DE1124453B

DE1124453B - Verfahren zur Vorbereitung von Metallen, insbesondere von Eisen und Stahl, fuer die Kaltverformung

Info

Publication number: DE1124453B
Application number: DES63521A
Authority: DE
Inventors: Dr Fritz Singer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-06-19
Filing date: 1959-06-19
Publication date: 1962-03-01
Also published as: BE599233A

Description

Verfahren zur Vorbereitung von Metallen, insbesondere von Eisen und Stahl, für die Kaltverformung Zur Vorbereitung von Metallen für die Kaltverformung ist es bekannt, auf den Werkstücken eine dichte, zusammenhängende Kristallhaut von Oxyden oder Salzen, z. B. Phosphaten, Oxalaten, Sumfiden, zu erzeugen, deren Kristalle mit der metallischen Unterlage fest verwachsen sind. Auch ist es bekannt, auf den Metalloberflächen Filme von Calciumhydroxyd oder von wasserlöslichen Salzen, wie Borax und Kochsalz, zu erzeugen. Derartige überzüge und Filme wirken unter anderem als Schmiermittelträger. Ein erheblicher Teil ihrer Wirkungsweise besteht auch darin, daß sie eine Trennschicht zwischen dem Metall des Werkstücks und dem Werkzeug bilden und so ein Anfressen des Werkzeugs auf dem Werkstück verhindern. Es ist weiterhin bekannt, in Verbindung mit derartigen überzügen und Filmen lösliche oder unlösliche Seifen von hochmolekularen Fettsäuren als Gleitmittel bei der Kaltformgebung zu benutzen. Auch wurde bereits vorgeschlagen, gekalkte Drähte mit einer Mischung von annähernd 20 bis 301/o kristallisiertein Eisen(11)-sulfat und 70 bis 80 % von nicht mehr als 5 11/o Wasser enthaltender Seife zu ziehen. Die Anwendung dieses Schmiermittels erfordert das Vorhandensein einer als Schmiermittelträger wirksamen Kalkschicht.
Es wurde nun gefunden, daß man Metalle, insbesondere Eisen und Stahl, für die Kaltformung unter Verwendung von trockenen, wasserlöslichen Seifen als Schmierrnittel besonders vorteilhaft dadurch vorbereiten kann, daß man auf den Werkstücken als Schmiermittelträger wässerige Lösungen von Salzen solcher Metalle auftrocknet, die mit Natronseifen wasserunlösliche Metallseifen bilden.
Zur Herstellung des Schmiermittelträgers sind die wässerigen Lösungen von Salzen der Erdalkalimetalle, des Zinks, Aluminiums und des zweiwertigen Eisens geeignet. Für die praktische Verwendung kommen aus wirtschaftlichen Gründen insbesondere solche Metallsalze vorteilhaft in Betracht, die als Abfallprodukt der chemischen und Stahl verarbeitenden Industrie nahezu wertlos sind, wie Calciumehlorid, Magnesiumsulfat und Eisenvitriol.
Zur Herstellung von Magnesiumsulfatfilmen werden die entfetteten Gegenstände in die auf 60 bis 80' C erwärmte Lösung von 60 Gewichtsteilen kristallisiertem Magnesiumsulfat in 100 Gewichtsteilen 'W asser t#ii#igt Minuten getaucht. Die Lösung trocknet schon bei gewöhnlicher Temperatur in Form eines glasklaren, bei längerem Stehen an der Luft verwitternden Films an.
Zur Herstellung des Eisen(11)-sulfatfilms werden die sorgfältig entfetteten Gegenstände in eine auf 60 bis 801 C erwärmte Lösung von 40 Gewichtsteilen Eisen(11)-sulfat in 100 Gewichtsteilen Wasser getaucht. Nach leichtem Abschleudern trocknet der Eise,n(11)-sulfatfilm in wenigen Minuten an. Der glasklare Fikn färbt sich bei längerem Stehen infolge Verwitterung weiß. Die Eigenschaft des Kristallwasser enthaltenden Eisen(11)-sulfatfdms, oberflächlich zu verwittern, schützt die mit dem Eisen(11)-sulfatfilm versehenen Gegenstände vor Rostbildung.
In der Drahtzieherei kann das erfindungsgemäße Verfahren in der Weise ausgeführt werden, daß man die gebeizten Drahtringe beispielsweise in eine Lösung, die 380 bis 550 Gewichtsteile kristallisiertes Calciumchlorid im Liter enthält, eintaucht und nach leichtem Abschleudern im Trockenofen bei etwas über 501 C liegenden Temperaturen trocknet. Da der auf dem Draht angetrocknete, noch 2 Moleküle Wasser enthaltende Calciumchloridfilm hygroskopisch ist, dürfen die Drahtringe erst unmittelbar vor der Kaltformgebung aus dem Trockenofen entnommen werden. Sie werden dann in die Drahtziehmaschine eingeführt, wobei sie einen der ersten Ziehscheibe vorgeschalteten, mit rieselfähiger Natronseife, wie Nadelseife, gefüllten Behälter durchlaufen.
Bei Verwendung bekannter Schmierstoffträger, wie des Calciumhydroxydfilms, haben die erheblich teueren Caleium- und Aluminiumstearate die billigere Natronseife nahezu verdrängt, da sie die Anwendung einer größeren Anzahl von Zügen gestatten als die Natronseife. Offensichtlich reagiert die Natronseife unter den bei der Kaltformgebung gegebenen Bedingungen nicht mit dem trockenen Calciumhydroxydfilm unter Bildung von Calciumstearat.
Wenn nun ein wesentlicher Fortschritt des erfindungsgemäßen. Verfahrens der Vorbereitung von Metallen, insbesondere von Eisen und Stahl, für die Kaltforingebung darin besteht, daß bei Verwendung der erheblich billigeren Natronseife als Schmiermittel die gleiche Anzahl von Zügen erzielt werden kann wie bei Verwendung eines Caleiumhydroxydfilms als Schmiermittelträger und Calcium- oder Aluminiumstearat als Schmiermittel, liegt die Annahme nahe, daß die Reaktion der Natronseife mit dem Kation des Schmiermittelträgers leichter eintritt, wenn das Kation im Schmiermittelträger in Form eines Salzes, insbesondere eines Kristallwasser enthaltenden Salzes, vorliegt, jedoch nicht in der Weise, daß schon beim Durchgang des Werkstücks durch ein Ziehwerkzeug der Schmiermittelträger in seiner Gesamtheit in ein Gemisch von wasseranlöslichem Metallstearat und Natriumsalz umgesetzt wird. Würde dies der Fall sein, dann würde in den Folgewerkzeugen kein Schmiermittelträger und damit auch der durch das Zusammenwirken von Schmiermittelträger und Seife erreichbare Zieheffekt nicht mehr vorhanden sein. Wenn also die vermutete Reaktion zwischen der Natronseife und den erfindungsgemäßen Schmiermittelträgern eintritt, so kann diese bei den verwendeten hohen Ziehgeschwindigkeiten von -über 0,5 ni/sec nur in der Weise stattfinden, daß beim Durchlauf des Werkstücks durch die Folgewerk7puge jeweils nur eine oberflächliche Schicht des Sähmiermittelträgers mit der in das erste Ziehwerkzeug eingeschleppten Natronseife unter Bildung einer wasserunlöslichen Metallseife in Reaktion tritt, so daß sich die weit überlegenen Schmiermitteleigenschaften der wasserunlöslichen Metallstearate gerade dann vorteilhaft geltend machen, wenn in den letzten Zügen der Schmierstoffträger durch allmäh,-liches Abtragen und schrittweise Umwandlung in das Metallstea,rat-natriumsalz-Gemisch nahezu erschöpft ist. Es ist auch bekannt, Werkstücke, insbesondere aus Eisen und Stahl, die mit einer zusammenhängenden, wasserunlöslichen Kristallhaut von Oxyden oder Salzen, insbesondere einer Phosphatschicht, versehen sind, für die spanlose Formgebung in der Weise vorzubehandeln, daß man auf die Werkstücke stark verdünnte Seifenlösungen, beispielsweise eine 0,2%ige Natriumstearatlösung, in der Wärme, z. B. bei 60' C, einwirken läßt. Dabei wird die wasserunlösliche, beispielsweise aus Zinkphosphat bestehende Kristallhaut oberflächlich zu Zinkseife und in Lösung gehendes Natriumhposphat umgesetzt. Während bei dem bekannten Verfahren ein wasseranlöslicher Schmiermittelträger und ein durch Vorbehandlung desselben mit stark verdünnten Seifenlösungen erzeugter, im Schmiennittelträger eingelagerter, aus wasserunlösliehen Metallseifen bestehender Schmierfilm verwendet wird, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein aus wasserunlöslichen Salzen mehrwertiger Metalle bestehender Schmiermittelsträger und als Schmiermittel wasserlösliche, trockene Natriumseife verwendet.
Der durch die Erfindung erzielte Fortschritt besteht zunächst darin, daß als Schmierstoffträger Salze verwendet werden, die als lästige, nahezu wertlose Ab- fallprodukte. in der chemischen und Stahl verarbeitenden Industrie anfallen und in einfacher Weise mit geringstem Wärmeaufwand auf dem kalt zu verformenden Werkstück aufgebracht werden können.
Die erfindungsgmäß, verwendeten Schmiermitteltrager sind besonders geeignet, den bei der Drahtherstellung noch allgemein verwendeten Kalkfilm zu ersetzen, dessen Herstellung umständlich ist und einen hohen Wärmeaufwand erfordert. Die Drahtringe müssen in kochende Kalkmilch getaucht und nachfolgend 10 Minuten bei 1801 C getrocknet werden. Um die für die wirtschaftliche Fertigung erforderliche Zahl von Zügen zu erzielen, ist mehrfaches Tauchen und Trocknen erforderlich. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die verwendeten Metallsalze praktisch rein sind, während die Eignung der Kalksorten weitgehend von der Herkunft und Art der Herstellung abhängig ist.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß als Schmiermittel die billige Natronseife verwendet werden kann, durch deren schrittweise Umsetzung mit den Schmiermittelträgern die infolge ihrer höheren Schmelzpunkte als Schmiermittel wesentlich wirksameren, wasserunlöslichen Metallseifen gebildet werden.
Da das Auftrocknen der Metallsalzfilme nur eine außerordentlich kurze Zeit beansprucht, kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft in dem mit der Biegeentzunderung kombinierten Ziehverfahren Verwendung finden, bei dem der Walzdraht von der ersten Ziehscheibe durch die Biegeentzunderungsmaschine gezogen wird.
In dem kurzen räumlichen und zeitlichen Abstand zwischen dem Austritt des Drahtes aus der Entzunderungsmaschine und seinem Eintritt in die erste Ziehdüse ist es bekanntlich nicht möglich, einen der bekannten Schmiermittelträger, Kalk- oder Phosphatfilm, auf den Draht aufzubringen. Da die erfindungsgemäßen Salzfilme sehr rasch auftrocknen, ist es möglich, durch sinngemäße Maßnahmen, wie Verwendung siedend heißer Metallsalzlösungen, Heißlufttrocknung, die Bildung der Salzflhne zwischen dem Austritt des Drahtes aus der Entzunderungsmaschine und dem Eintritt in die Ziehdüse einzuschalten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Vorbereiten von Metallen, insbesondere von Eisen und Stahl, für die Kaltverformung unter Verwendung von trockenen, wasserlöslichen Seifen als Schmiermittel, dadurch gekennzeichne4 daß man auf den Werkstücken durch Auftrocknen wässeriger Lösungen von Salzen solcher Metalle, welche mit Natronseife wasserunlösliche Metallseifen bilden, einen Schmiermittelträger herstellt.
2. Verfahren zum Vorbereiten von Metallen nach Anspruch 1 zum Ziehen von Stahldraht, wobei der Walzdraht durch die der Ziehmaschine vorgeschalteten, mechanischen Entzunderungsvorrichtungen und eine oder mehrere Ziehdüsen gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man auf dem Walzdraht den Schmiermittelträger zwischen demAustritt aus denEntzunderungsvorrichtungen und dem Eintritt in die erste Ziehdüse herstellt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 560 212, 905 875, 908 775, 924 922; Deutsche Auslegeschriften Nr. 1017 125, 1030 495; USA.-Patentschrift Nr. 2 500 810.