DE1224257B

DE1224257B - Schmiermittel fuer die Warmverformung von Titan

Info

Publication number: DE1224257B
Application number: DES63526A
Authority: DE
Inventors: Yves Godron
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1958-06-20
Filing date: 1959-06-19
Publication date: 1966-09-08
Also published as: GB921861A; FR1199726A; US3110399A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 21 c

Deutsche Kl.: 7b-10/10

Nummer: 1224257

Aktenzeichen: S 63526 I b/7 b

Anmeldetag: 19. Juni 1959

Auslegetag: 8. September 1966

Die Erfindung betrifft die Anwendung von Gläsern als Schmiermittel bei der Warmverformung, insbesondere beim Strangpressen, von Titan und Titanlegierungen. Die Verarbeitungstemperatur von Titan und Titanlegierungen beträgt je nach Zusammensetzung zwischen 800 und 1000? C.

Eine der wichtigsten Eigenschaften dieser Schmiermittel ist die Viskosität bei den Verarbeitungstemperaturen. Diese muß so eingestellt sein, daß man einen geschlossenen Schmierfilm auf dem Strang bekommt. Ferner darf die Glasschicht, wenn sie durch Eintauchen des zu pressenden kalten Blockes in das schmelzflüssige Glas aufgebracht wird, sich bei der anschließenden gleichmäßigen Erwärmung nicht wieder von der Blockoberfläche lösen.

Eine bisher als Schmiermittel beim Strangpressen bekannte Zusammensetzung besteht aus 10% B₂O₃, 54% SiO₂, 27% Na₂O, 5,4% CaO und 3,4% Al₂O₃. Es hat sich herausgestellt, daß diese Zusammensetzung für das Strangpressen von Titan ungeeignet ist, weil dadurch Titan und seine Legierungen angegriffen werden. Solche Einwirkungen auf die Oberfläche der zu pressenden Blöcke stellen aber eine ernste Störungsquelle im Zeitpunkt des Preßvorganges dar, weil sich durch den Angriff des Glases rauhe Stellen auf der Oberfläche ausbilden, die selbst dann, wenn sie noch so unscheinbar sind, dazu führen, daß die gezogenen Profile mehr oder weniger tiefgehende Oberflächenfehler aufweisen und die metallverarbeitende Industrie diese Profile nicht verwenden kann. Die Metallindustrie fordert daher seit langem Gläser, die gegenüber dem Titan und seinen Legierungen indifferent sind.

Es wurde gefunden, daß die genannten Nachteile vermieden, eine zufriedenstellende Gleitwirkung und eine einwandfreie Beschaffenheit der Oberfläche erzielt werden bei Verwendung von Glaszusammensetzungen in folgenden Gewichtsprozentanteilen:

1. SiO₂ 25 bis 48

2. B₂O₃ 10 bis 32

3. CaO, BaO, MgO 3 bis 17

4. Na₂O oder/und K₂O in einem Verhältnis, das innerhalb einer Diagrammfläche liegt, die durch folgende aufeinanderfolgende Eckpunkte bestimmt ist:

Schmiermittel für die Warmverformung von Titan

Anmelder:

Compagnie de Saint-Gobain,. Neuilly-sur-Seine, Seine (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte, Herne, Freiligrathstr. 19

Als Erfinder benannt:
Yves Godron, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 20. Juni 1958 (768 391)

Na₂O	K₂O
20	O
10	O
0	18
0	45
5	18

In dem in der Zeichnung wiedergegebenen Diagramm, in dem auf der Aszisse der Gehalt an K₂O und auf der Ordinate der Gehalt an Na₂O aufgetragen ist, ist durch die schraffiert dargestellte Fläche der Bereich dargestellt, in dem sich der Gehalt an diesen beiden Bestandteilen bewegen kann.

Durch Versuche war zunächst festgestellt worden, daß der Angriff des Titans und seiner Legierungen im wesentlichen von dem Na₂O-Gehalt des Schmierglases abhängt. Es wurde gefunden, daß der Gehalt von 20% eine Grenze ist, die nicht überschritten werden darf, da anderenfalls das Metall unter der Glasschicht rauh und uneben wird

Durch die notwendig gewordene Herabsetzung des Na₂O-Gehaltes wird jedoch die Viskosität so weit erhöht, daß das Glas nicht mehr die erforderlichen Schmiereigenschaften aufweist. Erst durch die erfindungsgemäße Erniedrigung des Gehaltes an SiO₂ auf höchstens 48% und die Erhöhung des Gehaltes an B₂O₃ bis auf maximal 32% wird wieder ein solcher Viskositätsgrad erreicht, der das Glas als Schmiermittel geeignet macht. Die obere Grenze des B₂O₃-Gehaltes ist dadurch gegeben, daß bei Überschrei-

tung dieser Grenze eine Trennung in zwei Phasen erfolgt, die verschiedene Viskositätseigenschaften

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aufweisen und das Glas als Schmiermittel unbrauchbar machen.

Die Wirkung dieser Änderungen in der Zusammensetzung auf die Viskosität ist keineswegs selbstverständlich. Zwar weiß man, daß SiO_? und Al₂O₃ zu den Oxyden gehören, die die Viskosität erhöhen, und Na₂O und K₂O z. B. zu denjenigen, die sie erniedrigen, doch hängt der Einfluß der verschiedenen Oxyde auf die Zähigkeit nicht nur von der Art der einzelnen Oxyde und der eingeführten Menge, sondern im wesentlichen Maße auch von der übrigen Zusammensetzung des Glases ab, wobei besonders der Einfluß von CaO und B₂O₃ sehr verwickelt ist.

Durch die vorliegende Erfindung ist die seit langem bekannte Forderung nach einem in allen Punkten geeigneten Schmierglas für Titan erfüllt.

Im Fall hoher Gehalte an Erdalkalien ist es vorzuziehen, nicht ausschließlich Kalk, sondern eine Mischung aus wenigstens zwei der Erdalkalioxyde CaO, BaO und MgO zu verwenden, weil eine hohe anteilige Menge an Kalk allein während der thermischen Vergleichsmäßigungsbehandlung des Blokkes eine Entglasung begünstigen könnte.

Falls das Glas Bariumoxyd, BaO, enthält, muß seine Läuterung besonders beschleunigt werden. Das Bariumoxyd hat nämlich in noch höherem Grade als der Kalk das Bestreben, Kohlensäuregas zurückzuhalten, falls die Läuterung ungenügend war, mit dem Ergebnis, daß das Kohlensäuregas dann während der thermischen Vergleichsmäßigungsbehandlung des mit dem Glas bedeckten Blockes in Form von Blasen entweichen kann, so daß die betreffenden Stellen der

5 Oberfläche des Knüppels augenblicklich entblößt sind und dann einer Beeinflussung durch die Atmpspäre unterliegen können.

Um die Viskosität des Glases zu steigern, kann in das Gemenge auch Tonerde, Al₂O₃, eingeführt

ίο werden.

Andererseits ist es zweckmäßig, zu vermeiden, daß gewisse Metalloxyde, wie Zinkoxyd, ZnO, sowie insbesondere das Kobaltoxyd, CoO, die korrodierend auf das Titan wirken, in dem Glas vorhanden sind.

Es können auch geringe Mengen von beispielsweise 0,5^/0 an Vanadiumpentoxyd, V₂O₅, anwesend sein. Hierdurch wird das Anhaften des Glases an der Oberfläche des Knüppels begünstigt, jedoch ist die Möglichkeit des Zusatzes dieses Oxydes durch die Gefahr eines Angriffs des Metalls beschränkt. Falls erforderlich, kann während des Strangpressens des mit dem Glasüberzug versehenen Blockes eine zusätzliche Menge auf die MatrizenÖffnung geleitet werden.

Nachstehend werden als Beispiele eine Anzahl von für die Verformung von Titan und dessen Legierungen besonders geeigneten Glaszusammensetzungen in Gewichtsteilen gegeben:

Al₂O₃
CaO .
MgO
BaO .
Na₂O
K₂O .

25,5
19,0

2,5

15,0
29,0

30,4 21,4

16,7

31,5

41,5 31,5

6,3 . 6,3

14,4

45,0 10,0

4 45 45,0
18,7

6,5

4,4

8,4
12,7

48,0
28,0

6,0
6,0

12

48,0
20,0

7
7

44,8
27,65

3
O

25,5

46
23

4,4

20

Nachdem ein Block aus Titan oder einer Titanlegierung in ein Bad aus einem geschmolzenen Glas gemäß der Erfindung für eine gewisse Zeitdauer, in der Größenordnung von einer Minute, eingetaucht worden ist, wird er in einem Ausgleichsglühofen so lange auf 950° C erhitzt, daß auch das Innerste des Blockquerschnitts diese Temperatur erreicht. Das Aussehen des Blockes zeigt, daß das Glas einen guten Überzug gebildet hat und" die Oberfläche des Metalls, welche sich in Kontakt mit dem Glas befindet, praktisch nicht angegriffen worden ist. Es sind keine mehr oder weniger schwarzen Flecken, wie im Fall eines ungenügend geläuterten Glases, das während der Vergleichsmäßigung »gearbeitet« hat, oder eines gut geläuterten Glases von etwa zu korrodierend wirkenden Zusammensetzungen vorhanden. Die Gleitwirkung beim Strangpressen ist, selbst wenn es sich um das Pressen von sehr komplizierten Profilen handelt, ausgezeichnet.

Claims

Patentansprüche: J

1. Verwendung von Gläsern als Schmiermittel beim Warmverformen von Titan und Titanlegierungen zwischen 800 und 1000⁰C, insbesondere zum Strangpressen, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent:

1. SiO₂ 25 bis 48

2. B₂O₃ 10 bis 32

3. CaO, BaO, MgO 3 bis 17

Na₂O K₂O 20 0 10 0 0 18 0 45 5 18

2. Gläser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine kleine Menge an Vanadiumpentoxyd enthalten.

3. Gläser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine kleine Menge an Aluminiumoxyd enthalten. In Betracht gezogene Druckschriften:

Französische Patentschrift Nr. 966 773; Metal Progress, Januar 195*6, S. 57/58; Mecanique, November 1956, S. 369 bis 374; Machine Moderne, September 1955, S. 33 bis

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen