DE1266912B - Schmiermittel - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

ClOm

Deutsche KL: 23 c-1/04

Nummer: 1266 912

Aktenzeichen: O 8230IV c/23 c

Anmeldetag: 22. August 1961

Auslegetag: 25. April 1968

Es ist bekannt, die Schmierung bei der spanlosen Verformung von Metallen, insbesondere beim Draht- und Rohrzug, mittels fetthaltigen Emulsionen oder Emulsionspasten vorzusehen, die gleichzeitig einen Säuregehalt haben, der dazu dienen soll, die Oberfläche des Werkstückes blank zu machen und blank zu halten, im Drahtzug werden hierzu sowohl schwefelsäure- als auch phosphorsäurehaltige Emulsionen bzw. Emulsionspasten eingesetzt. Bei Anwendung derartiger Schmiermittel muß das zu verformende Gut vor dem Ziehen gekalkt werden. Das nach diesem Verfahren erhaltene Ziehgut ist stark korrosionsanfällig, und die Ziehwerkzeuge erleiden einen starken Verschleiß.

Günstigere Korrosionseigenschaften werden erhalten, wenn das Ziehgut nach mechanischem oder chemischem Entzundern gegebenenfalls gewaschen, gekalkt und mit trockenen Seifen oder Ziehstearaten gezogen wird. Hierbei werden jedoch matte, dunkle und mit Kalkeinschlüssen behaftete Oberflächen erhalten, was bei einer Weiterverarbeitung, z. B. Verzinken, Vernickeln, Verchromen, häufig zu fehlerhaften Überzügen führt.

Vornehmlich bei Rohrzug wird das Ziehgut phosphatiert, d. h. mit einer Metallphosphatschicht, z. B. Zinkphosphatschicht, versehen, gefettet und dann gezogen. Derartiges Ziehgut ist jedoch grau verfärbt und häufig fleckig.

Um Rohre mit blanker Oberfläche zu erhalten, werden als Ziehmittel Emulsionen auf Basis tierischer und pflanzlicher Fette mit einem Gehalt an freier Phosphorsäure verwendet. Der Einsatz dieser phosphorsäurehaltigen Emulsionen ist jedoch auf schon vorgezogene Rohre und Rohrluppen beschränkt. Sie können zum Ziehen mit großen Querschnittsänderungen nicht} eingesetzt werden.

Diese Mängel und Nachteile werden dadurch beseitigt, wenn als Schmiermittel ein Umsetzungsprodukt aus N-C_ie_₂₀-Alkyl-trimethylen-diamin mit etwa der doppelten Molmenge Orthophosphorsäure in Gegenwart von Wasser allein oder im Gemisch mit bekannten Schmierölen und/oder anderen schmierwirksamen Substanzen verwendet wird. Durch deren Anwendung werden blanke, nicht mehr korrosionsanfällige Oberflächen erhalten. Da sich bei Anwendung der neuen Schmiermittel in jedem Falle eine Kälkung erübrigt, wird nicht nur ein sonst notwendiger Arbeitsgang eingespart, sondern gleichzeitig auch ein von Kalkeinschlüssen freies Ziehgut erhalten. Ebenso erübrigt sich in allen denjenigen Fällen, bei denen zur Verformung ein Phosphatieren notwendig ist, dieser Verfahrensschritt. Darüber hinaus wird eine wesent-Schmiermittel

Anmelder:

Georg Oest & Cie., 7290 Freudenstadt

Als Erfinder benannt:

Horst Müller, 7290 Freudenstadt;

Christel Monjoie, 7292 Baiersbronn

liehe Erhöhung der Standzeiten der Verformungswerkzeuge erzielt.

Aus der französischen Patentschrift 1 271 417 und der deutschen Auslegeschrift 1 049 191 ist ferner die Verwendung von organischen Phosphonsäuren bzw. von durch organische Substituenten substituierten Phosphonsäureamiden als Schmiermittelzusätze bekannt.

Wie aus Vergleichsversuchen hervorgeht, zeigen die erfindungsgemäßen Schmiermittel eine überlegene Schmierwirksamkeit. So konnten bei Prüflingen auf der Almen-Wieland-Maschine bei Verwendung der dem Stand der Technik entsprechenden Schmiermittel die Prüfläufe nur bis zu einer Belastung von 1500 kg Anpreßdruck durchgeführt werden, wonach Zapfenbruch durch Verschweißen der Welle und Lagerschale eintrat. Prüfwelle und Lagerschalen zeigten eine tiefe Freßriefe. Hingegen wurden bei Verwendung der erfindungsgemäßen Zubereitungen Belastungen bis über 2000 kg Anpreßdruck ohne weiteres ausgehalten, wobei keine Verschweißung auftrat.

Die Herstellung kann z. B. in der Weise erfolgen, daß 12 Teile des N-Mono-alkyl-trimethylen-diamin bei etwa 90⁰C mit 7,4 Teilen 80%iger Orthophosphorsäure umgesetzt und bis zum Erkalten gerührt werden. Für dieses Herstellungsverfahren wird jedoch kein Patentschutz begehrt.

Dieses Umsetzungsprodukt — im folgenden kurz »Grundsubstanz« genannt — ist als solches bereits als Schmiermittel für höchste Druckbeanspruchung geeignet. Zur besseren Handhabung und zur Erzielung optimaler Ergebnisse können aus dieser Grundsubstanz Emulsionen und Emulsionspasten für den jeweiligen, speziellen Verwendungszweck bereitet werden.

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3 4

So können auf dieser Grundsubstanz aufgebaute Es erfolgt 1 Zug an 8,5 mm, das sind 40,25% Quer-

Schmiermittel als Paste enthalten: schnittsabnahme. Das Ziehen erfolgt ohne Nach-

5 bis 35 Gewichtsprozent, Grundsubstanz, schmierung des Ziehwerkzeuges. Der gezogene Draht

5 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 8 bis 15 Ge- ™^rd &&***? ™^ch™}? ^im Schwefelsaurebad entzun-

wichtsprozent, tierische und/oder pflanzliche ^{5 0}^ .^^d ™^ά?^Γ 5 Minuten ba 85 C mv oben be-

ρ _tte schriebenen Schmiermittelbad getaucht, anschließend

0 bis 60 Gewichtsprozent, vorzugsweise 7 bis 14 Ge- ™ Kaltstauchverfahren zu Schraubenrohlingen ver-

wichtsprozent, Schmieröle mineralischer ^ioTm}· ^B™^m _t ^W1.^rd kef weiteres Schmiermittel ver-

und/oder synthetischer Herkunft, wendet Die fertigen Schraubenrohlinge haben eine

5 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 10 Ge- ¹⁰ f^la™^de' ..^^{tte und von} Ziehmirtelemschlussen

Wichtsprozent, Emulgatoren, ^freie Oberflache.

2bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 3 bis 6 Ge- Beispiel 2

wichtsprozent, Korrosionsschutzmittel, .„ _. .... „r ι . i^™ ^.-^

2 bis 70 Gewichtsprozent, Wasser. _c ^ ^Es ^f¹"? Eisendrahte, Walzdraht Thomas-Gute,

15 5,5 mm Durchmesser, gezogen.

Werden diese Pasten zur spanlosen Verformung von Vorbehandlung: Entzundern im Schwefelsäurebad,

Edelstahlen eingesetzt, so hat es sich als besonders waschen mit klarem Wasser.

vorteilhaft erwiesen, daß der Anteil an pflanzlichen Dieser vorbehandelte Walzdraht wurde in einem

und/oder tierischen Fetten in diesen Pasten 40 bis Schmiermittelbad folgender Zusammensetzung 5 Mi-

50 Gewichtsprozent beträgt. 20 nuten bei 85°C getaucht:

" Schmiermitteleniulsionen, die auf dieser Grund- 5 Gewichtsprozent Grundsubstanz,

substanz aufgebaut sind, können enthalten: _{4 GewicIl}tsprozent tierisches Fett,

1 bis 15 Gewichtsprozent, Grundsubstanz, 3 Gewichtsprozent Emulgator (nicht ionogen),
0 bis 15 Gewichtsprozent, vorzugsweise 2 bis 8 Ge- 2 Gewichtsprozent Korrosionsschutzmittel,

wichtsprozent, tierische und/oder pflanzliche ²⁵ 84 Gewichtsprozent Wasser,

Fette, 1,2 Gewichtsprozent Orthophosphorsäure 80°/₀ig,

0 bis 15 Gewichtsprozent, vorzugsweise 3 bis 8 Ge- 0,8 Gewichtsprozent Beschleuniger.

wichtsprozent, Schmieröle mineralischer „ ., .„.. „. ..„., ,·>,,

und/oder synthetischer Herkunft, , ?. ^eiJ⁰¥f zwei Zu_ge< auf einer Mahnedie-Mehr-

1 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 2 bis 6 Ge- *> ^drahtziehmaschine mit 2 m/Sek. an 3,4 mm End-

wichtsprozent, Emulgatoren, durchmesser. Die Querschnittsabnahmen sind folgende:

0 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 bis 5 Ge- 1. Zug an 4,30 mm = 38,8 % Querschnittsabnahme,

wichtsprozent, Korrosionsschmiermittel, 2. Zug an 3,40 mm = 37,5 °/₀ Querschnittsabnahme.

60 bis 98 Gewichtsprozent, vorzugsweise 70 bis 95 Ge- . ·, ,. ■ j

wichtsprozent Wasser. ³S ^b) Werden mehr als zwei Zuge gefordert, wird vor

den einzelnen Zügen mit einer Emulsionspaste der

In verschiedenen Anwendungsfällen, z. B. bei Eisen, nachfolgenden Zusammensetzung geschmiert:

Stahl und harten Bronzen ist es vorteilhaft, diesen 20 Gewichtsprozent Grundsubstanz,

Schmiermitteln zusätzlich bis zu 10 Gewichtsprozent _{15 Gewichtsprozent} tierisches Fett,

an 80- bis 85%iger Orthophosphorsäure und bis zu 40 ₆ Gevwdrtsprozent Emulgator,

9 Gewichtsprozent an Sich bekannte Beschleuniger, 3 Gewichtsprozent Korrosionsschutzmittel,

wie Borsaure, zuzufügen 48 Gewichtsprozent Wasser,

Wie bereits erwähnt und wie sich das auch aus den _{5 Gewichtsprozent} Orthophosphorsäure 80%ig,

Beispielen ergibt, richtet sich die Zusammensetzung 3 _{Gewichtsprozent} Beschleuniger,
der erfindungsgemäßen Schmiermittel nach den jewei- 45

ligen Einsatzzwecken. So können diese Schmiermittel Es erfolgen zwei weitere Züge mit folgenden Quereinmal als Paste zum Ziehen von Drähten oder zum schnittsabnahmen:
Einsatz in langsam lautenden schwerbelasteten Ge- _Zngan2,70mm = 37,0·/. Quersctaittsabnatane,

Einsatz als Kühl- und Schmiermittel in der span- Die Gesamtquerschnittsabnahme beträgt nach vier

abhebenden Metallverformung eingesetzt werden. Zügen 84 %. Die sowohl nach a) wie nach b) gezogenen

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden Drähte haben blanke Oberflächen und enthalten keine

folgende Beispiele aufgeführt. Schmiermitteleinschlüsse. Die Standzeiterhöhung der.

_π . . _{τ Λ} 55 Werkzeuge beträgt geenüber den üblichen Verfahren Beispiel 1

Es werden Stahldrähte CQ 45 mit 11 mm Ausgangs- Die Ergebnisse bei Stahldrahtqualitäten (CQ-Güten)

durchmesser zum Kaltstauchen vorgezogen. und hochgekohlten Stahldrähten (0,6 und 0,7 °/₀)

Vorbehandlung: Entzundern im Schwefelsäurebad, Kohlenstoff sind analog,
waschen mit klarem Wasser. 6o

Der so vorbehandelte Draht wird 5 Minuten bei B e i s ρ i e 1 3

85° C in einem Schmiermittelbad folgender Zusammensetzung betaucht: Es wird V 4A-Stahldraht federhart, Ausgangsstärke

8,8 mm, gezogen. Nach dem Entzundern im Säurebad,

8 Gewichtsprozent, Grundsubstanz, _6s ^^η ^₁. _MaTem Wasser, wird bei 85° C der Draht

1,3 Gewichtsprozent, Orthophosphorsäure 80%ig, io Minuten im Schmiermittelbad gemäß Beispiel 2, a)

0,7 Gewichtsprozent Beschleuniger (Borsäure), getaucht. Der so vorbehandelte Draht wird in zwei

90 Gewichtsprozent Wasser. Zügen mit 2,2 m/Sek. auf einer Einzel-Ziehmaschine

gezogen, deren Ziehwerkzeug mit einer Schmiermittelpaste folgender Zusammensetzung geschmiert wird:

25 Gewichtsprozent Grundsubstanz,
10 Gewichtsprozent tierisches Fett,
37 Gewichtsprozent pflanzliches Fett,

5 Gewichtsprozent Emulgator,
12 Gewichtsprozent Mineralöl,

5 Gewichtsprozent Wasser,

4 Gewichtsprozent Orthophosphorsäure 80°/₀ig, 2 Gewichtsprozent Beschleuniger.

Die Querschnittsabnahmen waren:

1. Zug an 7,7 mm = 23,4 % Querschnittsabnahme,

2. Zug an 6,8 mm = 22,0 % Querschnittsabnahme.

Die Gesamtquerschnittsabnahme betrug 40,3 %. Es wurden hellblanke porenfreie Drahtoberflächen erhalten, die keine Schmiermitteleinschlüsse haben und das sonst übliche Nachpolieren der Drähte überflüssig machen. ao

Beispiel 4

Es wird Messingpreßdraht (MS 63) mit 11 mm Ausgangsdurchmesser gezogen.

Vorbehandlung: Beizen in Schwefelsäure, waschen in klarem Wasser.

Der so behandelte Draht wird 5 Minuten in einem Schmiermittelbad gemäß Beispiel 2, a) getaucht und mit der im Beispiel 3 beschriebenen Schmiermittelpaste als Schmiermittel vor den einzelnen Ziehwerkzeugen in drei Zügen an 6,2 mm Endstärke mit folgenden Einzelquerschnittsabnahmen gezogen:

1. Zug an 8,5 mm = 40,3 % Querschnittsabnahme,

2. Zug an 7,2 mm = 28,0 % Querschnittsabnahme,

3. Zug an 6,2 mm = 26 % Querschnittsabnahme.

Die Gesamtquerschnittsabnahme beträgt 68 °/₀. Die Ergebnisse sind analog denjenigen im Beispiel 3. Auch nach dem Blankglühen der gezogenen Drähte ist die Oberfläche einwandfrei und ohne die sonst häufig vorkommende Fleckenbildung.

Analoge Verformungen im Fein- bzw. Feinzug auf einer Niehoff-Mehrfachdrahtziehmaschine, Type 154 mit acht Zügen von 1,59 an 0,70 mm ergeben vergleichbare Ergebnisse.

Hochgekohlte Stahldrähte ähnlicher Messungen verhalten sich analog.

Beispiel 6

Gezogen werden geschweißte Stahlrohre der Güte ST 35, ST 45 und C 22.

Die mit Schwefelsäure gebeizten und mit klarem Wasser gewaschenen Rohre werden bei 85° C in einer Schmiermittelemulsion folgender Zusammensetzung getaucht:

7 Gewichtsprozent Grundsubstanz,

3 Gewichtsprozent tierisches Fett,

4 Gewichtsprozent Mineralöl,
4 Gewichtsprozent Emulgator,

4 Gewichtsprozent Korrosionsschutzmittel,
74 Gewichtsprozent Wasser,
2 Gewichtsprozent Orthophosphorsäure 80°/oig,. 2 Gewichtsprozent Beschleuniger.

Die Anfangs- und Endstärken der Rohre sind z. B.

48 · 1,35 mm gezogen an 44 · 1,2 mm,
28 · 1,65 mm gezogen an 25 · 1,5 mm,
22 · 0,95 mm gezogen an 20 · 0,9 mm,
60 · 3,75 mm gezogen an 52 · 3,5 mm,
60 · 2,70 mm gezogen an 55 · 2,5 mm,
76 · 2,00 mm gezogen an 70 · 1,75 mm.

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Beispiel 5

Es wird Elektrolytkupferdraht mit 37kg/mm^a Festigkeit in einer Tauchziehmaschine Herborn TF 2b (Mittelzug) mit einer Schmiermittelemulsion folgender Zusammensetzung gezogen:

1,5 Gewichtsprozent Grundsubstanz,

2,5 Gewichtsprozent tierisches Fett,
1,0 Gewichtsprozent Emulgator,
95 Gewichtsprozent Wasser.

Die einzelnen Züge waren wie folgt eingeteilt:

1. Zug an 2,25 mm,

2. Zug an 2,04 mm,

3. Zug an 1,80 mm,

4. Zug an 1,55 mm,

5. Zug an 1,35 mm,

6. Zug an 1,17 mm.

Diese Rohre werden ohne jede weitere Schmierung und ohne die sonst übliche Metallphosphatbeschichtung mit bis etwa 45 m/Min, gezogen. Die Oberflächen sind nach dem Ziehen hell glänzend und einheitlich blank. Die Standzeit der Werkzeuge wird um 10% erhöht.

Beispiel 7

Gezogen werden Kupferrohre in zwei Zügen. Das Ausgangsmaterial erhält die üblichen Vorbehandlungen und wird anschließend etwa 5 Minuten in folgender Schmiermittelemulsion bei Raumtemperatur getaucht:

2,5 Gewichtsprozent Grundsubstanz,
2,5 Gewichtsprozent tierisches Fett,
1,0 Gewichtsprozent Emulgator,
94,0 Gewichtsprozent Wasser.

Diese Rohre werden ohne Ziehsteinschmierung in zwei Zügen von 20 · 2,2 mm an 11 · 1,8 mm gezogen.

Es wird eine absolut hellblanke glänzende Oberfläche bei etwa 50%iger Standzeiterhöhung der Ziehwerkzeuge erreicht.

Beispiel 8

Das erhaltene Ziehgut ist hellblank. Pro Ziehstein beträgt der Drahtdurchsatz mit üblichen Schmiermitteln etwa 35 t. Durch Einsatz des beschriebenen Schmiermittels wird der Drahtdurchsatz pro Ziehstein auf 501 erhöht, was einer Standzeiterhöhung von 43 % entspricht.

Es wird eine Laufradscheibe, Chrommolybdänstahl, Durchmesser 490 mm, mit folgender Schmiermittelemulsion gefräst:

6 Gewichtsprozent Grundsubstanz,
3 Gewichtsprozent pflanzliches Fett,
3 Gewichtsprozent Mineralöl,
3 Gewichtsprozent Emulgator,
2 Gewichtsprozent Korrosionsschutz,
83 Gewichtsprozent Wasser,

Claims (2)

1. 7 8

   Als Werkzeug wird ein Fräser, Autolock, Durch- druck von 1500 kg stellte sich eine konstante Reibungsmesser 14 mm, Länge 30 mm, Rc = 66 verwendet. kraft von 150 kg und konstante Temperatur von Die Schnittdaten sind folgende: +85⁰C nach etwa 1000 bis 120 Umdrehungen ein. Geschwindigkeit ν 12,8 m/min Nachdem sich bis 8000 Umdrehungen keine Ver-

   Drehzahl η 291 U/min ⁵ ^™^ ^m ^ⁿ _T ^{Werten ergab}' ™^ά& A^er ·^Lauf

   Vorschub Sl 13 mm/min abgebrochen. Die Lager waren blank und frei von

   Tiefe im Mittel al 5mm λ7? ^ , · ,. -c _f , · _A a- _c t, · ·« ι

   Mit den gleichen Erfolgen sind die Schmiermittel

   Die Verschleißmarken der Werkzeuge zeigen ver- nach der Erfindung auf dem Gesamtgebiet der span-

   gleichsweise zu einer handelsüblichen Schmiermittel- io losen Formgebung, wie Kaltstauchen, Fließpressen,

   emulsion nach Verarbeitung von je einem Werkstück Tiefstanzen anwendbar.

   eine Standzeiterhöhung beim Einsatz der oben be- Ebenso erfolgreich sind die erfindungsgemäßen

   schriebenen Schmiermittelemulsion von 1000%. Schmiermittel bei der spanabhebenden Verformung

   . -in ^von Metallen als Schmier- und Kühlmittel einsetzbar.

   ispie 15 Es werden ebenso wie bei der spanlosen Verformung Es wird das Druckaufnahmeverhalten eines hoch- erhöhte Werkzeugstandzeiten bei hoher Oberflächenviskosen Schmiermittels, das zum Schmieren hoch- gute erzielt, wobei gleichzeitig mit erhöhten Schnittbelasteter langsam laufender Getriebe eingesetzt geschwindigkeiten gearbeitet werden kann,
   werden soll, auf der Ahnen-Wieland-Schmiermittelprüfmaschine geprüft. Das Schmiermittel hat folgende 20 Patentanspruch·
   Zusammensetzung:

   20 Gewichtsprozent Grundsubstanz, ^Tf¹™^?! eines Umsetzungsproduktes aus

   10 Gewichtsprozent pflanzliches Fett, ?"^Cl6Tf "^AH" "^A ¹^₁, · * ^

   50 Gewichtsprozent Mineralöl, doppelten Molmenge Orthophosphorsäure m Ge-

   5,5 Gewichtsprozent Emulgator, ²⁵ f?^{wart v0} _o ⁿ ™*^sse* ^aIlei* ,⁰^ "*, ^Geimsc} ™^ύ

   4 Gewichtsprozent Korrosionsschutz, bekannten Schmierölen und/oder anderen schmier-

   8 Gewichtsprozent Wasser, wirksamen Substanzen als Hochdruck-Schmier-
2. 2 Gewichtsprozent Orthophosphorsäure 80°/₀ig, ⁰^ "*? ⁸J? ΐ^^ίΡ^{1 fUt die Spanl}°^Se

   0,5 Gewichtsprozent Beschleuniger. _3o spanabhebende Metallverformung.

   Es wurde der maximale Anpreßdruck von 2000 kg

   (Reibungskraft = 170 kg Endwert) erreicht. In Betracht gezogene Druckschriften:

   Prüflager und Prüfwelle waren frei von Freßriefen. Deutsche Auslegeschrift Nr. 1049191;

   In einem Dauerlauf mit einem konstanten Anpreß- französische Patentschrift Nr. 1271417.

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