DE1030495B

DE1030495B - Schmiermittel fuer die spanlose Kaltverformung

Info

Publication number: DE1030495B
Application number: DEM28251A
Authority: DE
Inventors: Artur Mayr; Dr Werner Rausch
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1955-09-17
Filing date: 1955-09-17
Publication date: 1958-05-22

Description

Schmiernüttel für die sparlose Kaltverformung Als Schmiermittel für die sparlose Kaltverformung sind Seifenlösungen oder Mineralölemulsionen, gegebenenfalls mit Pigmentzusatz in Form von Talkstein, Kaolin, Betonit, angewandt worden. Diese. Schmiermittel sind teilweise, wie beispielsweise die Seifenlösungen, so eingestellt, daß sie mit der Oberfläche unter Bildung einer unlöslichen Seife reagieren, beispielsweise bei ihrer Anwendung auf Oberflächen; die zur Zieherleichterung rnit einer Phosphatschicht versehen sind, oder sie wirken rein gleitend, z. B. bei ihrer Anwendung auf blanke Oberflächen.
Man hat auch bei Anwendung von Seifenlösungen als Schmiermittel zusätzlich gekalkt und hierbei unlösliche Seifen ausgebildet. Bei der Kombination von Seifenlösung als Schmiermittel und Kalken wird so vorgegangen, daß die Oberfläche der kalt zu verformenden Teile zunächst in einer Kalkaufschlämmung mit einem Calciumhydroxydfilm überzogen werden und dann diese Oberflächen in der Seifenlösung beseift werden. Hierbei wirkt es sich nachteilig aus, daß ein Teil der nur mechanisch haftenden Calciumhydroxydschicht beim Beseifen abgelöst wird, und durch Reaktion mit der Seife zur Abscheidüng grobflockiger, schnell absitzender Kalkseife in der Seifenlösung führt, also für die weitere Schmierung unwirksam wird.
Es sind außerdem Trockenschmiermittel bekannt, die aus Seifen bestehen. Hierbei können Alkali-, Erdalkali-, Zink- oder Aluminiumsalze oder Gemische derartiger Salze von Karbonsäuren bestimmter Art, gegebenenfalls im Gemisch mit bei der Oxydation anfallenden Bestandteilen als Gleitmittel für das Ziehen von Drähten und Blechen verwendet werden. Diese Mittel werden nicht in Form von Lösungen oder Emulsionen eingesetzt.
Es ist auch bekannt, bei Schmiermitteln in schmierfettartiger Konsistenz, die kolloidalen Schwefel enthalten, an Stelle wasserlöslicher Schmiermittel, wie Seifen, Fettalkoholsulfonaten, wasserhaltige, wasserunlösliche Metallseifen, wie Kalziumstearat, Aluminiumstearat, anzuwenden. Diese bekannten Schmiermittel enthalten also nur wasserunlösliche Metallseifen und kolloidalen Schwefel.
Gegenstand der Erfindung ist eine wäßrige Schmierrnittellösung oder Emulsion für die Kaltverformung, insbesondere Rohrziehen, Fließpressen und sonstige schwere Verformungsvorgänge, bei dem die Schmiermittellösung oder -emulsion als Pigment mindestens eine unlösliche Seife in feinster Suspension enthält. Auf diese Weise werden die Vorteile der Kombination von Beseifung und Kälkung erzielt, ohne daß man die Nachteile dieses bekannten Verfahrens in Kauf nehmen muß.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Schmiermittels für sparlose Kaltverformung gegenüber den bekannten Trockenschmiermitteln besteht- darin, dä,ß das erfindungsgemäße Schmiermittel - sehr viel leichter und gleichmäßiger angewendet werden kann, insbesondere daß es auch in solchen Fällen; wie beispielsweise beim Rohrzug, zur Anwendung kommen kann, in denen ein Trockenschmiermittel sich nicht anwenden läßt. Im Vergleich zu bekannten Schmiermitteln in Form einer wäßrigen Lösung, bei denen an Stelle des wasserlöslichen Schmiermittels eine wasserunlösliche Metallseife eingesetzt ist, besteht der Vorteil darin, daß die Schmierwirkung eines söIdhen bekannten Mittels beim Beginn der Kaltverformung nicht genügt. Erst wenn erfindungsgemäß neben der unlöslichen Metallseife eine Lösung einer wasserlöslichen Seife oder eine Emulsion von tierischen oder pflanzlichen ölen und/ oder Fetten in Wasser, das eine Seife gelöst enthalten kann, eingesetzt wird, läßt sich ein einwandfreier Kaltzug erreichen. Durch das erfindungsgemäße Schmiermittel wurde es also möglich, die bislang nicht einsetzbaren unlöslichen Metallseifen auch für schwere Verformungen, beispielsweise Rohrzug, mit Hilfe einer Lösung oder Emulsion einsatzfähig zu machen.
Als öl- oder Fettemulsion können Emulsionen teil= weise oder vollständig verseifter tierischer oder pflanzlicher öle und/öder Fette sowie Emulsionen aus den nicht verseiften Ölen und/oder Fetten mit einem Emulgator verwandt werden.
In den erfindungsgemäßen Lösungen oder Emul= sionen werden feinstgepülverte, unlösliche oder schwerlösliche Metallseifen suspendiert, vorzugsweise unter Verwendung von Emulgatoren, die die an sich wasserabstoßenden Metallseifen hydraphil machen und in der Lösung bzw. Emulsion suspendieren.
Es ist vorteilhaft, das Schmiermittel in konzentrierter Form herzustellen und vor Gebrauch mit Wasser zu verdünnen. Um auch in der Verdünnung die Suspension des Pigmentes, insbesondere der schwer- oder unlöslichen Seife, zu sichern, fügt man vorzugsweise dem Schmiermittelkonzentrat Schutzkolloide, beispielsweise Carboxymethylzellulose und/ oder Alginate und/oder Bentonite, hinzu.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn man keine einzelne, unlösliche Metallseife verwendet, sondern ein Gemisch, vorzugsweise ein Gemisch verschiedener Metallseifen, die verschiedene Schmelzpunkte besitzen. Vorzugsweise wählt man solche Metallseifen, deren Schmelzpunkte sich über das Temperaturgebiet, das bei der Verformung durchlaufen wird, verteilen. Es kann auch von Vorteil sein, Metallseifen auszuwählen, die einen breiteren Temperaturbereich überdecken, als er in einer Einzelverformung durchschritten wird, um das Schmiermittel für verschiedenartige Verformungsvorgänge brauchbar zu machen. Es ist daher vorteilhaft, beispielsweise Metallseifen zuzusetzen, deren Schmelzpunkte sich über ein Gebiet von 95 bis 200° C verteilen. Als solche Metallseifen kommen in Betracht:

Es ist auch möglich, Mischungen zu verwenden, die nicht nur aus Metallseifen bestehen, sondern in denen neben einer oder mehreren Metallseifen andere bekannte Pigmente verwendet sind, beispielsweise feinstgemahlener Kaolin, Talkstein oder ein Gemisch aus Bariumsulfat und Zinksulfid. Der Pigmexvtzusatz kann in wechselnden Mengen gewählt werden. Besonders bewährt haben sich Schmiermittel, bei denen das Verhältnis von Pigment (schwerlösliche oder unlösliche suspendierte Metallseife und gegebenenfalls andere bekannte Pigmente) zu der wasserfreien gelösten bzw. emul-gierten Substanz (wasserlöslicher Seifenbestandteil und/oder tierisches bzw. pflanzliches ö1 und/oder deren Verseifungsprodukte) sich wie etwa 1:1 verhält.
An Hand einiger Beispiele sei die Erfindung näher erläutert. Konzentrate zum Ansatz von Schmiermitteln wurden beispielsweise auf folgende Weise erhalten Beispiel 1 Zur Herstellung des Konzentrates werden 21,7 Gewichtsteile Rohwollfettfettsäure mit 2 Gewichtsteilen Ätznatron und 9,6 Gewichtsteilen Wasser unter Rühren bei etwa 60 bis 70° C verseift. Die Verseifungsdauer beträgt etwa 1 Stunde. Anschließend werden unter Beibehaltung der Temperatur 1,6 Gewichtsteile nichtionogener Emulgator, gelöst in 12 Gewichtsteilen Wasser, der Seife zugesetzt und 16 Gewichtsteile Zinkstearat in feinstgepulvertem Zustand eingerührt. Als Emulgator wird Nonylphenyl mit 10 Mol Athylenoxyd verwendet. Nach feiner Verteilung des Stearates werden 3,1 Gewichtsteile Natrium-carboxymethylzellulose hinzugeführt und mit 34 Gewichtsteilen Wasser unter Rühren geglättet. Zur Gewinnung des Schmiermittels wird das Konzentrat im Verhältnis 1 :4 mit Wasser verdünnt.
Beispiel 2 An Stelle der Grundemulsion aus Rohwollfettfettsäure und Natriumhydroxyd wird eine Paste von 15 Gewichtsteilen Natriumstearat und 8 Gewichtsteilen Natriumoleat in 10 Gewichtsteilen Wasser ver wendet. Im übrigen erfolgt die Herstellung des Kon zentrates, wie im Beispiel 1 beschrieben. Zum Ansat: des Schmiermittels wird die Paste im Verhältnis 1 : z nit Wasser verdünnt und ergibt eine wäßrige Sus Pension.
Beispiel 3 Es wird zunächst, wie im Beispiel 1 beschrieben eine Grundemulsion von teilweise verseiftem Wollfee hergestellt. An Stelle des im Beispiel 1 angewandter. Zinkstearats wird ein Gemisch von 8 Gewichtsteiler Zinkstearat und 8 Gewichtsteilen Talkstein feinstgepulvert eingerührt. Die Korngröße des Talksteim beträgt etwa 1 bis 5 #t.
Beispiel 4 In die Grundemulsion nach Beispiel 1 werden 16 Gewichtsteile eines Gemisches von unlöslichen Seifen, . bestehend aus je einem Drittel Zinkstearat, Bariumstearat und Aluminiumstearat, nach Zugabe des Emulgators (Zusammensetzung wie im Beispiel 1) eingerührt. Als Schutzkolloid werden 3,1 Gewichtsteile Natrium-carboxym.ethylzellulose hinzugefügt und das Gemisch mit 34 Gewichtsteilen Wasser geglättet. Zur Geruchsveredelung können dem Konzentrat 0,1 Gewichtsteile Pineöl zugesetzt werden. Es entsteht eine ockerfarbige Paste, die in kaltem Wasser leicht löslich ist.
Zur Herstellung eines Schmiermittels für das Ziehen von Edelstahlrohren mit der Zusammensetzung 18% Chrom, 8% Nickel, titanstabilisiert, Rest Eisen; die mit einer Eisenoxallatschicht als Schmiermittelträger versehen sind, werden 20 kg des nach Beispiel 4 hergestellten Konzentrates mit 801 Wasser unter Rühren verdünnet. Die mit der Oxalatsdhicht versehenen Edelstahlrohre werden vor dem Ziehen durch Tauchen mit der Schmiermittellösung benetzt, gründlich getrocknet und trocken gezogen. Die so vorbehandelten Rohre werden von einem Außendurchmesser von 94 mm und einer Wandstärke von 4 mm im Stopfenzug auf einen Außendurchmesser von 89 mm und eine Wandstärke von 3 mm gezogen. Anschließend wird ohne Zwischenbehandlung weitergezogen auf ein Endmaß von 85 mm Außendurchmesser und 2 mm Wandstärke. Die Gesamtquerschnittsabnahme bei dieser Verformung in zwei Zügen beträgt 54%. 1 t dieses Materials kann ohne Beschädigung der Ziehwerkzeuge gezogen werden. Die Oberfläche des Rohres zeigt nach dem zweiten Zug noch einen zusammenhängenden Schmiermittelfilm.
Verwendet man an Stelle des erfindungsgemäßen Schmiermittels die übliche Seifenlösung unter sonst gleichen Bedingungen, so ist mit gleicher Sicherheit nur der erste Zug möglich (Querschnittsverminderung 28,5%), während beim zweiten Zug bereits ein stärkerer Verschleiß der Ziehwerkzeuge auftritt. Auch nach erneuter Aufbringung von Seifenlösung ist im zweiten Zug ein starker Angriff der Ziehwerkzeuge zu beobachten, während bei dem erfindungsgemäßen Schmiermittel für den zweiten Zug keine erneute Schmiermittelauftragung erfolgt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schmiermittel für die spanlose Kaltverformung, insbesondere für schwere Verformungen, beispielsweise Rohrziehen und Kaltfließpressen, bestehend aus einer wäßrigen Schmiermittellösung oder Emulsion, die mindestens eine wasserunlösliche Seife in feinster Suspension enthält. 2. Schmiermittel nach Anspruch 1, bestehend aus einer wäßrigen Seifenlösung, einer Emulsion von teilweise oder vollständig verseiften tierischen oder pflanzlichen Ölen und/oder Fetten, gegebenenfalls mit einem bekannten Emulgator, oder von tierischen oder pflanzlichen Ölen mit einem bekannten Emulgator, in deren wäßriger Phase mindestens eine schwerlösliche oder unlösliche feinstverteilte Metallseife stabil suspendiert ist. 3. Schmiermittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es einen nichtionogenen Emulgator enthält. 4. Schmiermittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es ein an sich bekanntes Schutzkolloid, beispielsweise Carboxymethylzellulose, Bentonite und/oder Alginate, enthält. 5. Schmiermittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es mehrere unlösliche Metallseifen enthält, die verschiedene Schmelzpunkte besitzen. 6. Schmiermittel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es unlösliche Metallseifen verschiedener Schmelzpunkte enthält, wobei die Schmelzpunkte über den bei der Verformung auftretenden Temperaturbereich verteilt sind. 7. Schmiermittel nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzpunkte der wasserunlöslichen Metallseifen im Temperaturbereich zwischen 95 und 200° C liegen. B. Schmiermittel nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch den Gehalt eines zusätzlichen feinstgepulverten, an sich bekannten Pigmentes, beispielsweise Talkstein, Kaolin oder ein Gemisch aus Bariumsulfat und Zinksulfid. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 908 775, 905 875, 864 305; deutsche Patentanmeldung S 26299 IV d/23 c.