DE1452449A1 - Verfahren zum Schutz der Werkzeuge beim Verpressen von Metallbloecken zu Voll- oder Hohlprofilstraengen,vornehmlich zum Schutz der Dorne und Rezipienten gegen Verschleiss und zum Schutz der Straenge gegen Oxydation sowie gegen Anhaften der Oxydationsschutzschicht - Google Patents

Verfahren zum Schutz der Werkzeuge beim Verpressen von Metallbloecken zu Voll- oder Hohlprofilstraengen,vornehmlich zum Schutz der Dorne und Rezipienten gegen Verschleiss und zum Schutz der Straenge gegen Oxydation sowie gegen Anhaften der Oxydationsschutzschicht

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DE1452449A1
DE1452449A1 DE19621452449 DE1452449A DE1452449A1 DE 1452449 A1 DE1452449 A1 DE 1452449A1 DE 19621452449 DE19621452449 DE 19621452449 DE 1452449 A DE1452449 A DE 1452449A DE 1452449 A1 DE1452449 A1 DE 1452449A1
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Description

8.11.68 S 1444
Ht.ii H52U9
Verfahren zum Schutz der Werkzeuge beim Verpressen von Metallblöcken zu Voll- oder Hohlprofilsträngen, vornehmlich zum Schutz der Dorne und Rezipienten gegen Verschleiß und zum Schutz der Stränge gegen Oxydation sowie gegen Anhaften der Oxydationsschutzsohicht. (Zusatz zu ...P 14:44 912,8 )
Offenlegungsschrift P H 52 449.3
Die vorliegende Zusatzerfindung zur Patentanmeldung P 14 44.912.0 . "betrifft eine Verbesserung des Verfahrens gemäß der Hauptanmeldung durch ein Verfahren zum Schutz der Werkzeuge vornehmlich der Rezipienten und Dorne beim Strangpressen, besonders beim Verpressen von Hohlprofilsträngen aus Schwermetallen, insbesondere Stahl, gegen Verschleiß und zum Schutz der zu erzeugenden Stränge gegen unerwünschte Oxydation und ein Anhaften des erzeugten Oxydationsschutzfilmes an dem erzeugten Strang, durch Aufbringen eines Pulvergemisches auf den Block und/oder die Werkzeuge.
Aufgabe der Erfindung ist es also, Gemische zu finden, die neben den Eigenschaften bekannter Gemische,beim Auspressen als Schmiermittel und als Wärmeisolationsmittel zu wirken und dabei die Werkzeuge gegen Verschleiß zu schützen, auch die Eigenschaft besitzen, sich auf den angepreßten Strang in einer dichten gleichmäßigen Schicht zu legen, die nach
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oder beim Erkalten des Stranges leicht von diesem entfernt werden kann. Dabei soll die Zusammensetzung der Schicht so sein, daß sie die Strangoberfläche gegen Oxydation schützt«, Je nachdem, ob das Mittel zwischen Dorn und Werkstoff oder zwischen Aufnehmer und Werkstoff oder zwischen Matrize und Werkstoff gebracht werden soll, können Gemische spezieller Zusammensetzung verwendet werden. Außerdem ist die Gemischzusammensetzung dem jeweils zu verpressenden Material (Kohlenstoffstahl, nichtrostenden Stahl, Kupfer, Messing und anderen Schwermetallen) anzupassen. Die Hegeln, nach denen diese Anpassung zu erfolgen hat?sind im allgemeinen für den Fachmann klar, wenn er den grundsätzlichen Erfindungsgedanken erfaßt hat.
Die Hauptanmeldung betrifft die Verwendung von Pulvergemischen, die bei Blocktemperatur noch nicht zähflüssig oder flüssig werden, mit einem hohen Anteil an Metalloxyden, die arteigen oder artverwandt dem ^reßmetall sind. Diese Gemi-' sehe sind weder von Fatur aus glasähnlich noch bei Blocktemperatur oder nach dem i'reSvorgang glasähnlich. Sie enthalten auch keine Bestandteile mit kristalliner .Schichtgitter-struktur.
Hach Anspruch 1 können diese Gemische zum Beispiel durch, das Flüssigwerden eines nicht zähflüssigen, d.h. nicht viskosen Gemischbestandteils bei Blocktemperatur Elastizität
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annehmen, ohne als Gesamtgemisch zähflüssig oder flüssig zu werden.
Nach Anspruch 2 sollen die Gemische wahlweise sogar keinen Bestandteil enthalten, der bei Blocktemperatur flüssig wird.
Glasähnliche Stoffe werden aus homogenen Schmelzen von Glasbildnern gewonnen, die beim Übergang von der flüssigen Phase in die Phase der Viskosität gelangen als homogener, amorpher Stoff.
Dieser viskose, homogene, amorphe Stoff, der bei niedriger Temperatur zu Glas erstarrt und dann zu Pulver gemahlen wird, wird bei Blocktemperatur wieder je nach seiner Zusammensetzung mehr oder weniger zähflüssig,d.h. wieder viskos,und erstarrt nach dem Preßvorgang auf der inneren und äußeren Oberfläche des Hohlprofilstranges wieder zu einem homogenen amorphen Glasfilm.
Kristalline Stoffe gehen je nach ihrer Zusammensetzung bei Blocktemperaturen in dünnflüssige Schmelze über, aus der sie beim Abkühlen sofort wieder zu Kristallen erstarren.
Die Pulvergemische gemäß der Hauptanmeldung bestehen erfindungsgemäß vornehmlich aus solchen kristallinen Stoffen.
-4-
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Es bestellt aber, physikalisch, und kristallographisoh, auch
ι die Möglichkeit, bestimite glasähnliche Stoffe, nach d\er Erwärmung bis sur homogenen Schmelze, durch das Hinzufügen von sehr vielen, feinverteilten Kristallisationskeimen, beim Erkalten, so zu einem Kristallisationsprozeß zu zwingen, daß sie ihre Glasähnlichkeit verlieren undtohne eine Zwischenphase der Viskosität zu durchlaufen, spontan Kristallform annehmen.(Entglasung-spontane Kristallisation bsp. zu Quarz.)
örlasähnliehes viskose Stoffe haben sich als Schutzmittel für .atrangpreßwerkzeuge bewährt? sie bedecken aber die Stränge mit einem Glasfilm, der schwer entfernbar ist, besonders von den Innenflächen der Hohlprofilstränge.
Werkzeugschutzmittel, beispielsweise Phyllo-Silikate mit Serpentin, Glimmer, Ton.,die auf der Gleitfähigkeit von Kri- ., stallen mit Schichtgitterstruktur beruhen, d.h. ein Gleiten entlang den Gitterschichten gestatten, haben sich als Oxydationsschutzmittel nicht bewährt. Ebensowenig haben sie sich als Verschleißschutzmittel für Dorne und Rezipienten bewähren können.
Zweck des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der vorstehend aufgeführten Verfahren zu vermeiden und natürlich ebenso deren nachteilige Grundeigenschaften wie Zähflüssigkeit (genanntι »Viskosität der glasähnlichen
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Stoffe") oder Gleitfähigkeit entlang den Schichtgitter oder Schuppenstrukturflächen. (Schichtflächen, die keine Verkettung durch Kristall-Ionen aufweisen). Zähflüssigkeit bewirkt das feste Ankelben der Schutzschicht aia Strang und soll deshalb erfindungsgemäß vermieden werden.
Die Mittel zum Erreichen dieses ErfindungsZweckes sind folgende:
1. Ausnutzung der Plastizität und Geschmeidigkeit von erhitzten Kristallen (Versetzung im Kristallgitter) ,anstelle der Gleitfähigkeit entlang den Schichtgitter- oder Schuppenstrukturflächen.'.
2. Ausnutzung der Plastizität eines Gemisches verschiedener Kristalle in der Hitze (anstelle der Viskosiät glasähnlicher Stoffe).
3. Ausnutzung der Plastizität bei der Kristallstrukturänderung während eines Dissoziationsprozesses (Gleiten an den Kristall-Ebenen bei der Änderung des Gitters duroh Abgabe von Sauerstoffionen).
4. Erzwingung von spontaner Kristallisation durch Beimengung von zahllosen, feinverteilten Kristallisationskeimen zu einem Gemischbeetandteil, der von Natur aus nach dem Rückgang aus der flüssigen. Phase in die Phase der Viskosität übergehen möchte.
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—ο—
Kennzeichen der vorliegenden Erfindung sind* 1. Während beim Schutz der Werkzeuge, vornehmlich der Matrizen und Preßscheiben,gemäß der Hauptanmeldung in erster Linie ein Gemisch von Pulvern kristalliner Natur, mit entsprechenden kristallinen Metalloxydanteilen Verwendung findet, das nur wenig die Plastizität der Kristalle oder Gemische von Kristallen und einem geschmolzenen Pulveranteil erfordert, verlangt der Schutz von Rezipienten und Dornen Gemische von Pulvern kristalliner Uatur, bei denen ein großer Anteil des Gemisches bei Blocktemperatur in die flüssige Phase übergeht, um die nicht schmelzenden, erhitzten KrJstaLlpulverteilchen des Gemisches zusammenzukleben zu einer plastischen, sehr geschmeidigen Komposition.
Diese Phase der erhitzten Komposition kann verglichen werden mit einer Phase, die sich beim Erkalten einer Schmelze unterhalb der Liquiduslinie aber oberhalb der Soliduslinie bildet. Beim Erkalten nach dem Preßvorgang und beim Durchschreitender Soliduslinie erhält der OxydationsSchutzfilm auf dem Strang, sofern er aus einer solchen Komposition besteht,kristallinen Charakter und-platzt durch seine hohe Oberflächenspannung und hohe zwischenmolekulare Anziehungskraft sowie geringe Adhäsion zum Strangmaterial leicht von diesem als.. (Beim Vorpressen von Stahl zum Beispiel: Fe3O3 Kristallpulver und SiO2 -Al2O3 - Na2O - J?eQ Kristallpulver?letztgenanntes Kristallpulver ist ein Kristallines Bimsmehl).
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2. Gemäß der Erfindung kann derjenige Pulveranteil im Pulvergemisch, der die Aufgabe hat, bei Blocktemperatur flüssig zu werden, auch aus glasähnlichen oder galsartigen Stoffen bestehen, wenn die G-esamtkomposition nach dem Erkalten zum Oxydationsschutzfilm auf dem Strang, infolge der Mischung mit den nicht schmelzenden Kristallpulverkomponenten, an denen die arteigenen bzw. artverwandten Metalloxydkristallpulver beteiligt sind, durch Oberflächenspannung und zwischenmolekulare Anziehungskraft, zum Abplatzen vom Strang gebracht wird (beim Stahlverpressen zum Beispiel: Fe2^1? " Kristallpulver mit (Borax)Nap B. CU Pulver).
3. Erfindungsgemäß kann diese zur Glasähnlichkeit neigende Pulverkomponente so gewählt werden, daß sie im flüssigen Zustand, bei Blocktemperatur, durch die Beimengung von pulverförmigen Kristallen, zum Beispiel Metalloxydkristallen, zur spontanen Kristallisation gezwungen wird und Ihre Neigung zum glasähnlichen Charakter dadurch verliert (beim Stahlpressen z.B. 10$ bis 2,5$ Fe2^ ~ Kristallpulver mit etwa 31 bis 33$ Na3O und 60 bis 65$ B3O5 -Kristallpulver).
4. Erfindungsgemäß kann die zum Beispiel aus Schwermetalloxydkristallpulver bestehende Komponente aus mehrwertigen Metalloxyden bestehen, die bei Blbcktemperatur dissoziiren · und nur geringe Mengen von Sauerstoff abgeben, wobei sie ihre Kristallstruktur ändern und die Plastizität der
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der Gesamtkomposition erhöhen (zum Beispiel beim Stahlverpressen: ^e2O, - Kristallpulver},. \
5. Erfindungsgemäß kann der durch Dissoziation der Schwer- · metalloxyd-Kristall-Komponente bei Blocktemperatur freigewordene Sauerstoff zur Verminderung der Haftfähigkeit des Oxydationsschutzfilmes auf dem Strang beitragen!.
a durch einen feinen Oxydhauch auf dem Strang
Jb durch Expansion nach dem Preßvorgang und Aufblähung des plastischen Oxydationsschutzfilmes (Erhöhung seiner Oberflächenspannung) «
6. Erfindungsgemäß kann das-Kristallpulver des Gemisches, entweder aus der gleichen Komposition oder aus zwei verschiedenen Kompositionen, gleichzeitig mit Hilfe einer Vorrichtung v auf die Oberflächen des Blockmantels und der Blockbohrung aufgestreut werden, wobei der Block sich dreht und die Blockdrehachse immer in der Streuebene der Kristallpulver bleibt, während die Vorrichtung selbst den Transport des Blockes vom · Ofen zur Presse übernimmt. Während des Drehvorganges klebt die jeweilige Kristallpulverkomposition an der entsprechenden Blockoberfläche fest.
7. Erfindungsgemäß kann das ftrietallpulver des Gemisches, . entweder aus der gleichen Komposition oder aus verschiedenen
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Kompositionen, mit Hilfe von Pulverflammspritzvorrichtungen, mit speziellen Düsen, auf die Werkzeugoberflachen in klebriger Form aufgespritzt werden. Die jeweilige Pulverkomposition erstarrt auf der entsprechenden Werkzeugoberfläche und erhält erst durch die Wärmestrahlung des in die Strangpresse eingebrachten Metallblockes wieder die notwendige Plastizität.
Durch diese Kompositionsmöglichkeiten ist eine besonders wirtschaftliche Anwendungsmöglichkeit der Verfahren gemäß Haupt- und Zusatzanmeldung gewährleistet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zeigt das Gemisch nach dem Verpressen und Erkalten, in Form eines auf den Strang aufgepreßten Oxydationsschutzfilmes, eine hohe Oberflächen- und Grenzflächenspannung und infolge sehr hoher zwischenmolekularer Anziehungskraft geringe Adhäsion zum ausgepreßten Metallstrang, so daß der Film sich während des Erkaltens zu Kügelchen zusammenballt, wobei ein freier Restbestandteil des Metalloxydkristallpulvers als Puderechicht auf der Metalloberfläche zurückbleibt. Dieser Erfolg wird beispielsweise erzielt bei 97$ Natriumborοsilikat und 2,5$ Fe2O,.
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Claims (1)

  1. S 1444
    Pa t entans prüohe
    1. Verfahren zum Schutz der Werkzeugflächen vornehmlich der Born- und Rezipientenflachen "beim Warmverpressen von Schwermetallen, insbesondere Stahl, gegen Verschleiß und zum Schutz des zu erzeugenden Voll- oder HohlprofiHstranges gegen Oxydation und gegen das Aufschmelzen des Oxydationsschutzfilmes, durch Aufbringen eines Pulvergemisches auf den Block und/oäer die Werkzeuge, welches einen erheblichen Anteil von Metalloxyden enthält, nach
    Patent .( Patentanmeldung ρ 14 44 .912.8)"
    dadurch gekennzeichnet, daß ein solches synthetisches Pulvergemisch überwiegend aus einem bei Blocktemperatur flüssigen, zähflüssigen oder zumindest klebrigen Stoff mit kristalliner Struktur, mineralogischer oder synthetischer Herkunft, und einem Metalloxydkristall oder einer kristallinen chemischen Metalloxydverbindung, dessen oder deren Metall artgleich oder artverwandt mit dem zu verpressenden Metall ist, in einem solchen Mengenverhältnis verwendet wird, daß der erstgenannte Stoff mit einem TeH des Metalloxydkristalls oder dessen Verbindung, schon unter der Blockhitze und anschließend unter dem Druck und der Hitze des Preßvorganges, eine chemische Verbindung und/oder eine Suspension eingeht.
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    .ν. 4, 9. 1
    2. Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bei Blocktemperatur flüssig, zähflüssig oder zumindest klebrig werdende Stoff, mineralogischer oder synthetischer Herkunft, eine glasähnliche, amorphe Struktur hat.
    3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bei Blocktemperatur flüssig, zähflüssig oder zumindest klebrig werdende Stoff, mineralogischer oder synthetischer Herkunft, bei glasähnlicher, amorpher Struktur, eine solche Zusammensetzung besitzt,daß er durch die Beimengung des oder der Metalloxydkristallpulver, in feinster Verteilung, zur spontanen Kristallisation gezwungen wird (beispielsweise ϊβρ°3 ~ Kris"fcallPulver mi-t N&2° ~ B2°3 ~Kris'ballPulver·)
    4. Verfahren nach Anspruch 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloxydkristallpulverkomponente aus einem mehrartigen Metalloxyd, d.h. Oxyd eines Metalles mit verschiedenen Wertigkeiten, besteht, das bei Blocktemperatur dissoziiert und da"bei Sauerstoff in geringen Mengen abgibt, wobei eine Gleitfähigkeit dieser Kristallkomponente durch die Kristallstruktur änderung entsteht.
    5. Verfahren naoh Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Dissoziation freiwerdende* Sauerstoff eine hauch-
    feine Oxydhaut auf dem Preßstrang bildet und ferner unmittelbar nach dem Auspressen des Stranges, innerhalb dee
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    plastischen Oxydationsschutzfilmes, expandiert und dessen Oberflächenspannung noch durch ein Aufblähen erhöht «\
    6. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet. daß das Pulvergemisch (oder zwei verschiedene Pulvergemische) mit Hilfe einer Vorrichtung innen und.außen auf die sich drehenden Oberflächen eines Hohlblockes gleichzeitig aufgestreut und erhitzt wird (oder werden^ und zwar bei . unveränderlicher Lage der Blookdrehach.se zur Pulverstreuebene während des Blocktransportes vom Ofen zur Presse.
    7. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvergemisch (oder verschiedene Pulvergemische) mit Hilfe von Pulverflammspritzvorriohtungen auf die Werkzeugflächen innerhalb oder außerhalb der Presse so erhitzt aufgetragen wird (oder werden), daß die Werkzeugoberflächen mit einer gleichmäßigen, aufgeklebten und an den kühleren Werkzeugflächen erstarrenden Pulverschicht bedeckt sind, die durch die Einwirkung der Wärmestrahlung des in die Strangpresse eingebrachten Metallblooks wieder in eine plastische Masse verwandelt wird.
    8. Pulvergemisch zur Anwendung beim Vorpressen von Schwermetallen, insbesondere Stahl, bei welohem mindestens einzelne Pulverbestandteile ihre Schmelzpunkte über der HLocktemperatur haben und so ausgewählt und mengenbemeseen
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    sind, daß das Gemisch, dem außer Metall-Oxyd-Komponenten bis etwa 50$ auoh andere Stoffe, bspw. SiOp, angehören, "bei Blocktemperatur noch nicht zähflüssig,sondern wie das Blockmetall nachgiebig verformbar ist, und in welchem ferner nur Oxyde von solchen Metallen enthalten sind, die eine gleiche oder größere Affinität zum Sauerstoff haben als das Blockmetall und bei welchem schließlich die Metall-Oxyd-Komponente Oxyde des Blockmetalls enthalten zur Ausführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet« daß auch die anderen Stoffe raumkristalline Struktur haben und überwiegend bei Blocktemperatur flüssig, zähflüssig oder zum mindesten klebrig sind und daß das Mengenverhältnis zwischen dem Metall-Oxyd-Anteil und den anderen Stoffen so gewählt ist, daß bei den jeweils vorliegenden -^reßbedingungen die anderen Stoffe nur mit einem Teil der Metall-Oxyd-Kristalle eine chemische Verbindung und/oder eine Suspension (Lösung) eingehen.
    9. Gemisch nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Metall-Oxyd-Anteil ganz oder zum Teil aus einer kristallinen, chemischen Metall-Oxyd-Verbindung besteht.
    10. Gemisch nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß einer der anderen pulverförmigen Stoffe eine glasähnliche, amorphe Struktur hat, so daß er beim Erkalten
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    auf dem Strang infolge der durch die bei Blocktemperatur nicht schmelzenden Metall-Oxyd-Komponenten erzeugten Oberflächenspannung und zwischenmolekularer Anziehungskräfte vom Strang abplatzt (Beispiels Borax gemischt mit Fe9O, zum Stahlpressen).
    11. Gemisch nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß einer der anderen pulverförmigen Stoffe glasähnliche, amorphe Struktur hat und in einem solchen Mengenverhältnis mit dem in ihm feinstverteilten Kristallpulver, insbesondere Metall-Oxyd-Pulver, steht, daß er bei den jeweils vorliegenden Preßbedingungen zur spontanen Kristallisation gezwungen wird, (bspw. zum Stahlpressen Glaspulver gemischt mit Fe2O.*-Kristallpulver und O- B2O5- Kristallpulver).
    12. Pulvergemisch nach einem der Ansprüche 8 bis 11, d-adurch gekennzeichnet, daß die Metalloxyd-Pulverkomponente aus ■ einem mehrwertigen Metall-Oxyd, d.h. dem Oxyd eines Metalles mit verschiedenen Wertigkeiten, besteht, welches bei Blocktemperatur dissoziiert und dabei Sauerstoff in geringen Mengen abgibt.
    13. Gemisch nach Anspruch 8 zum Verpressen von Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Bimsmehl (SiOp - AUO, -N und FepO^-Kristallpulver besteht.
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    /14. Gemisch zum Verpressen von Stahl nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es überwiegend aus Boraxpulver (Na« E4.O7) mi"k Zusatz von Pe2O, "besteht .
    15. Gemisch zum Verpressen von Stahl, nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 10$ bis 2,5$ Pe2O- Kristallpulver und 31 bis 33$ Na3O und 59 bis 65$ B2O5- Pulver besteht.
    16. Gemisch zum Verpressen von Stahl, nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß es aus etwa 97$ Uatrium-Boro-Silikat und 2,5$ Pe2O,, Rest Verunreinigung, besteht.
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