichen erhalten bleibt.
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Überraschend war, dass sich an einem mit der Schmiermittelschicht versehenen Blechteil problemlos Bauteile anschweißen lassen. Scheinbar bilden sich aufgrund der nur geringen Mengen an Schmiermittel entsprechend geringe Mengen an Crackprodukten, welche sich beispielsweise auf Schweißelektroden abscheiden und diese unbrauchbar machen können. Vorzugsweise wird bei der Herstellung eines Spülbehälters für eine Geschirrspülmaschine an diesem beispielsweise in dem Bereich seiner Beladeöffnung außenseitig eine Versteifungsstruktur, insbesondere ein Versteifungsrahmen mit Hilfe einer Verschweißung fixiert. Während bisher die Spülbehälter einem aufwändigen Waschvorgang unterzogen werden mussten, kann dieser nunmehr entfallen, was eine Einsparung an Kosten und Raum, welcher für andere Zwecke genutzt werden kann, bedeutet.
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Auch bei der Fixierung von Bauteilen an einem Blechteil durch Kleben können Schmiermittelschichten, insbesondere solche auf Mineralölbasis, welche Festigkeit der Klebung verringern oder eine Verklebung verhindern. An der Außenseite von Spülbehältern werden häufig zur Entdröhnung und/oder zur Wärmedämmung Materialschichten, wie zum Beispiel Bitumenmatten, geklebt. Derartige Maßnahmen sind nun ohne vorheriges Entfernen der Schmiermittelschicht möglich, was auf den polaren Charakter der Schmiermittelschicht zurückzuführen sein dürfte. Überraschenderweise ist die Festigkeit der Verklebung besser als wenn das Bauteil auf die blanke Blechoberfläche geklebt wird. Denkbar ist es daher, eine Schmiermittelschicht der in Rede stehenden Art unabhängig von dem vorausgehenden Herstellungsverfahren eines Blechteils oder sonstigen Bauteils nur zu dem Grund aufzubringen, welche Festigkeit einer Klebeverbindung, etwa im Falle der an einem Spülbehälter einer Geschirrspülmaschine zu fixierenden genannten Materialschichten zu erhöhen.
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Ein schon angesprochener Vorteil ist die für eine problemlose Umformung erforderliche geringe Menge an Schmiermittel, wobei bereits eine Schmiermittelschicht ausreichend ist, die bevorzugt eine Dicke von 0,1 µm bis 0,5 µm, vorzugsweise von 0,1 µm bis 0,3 µm, aufweist.
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Ein Verfahren der oben beschriebenen Art ist besonders geeignet zur Herstellung von Blechteilen aus CrNi- oder Cr-Stahl und wird daher in vorteilhafter Weise für Blechteile von Geschirrspülmaschinen, etwa für den oben genannten Spülbehälter und/oder für eine dessen Beschickungsöffnung verschließenden Türe, insbesondere für die Innenverkleidung einer den Spülbehälter verschließenden Gerätetüre anwenden. Dabei ist eine solche Blechteile enthaltende Geschirrspülmaschine für sich gesehen erfinderisch. Ein Blechteil, wie etwa der Spülbehälter, weist dabei einen mit einer Schmiermittelschicht der oben beschriebenen Art versehenen Flächenbereich auf. Auf diesen kann in vorteilhafter Weise gegebenenfalls ein Bauteil, insbesondere eine Dämm- und/oder Entdröhnzwecken dienende Materialschicht geklebt ist.
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Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können dabei - außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
- 1 einen als Ronde beziehungsweise Zylindermantel ausgestalteten Rohling für die Herstellung eines Spülbehälters;
- 2 eine schematische Darstellung, welche das Besprühen des Zylindermantels mit einer wässrigen, ein Schmiermittel enthaltenen Zubereitung zeigt;
- 3 einen Schnitt entsprechend Linie III - III in 2;
- 4 eine die Weiterverarbeitung einer mit einer Schmiermittelschicht versehenen Zylindermantels in schematischer Darstellung;
- 5 das Ergebnis der in 4 angedeuteten Umformung, einen Spülbehälter in einem Vorfertigungszustand;
- 6 einen Schnitt entsprechend der Linie VI - VI in 5 durch einen Bereich eines Spülbehälters, welcher außenseitig mit einer Bitumenmatte versehen ist;
- 7 einen Spülbehälter einer Haushaltsgeschirrspülmaschine;
- 8 ein Diagramm, welches die Ergebnisse eines Vergleichsversuchs zeigt; und
- 9 eine Apparatur zur Durchführung von Tiefziehversuchen mit herkömmlichem Mineralöl und mit einer erfindungsgemäßen Schmiermittelschicht.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 9 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Zur Herstellung eines Spülbehälters 1 (7) für eine Geschirrspülmaschine als Beispiel eines Blechteils, genauer gesagt, für die aus einer Deckenwand 2, einer Bodenwand 3 und zwei Seitenwänden 4 bestehende kastenförmige Zarge 5 (5), welche später durch Verschluss ihrer rückseitigen Öffnung mit einer Rückwand (nicht gezeigt) zum Spülbehälter komplettiert wird, wird von einem zylinderförmigen Rohling 6, einer sogenannten Ronde, das heißt einem Kreiszylindermantel ausgegangen. Bevor eine Umformung an dem Rohling 6 vorgenommen wird, wird dessen Innenseite 7 und dessen Außenseite 8 mit einer Schmiermittelschicht 9 (3 und 6) versehen. Eine solche Schmiermittelschicht 9' (4) erhalten auch die später noch beschriebenen Werkzeuge zur Umformung des Rohlings 6. Auf die genannten Seiten, das heißt die Innenfläche und Außenfläche des Rohlings 6 wird eine wässrige, ein polares Schmiermittel enthaltende Zubereitung aufgebracht, was beispielsweise mit Hilfe von Sprühelementen, etwa Düsen 10a, 10b mit einem Düsendurchmesser etwa von 0,8 mm bis 1,0 mm, erfolgen kann. Im Falle von Düsen wird zweckmäßigerweise so vorgegangen, dass auf diametral gegenüberliegenden Seiten zwei Düsen 10a und zentral innerhalb des Rohlings zwei weitere Düsen 10b angeordnet werden, wobei letztere mit Hilfe einer Zuführleitung 11 mit wässriger Zubereitung beschickt werden. Die Sprühachse 13 der Düsen 10a, 10b verläuft jeweils auf einer gedachten Linie, welche die Mittellängsachse 15 des Rohlings 6 schneidet. Die Düsen 10a, 10b sind von der Innenseite 7 und der Außenseite 8 jeweils so weit entfernt, dass der von den Düsen 10a, 10b erzeugte Sprühkegel 16 jeweils ein etwa gleiches Flächenareal auf den genannten Seiten abdeckt. Ziel ist es, auf der Innenseite 7 und Außenseite 8 des Rohlings 6 mit der aufgesprühten wässrigen Zubereitung einen möglichst gleichmäßigen Film 17 zu erreichen. Beispielsweise wird eine wässrige Zubereitung verwendet, welche 20 % Schmiermittel und 80 % Wasser enthält. Das Schmiermittel beziehungsweise die später auf dem Rohling 6 entstehende Schmiermittelschicht 9 setzt sich zum Beispiel aus 70 % Petroleumsulfonat-Natriumsalz, 25,5 % Poly(oxy-1.2-ethandiyl)-α-(dodecylphenyl)-Ω-hydroxyphosphat, 4 % Dicyclohexylamin und 0,5 % Orthophenylphenol (Konservierungsmittel) zusammen. Die Dicke 18 eines mit dieser wässrigen Zubereitung erzeugten Films 17 liegt zum Beispiel in dem Bereich von ein 0,1 µm bis 0,5 µm. Um den Film 17 mit einer gleichmäßigen Dicke 18 auf einfacher Weise erzeugen zu können, ist vorgesehen, dass der Rohling 6 gegenüber den stationär angeordneten Sprühdüsen 10a, 10b bewegt, nämlich in Richtung des Pfeiles 19 in 2 oder in der Gegenrichtung gedreht wird. Durch eine geeignete Wahl der Rotationgeschwindigkeit lässt sich die jeweilige Schichtdicke relativ genau einstellen. Die Rotation kann beispielsweise so erfolgen, dass der Rohling 6 zunächst um 180° in eine Drehrichtung (beispielsweise Pfeil 19) um seine Zentralachse beziehungsweise Mittellängsachse 15 und sodann wieder um 180° zurückgedreht wird, wobei diese Bewegungsabfolge mehrmals durchlaufen werden kann. Weiterhin kann so vorgegangen werden, dass zunächst die in 1 vordere Hälfte 20 des Rohlings 6 mit einem Film 17 versehen wird, und dann die Düsen 10a, 10b in Richtung des Pfeil 24 ( 1) so verschoben werden, dass die Düsen 10a, 10b nun die hintere Hälfte 23 des Rohling 6 beaufschlagen.
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Nachdem der Film 17 in der gewünschten Schichtstärke erzeugt worden ist, wird er gegebenenfalls unter Anwendung erhöhter, also oberhalb Raumtemperatur liegender Temperatur, beispielsweise mit Hilfe eines Gebläses, getrocknet. Dabei wird dem Film 17 das Wasser vollständig entzogen oder zumindest soweit, dass eine nicht ins Gewicht fallende Restfeuchte beispielsweise von maximal 5 % zurückbleibt. Nach dem Trocknen verbleibt auf dem Rohling 6 eine Schmiermittelschicht zurück, welche vorzugsweise eine Dicke 25 von 0,1 µm bis 0,5 µm, vorzugsweise von 0,1 µm bis 0,3 µm, aufweist.
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Die Verformung des zunächst zylinderförmigen Rohlings 6 geschieht mit Hilfe eines Expanderwerkzeugs 26 als Umformwerkzeug, von dem in 4 in schematisierter Form ein Ausschnitt dargestellt ist, in mehreren Schritten. Das Expanderwerkzeug 26 weist einen mit einem Flächenbereich 31 der Innenseite 7 des Rohlings zusammenwirkenden Flächenbereich 27 auf. Während der Umformung wird das Expanderwerkzeug 26 zur Herstellung einer Seitenwand der späteren Zarge 5 in Richtung des Pfeils 28 in 4 horizontal verschoben. Dabei wird ein von dem Expanderwerkzeug 26 beaufschlagter Wandbereich des Rohlings 6 mit einem Flächenbereich 31' gegen ein außerhalb von diesem angeordnetes Gegenhaltewerkzeug 29 beziehungsweise an einen an diesen vorhandenen Flächenbereich 30 gepresst. Genauso wie die Innenseite 7 oder die Außenseite 8 des Rohlings 6 sind auch die genannten Flächenbereiche 27, 30 des Expanderwerkzeugs 26 und des Gegenhaltewerkzeugs 29 zweckmäßigerweise mit einer Schmiermittelschicht 9' versehen. Dazu kann eine wässrige, das Schmiermittel enthaltende Zubereitung mit Hilfe von Sprühpistolen oder ebenfalls mit Düsen (beides nicht gezeigt) auf die Flächenbereiche 27, 30 der genannten Werkezeuge aufgebracht und, wie oben beschrieben, unter Bildung einer Schmiermittelschicht 9' mit einer der Schmiermittelschicht 9 des Rohlings 6 entsprechenden Dicke erzeugt werden. Das Ergebnis der geschilderten Umformung ist in 5 in Form der kastenförmig geformten Zarge 5 zu sehen, welche zwei im Wesentlichen parallele Seitenweite 4 sowie eine Deckenwand 2 und eine Bodenwand 3, welche ebenfalls parallel zueinander verlaufen, aufweist. Die in 4 sichtbare Öffnung 32 der Zarge bildet die spätere Beladeöffnung der Geschirrspülmaschine. Die hintere Öffnung (in 5 nicht sichtbar) wird in einem weiteren Verarbeitungsschritt mit einer Rückwand verschlossen. Die Wände des Spülbehälters 1, können, wie in 7 erkennbar ist, beispielsweise in einem Tiefziehverfahren hergestellte, aus der Planebene der Spülbehälterwände nach außen oder nach innen vorstehende Bereiche 33, was in besonders ausgeprägter Weise bei der Bodenwand 3 der Fall ist, aufweisen. Auch bei deren Herstellung kommt das oben beschriebene Verfahren zur Anwendung.
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Ein Beispiel für ein Blechteil, an das durch eine Verschweißung oder Verklebung ein Bauteil fixiert wird, ist der Spülbehälter 1 einer Haushaltsgeschirrspülmaschine. Dieser besteht in der Regel aus CrNi-Stahl oder Cr-Stahl. Die Wände von Spülbehältern 1 neigen während des Betriebs einer Geschirrspülmaschine zum Dröhnen, das heißt sie werden beispielsweise durch einen Motor, etwa dem Motor der Umwälzpumpe, oder durch von ein oder mehreren Sprüheinrichtungen abgestrahlten Spülflüssigkeitsstrahlen zu Eigenschwingungen angeregt. Um dieses Dröhnen zu unterdrücken werden zumindest Flächenbereiche der Deckenwand 2, der Bodenwand 3 und der Seitenwände 4 mit einem Bauteil versehen, welches eine Materialschicht 34 (6), beispielsweise eine Bitumenmatte aufweist, welche das Dröhnen des Spülbehälters verhindert oder zumindest verringert. Die Materialschicht 34 kann zusätzlich oder unabhängig hiervon natürlich auch anderen Zwecken, beispielsweise der Schalldämmung und/oder der thermischen Isolierung des Spülbehälters 1, dienen. Die Materialschicht 34 besteht entweder aus selbstklebenden Material, beispielsweise bestimmte Bitumenarten wie zum Beispiel sogenanntes Reaktivbitumen, oder die Fixierung erfolgt mit Hilfe einer zusätzlichen Klebstoffschicht 35 (6) beispielsweise aus einem Polyurethankleber. Es hat sich nun gezeigt, dass eine Klebeverbindung der beschriebenen Art eine größere Festigkeit gewährleistet, als dies bei einer keine Schmiermittelschicht 9 aufweisenden, blanken Metalloberfläche 36 (6) der Fall ist. Daher ist es vorteilhaft, eine Oberfläche eines Spülbehälters 1 oder eines anderen Bauteils mit einer Schmiermittelschicht 9 der vorliegenden Art allein zum Zwecke einer verbesserten Haftung vorzusehen.
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Wie weiter oben schon erwähnt wurde, stört die Schmiermittelschicht bei der Herstellung einer Schweißverbindung nicht. Beispielsweise wird an die Deckenwand 2 und die Seitenwände 4 des Spülbehälters 1 nahe dessen Öffnung 32 (5) eine Versteifungsstruktur, insbesondere ein Versteifungsrahmen 37 (7), an den vorderen Rändern der beiden etwa vertikalen Seitenwände sowie der etwa waagrechten Deckenwandung des Spülbehälters angeschweißt, ohne dass dazu die Schmiermittelschicht 9 entfernt werden muss.
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Um die Wirksamkeit einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Schmiermittelschicht 9 zu testen, wurden Tiefziehversuche mit herkömmlichem Mineralöl und mit einer erfindungsgemäßen Schmiermittelschicht durchgeführt. Die dazu verwendete Apparatur ist in 9 gezeigt. Es handelt sich dabei um eine übliche Tiefziehvorrichtung, welche eine auf einer Unterplatte 38 aufliegende Ziehmatrize 39, einen Niederhalter 40 und einen Ziehstempel 41 umfasst. Es wurden scheibenförmige Rohlinge 6' mit einem Durchmesser von 96 mm bei einer Ziehtiefe von 32 mm zu einem einen Boden 42 und eine ringförmige Zarge 43 aufweisenden Umformteil 44 tiefgezogen.
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Das Mineralöl wurde mit einer Schichtdicke von etwa 1,5 µm auf beide Seiten der Rohlinge 6' aufgesprüht. Die Dicke der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachten Schmiermittelschicht betrug dagegen nur 0,16 µm. Die hergestellte Schmiermittelschicht enthielt, bezogen auf ihre Trockenmasse, das heißt nach Wasserentzug, 70 % Petroleumsulfonat-Natriumsalz, 25,5 % Poly(oxy-1.2-ethandiyl)-α-(dodecylphenyl)-Ω-hydroxyphosphat, 4 % Dicyclohexylamin und 0,5 % Orthophenylphenol Bei den Tiefzieh-Tests wurde die Haltekraft FN (Pfeil) des Niederhalters 40 von 20 kN an um jeweils 10 kN erhöht. Dabei erhöhte sich die zur Umformung erforderliche Kraft FZ (Pfeil) des Ziehstempels entsprechend.
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Die Ergebnisse der Vergleichsversuche sind 8 entnehmbar. Das Diagramm zeigt, dass bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bis zu einer Haltekraft FN (Pfeil) von 60 kN noch ein einwandfreie, weder Risse noch Einschnürungen aufweisende Umformteile 44 hergestellt werden konnten (gestrichelte Linie). Bei Verwendung herkömmlichen Mineralöls war die Herstellung einwandfreier Umformteile dagegen nur bis zu einer Haltekraft FN (Pfeil) von 45 kN möglich. Bei 50 kN zeigten sich deutliche Risse und Einschnürungen. Dieser Test macht insbesondere deutlich, dass der Reibungskoeffizient des erfindungsgemäß ausgebildeten und aufgebrachten Nano-Schmiermittelfilms in vorteilhafter Weise niedriger als der eines herkömmlichen Mineralölfilms ist.
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Obwohl die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, im Zusammenhang mit dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel in Bezug auf die Herstellung eines Spülbehälters für eine Geschirrspülmaschine näher erläutert sind, lassen sich diese selbstverständlich auch auf die Umformungen beliebiger anderer Blechteile, insbesondere von Haushaltsgeräten wie zum Beispiel Waschmaschinen, Herden, Wäschetrocknern, und so weiter. übertragen. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Alle Prozentangaben sind Gewichtsprozent.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spülbehälter; Blechteil
- 2
- Deckenwand
- 3
- Bodenwand
- 4
- Seitenwand
- 5
- Zarge
- 6
- Rohling
- 6'
- Rohling
- 7
- Innenseite
- 8
- Außenseite
- 9
- Schmiermittelschicht
- 9'
- Schmiermittelschicht
- 10a
- Düse
- 10b
- Düse
- 11
- Zuführleitung
- 13
- Sprühachse
- 15
- Mittellängsachse
- 16
- Sprühkegel
- 17
- Film
- 18
- Dicke des Films
- 19
- Pfeil
- 20
- Hälfte
- 23
- Hälfte
- 24
- Pfeil
- 25
- Dicke der Schmiermittelschicht
- 26
- Umformwerkzeug; Expanderwerkzeug
- 27
- Flächenbereich
- 28
- Pfeil
- 29
- Gegenhaltewerkzeug
- 30
- Flächenbereich
- 31
- Flächenbereich
- 31'
- Flächenbereich
- 32
- Öffnung
- 33
- Bereich
- 34
- Materialschicht
- 35
- Klebstoffschicht
- 36
- Metalloberfläche
- 37
- Versteifungsrahmen
- 38
- Unterplatte
- 39
- Ziehmatrize
- 40
- Niederhalter
- 41
- Ziehstempel
- 42
- Boden
- 43
- Zarge
- 44
- Umformteil
- FN
- Haltekraft (Pfeil)
- FZ
- Zur Umformung erforderliche Kraft (Pfeil)
- III - III
- Linie
- VI - VI
- Linie
