DE2154232C3 - Hochtemperaturschmierstoff für die Warmumformung von Metallen - Google Patents

Description

1 bis 25 Gewichtsprozent ZnS, 1 bis 25 Gewichtspro- Beispiel 1

zent CaF₈, 1 bis 25 Gewichtsprozent NaF, 1 bis 25

Gewichtsprozent Graphit oder Gemischen davon. Es wurde ein Hochtemperaturschmierstoff gemischt,

Durch den Zusatz des Zinksulfids, der Metall- der 90 Teile eines Alkali-Pbosphat-Borat-Schmelz-

fluoride oder des Graphits zu den eigentlichen Grund- 5 Produktes, bestehend aus

substanzen auf Phosphatbasis wird eine beträchtliche _{46 6} Gewichtsprozent P O

Verbesserung der Schiniereigenschaften, insbesondere ₂₀'₆ Gewichtsprozent Na.O

beim Strangpressen von Stahl, erzielt. Die Schmier- f£ SSchSS K O und

eigenschaften der Kombinationen liegen dabei bedeu- 3| qSKS BO

tend besser als die der Einzelkomponenten. i. ²°^{A Gewichts}P^{rozent B}»°i

Der Schmelzbereich des Schmiermittels muß so und 10 Teile CaFj enthält.

gewählt werden, daß der Schmierstoff optimales Haft- Das Alkali-Phosphat-Borat-Schmelzprodukt hatte

vermögen auf dem Werkzeug und relativ leichtes Auf- einen Schmelzbereich von 500 bis 600⁰C. Dieser

schmelzen auf dem Werkstück aufweist. Andererseits Hochtemperaturschmierstoff, der in feinpulvriger

darf die Viscosität während des Umformvorgangi 15 Form vorlag, wurde zum Strangpressen von Stahl

nicht zu niedrig werden, damit der Schmierstoff nicht St 45 verwendet, indem er als Pulver auf den etwa

abfließt oder der Schmiermittelfilm reißt. 1100⁰C heißen Stahlblock aufgepudert und in Form

Die dem Schmicrstoff-Grundkörper zusätzlich zu- einer 50%igen wäßrigen Dispersion auf die Matrize

gemischten Schmierhilfsstoffe unterstützen und ver- gepinselt wurde. Auf einer hydraulische > Strangpresse

bessern den Schmiervorgang. Die Viskositätseigen- ao wurden Stahlblöcke von 540 mm Länge und 230 mm

schaft des Phoophatkörpers bestimmt die Einbaumög- Durchmesser zu Rohrluppen der Abmessung

lichkeiten des nachträglich zugesetzten Schmierzusatz- 94,5 · 7,25 mm verpreßt. Die Standzeit einer Matrize

stoffes. betrug 43 Rohre.

Die Wirkung der Zusatzstoffe beim Umformvorgang läßt sich folgendermaßen erklären: 35 B e i s ρ i e 1 2

Graphit und Zinksulfid (Wurtzit) wirken als typische

Schichtgittermineralien in festet Form als Gleitmittel; Ein Hochtercoeraturschmierstoft wurde hergestellt,

ebenso ist Calciumfluorid auf Grund der guten Spalt- indem man 85 Teilen eines Schmelzproduktes, be-

barkeit des Flußspats nach dem Octaeder als Gleit- stehend aus

mittel in fester Form anzusehen. Natriumfluorid be- 30 _{5g 4} Gewichtsprozent P O

wirkt dagegen -Js wasserlösliches Fluorid eine Entfer- , ₈|_{3 Gewichtsprozent N}a₂8,

nung der harten und spröden Sekundärzunderschicht. g ₆ Gewichtsprozent K O

Mit den neuen Schmierstoff kann sowohl'eine 9,0 Gewichtsprozent B₂O₃'und

Block-, Matrizen- und Do. nschn .erung vorgenommen _{5J Gewichtsprozent} Al₂O₃,
werden. Das hat den Vorteil, daß zur Schmierung des 35

relativ kalten Werkzeugs als auch des heißen Werk- 15 Teile NaF zurnischt.

Stücks nur ein Schmierstoff benötigt wird. Der Schmelzbereich des Schmelzprodukts wurde

Durch den neuen Schmierstoff wird im Falle des durch das NaF von 540 bis 950"¹C auf 520 bis 78O⁰C

Strangpressens, Stoßens odsr Lochens bei der Her- erniedrigt. Der gemahlene ilochtemperaturschmier-

stellung nahtloser Rohre eine beträchtliche Standzeit- 4° stoff hatte einen Feinantei! von 98% <40 μ. Zum

erhöhung für die teuren Werkzeuge erreicht. Strangpressen von Stahl St 35 wurde der Hochtempe-

Die neuen Schmierstoffe können durch Bepud;rn raturschmierstoff als 50%ige wäßrige Dispersion auf

auf die Werkstücke aufgebracht werden. Sie können den etwa 1100°C heißen Stahlblock gesprüht und auf

jedoch auch als Dispersion angewendet werden und die Matrize aufgepinselt. Wie im Beispiel 1 wurden

dann durch Bestreichen, Besprühen, Begießen oder 45 Stahlblöcke von 400 mm Länge und 200 mm Durch-

Tauchen auf Werkzeug und Werkstück aufgebracht messer zu dünnwandigen Rohrluppen der Abmessung

werden. Dabei muß die verwendete Dispersion sehr 89 · 4,5 mm verpreßt. Die Standzeit einer Matrize lag

homogen sein und darf sich nach Möglichkeit im Vor- bei 40 Rohren,
ratsgefäß nicht absetzen. Wenn solch eine Dispersion
des Schmierstoffs beim Strangpressen sowohl zur 50

Schmierung des Werkzeuges als auch des Werkstückes Beispiel 3
eingesetzt werden soll, so muß sie sowohl auf dem

relativ kalten Werkzeug als auch auf dem heißen Ein Hochtemperaturschmierstoff wurde hergestellt,

Werkstück in gleicher Weise gut haften und muß in indem man 90 Teile eines Schmelzprodukts, bestehend

beliebig dicker Schicht aufgetragen werden können. 55 aus

Um diese Wirkung zu erzielen, genügt es üblicher- _{55 6} Gewichtsprozent P₈O₆.

weise nicht, den Schmierstoff nur in Wasser zu disper- _{13 Q} Gewichtsprozent Na O

gieren Es hat sich vielmehr gezeigt, daß eine Disper- j, _{Gewichtsprozcnt} K₂O,'

sion des Schmierstoffs, der hochdisperse Kieselsaure _{15 6 Gewichtsprozent} B₂O, und

wöbe. 2 bisAQ% insbesondere 5 bis 10 %, bezogen auf 60 _{6 7} Gewichtsprozent Al₂O₃,
die fertige Dispersion, angewandt werden, als Disper-

gierhilfsmittel zugesetzt wird, eine bedeutende Ver- mit 10 Teilen ZnS versetzte.

besserung bringt. Dadurch wird eine homogene, gut Der Schmelzbereich der feinpulvrigen Mischung haftende Dispersion erhalten. Der Anteil des Schmier- lag bei 600 bis 1050⁰C. Dieser Hochtemperaturstoffs in der wäßrigen Dispersion kann 10 bis 70, ins- ^S5 Schmierstoff wurde zum Strangpressen von Stahl St 35 besondere 40 bis 60% betragen. auf den etwa HOO⁰C heißen Block gepudert und in

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung Form einer 60%igen wäßrigen Dispersion auf die

erläutern: Matrize gesprüht. Bei Block- und Rohrabmessungen

wie in Beispiel
62 Rohre.

1 betrug die Standzeit einer Matrize

Beispiel 4

Es wurde ein Hochtemperaturschmierstoff hergestellt, bei dem 92 Teilen eines Schmelzproduktes, welches aus

59,6 Gewichtsprozent P₂O₆,
17,5 Gewichtsprozent Na₂O,
7,8 Gewichtsprozent K₂O und

15.1 Gewichtsprozent B₂O₃

bestand, 8 Teile Graphit zugemischt wurden.

Der Schmelzbereich des Schmelzprodukts lag bei 550 bis 65O⁰C. Die gemahlene Mischung hatte einen Feinanteil von 85% <40 μ.. Zum Strangpressen von Stahlrohren der Qualität St 55 wurde der Hochtemperaturschmierstoff in Form einer 45%igen wäßrigen Dispersion sowohl auf die etwa 110O⁰C heißen Stahlblöcke als auch auf die Matrize gesprüht.

Stahlblöcke von 480 mm Länge und 230 mm Durchmesser wurden zu Rohrluppen der Abmessung 60,3 ■ 8 mm verpreßt. Die Standzeit einer Matrize lag bei 45 Rohren.

Beispiel 5

Zu einem Hochtemperaturschmierstoff wurden 90 Teile eines Phosphat-Borat-Schmelzprodukts, das

55,4 Gewichtsprozent P₂O₅,

18.2 Gewichtsprozent Na₂O,
7,2 Gewichtsprozent K₂O,

12,1 Gewichtsprozent B₂O₃ und
7,1 Gewichtsprozent Al₂O₃

enthielt, und 10 Teile NaF gemischt.

Der Schmelzbcreich des Schmelzprodukts lag zwischen 580 und 96O⁰C. Durch den Zusatz von NaF zum Schmelzprodukt wurde dieser Bereich auf 530 bis 800^QC erniedrigt. Der gemahlene Hocbtemperaturschmierstoff hatte eine Körnung von 97% <40 μ..
Zum Strangpressen von Stahi St 35 wurde dieser

Hochtemperaturschmierstoff in Form einer 50%igen wäßrigen Dispersion angesetzt. Zur besseren Stabilisierung und Haftbarkeit dieser Dispersion auf dem 1100⁰C heißen Block und auf der Matrize wurden der aus Schmelzprodukt und NaF bestehenden wäßrigen

ο Mischung 5 Gewichtsteile hochdisptsrser Kieselsäure zugesetzt.

Auf einer hydraulischen Strangpresse wurden Stahlblöcke gleicher Abmessungen; wie im Beispiel 3 bereits erwähnt, verpreßt. Die Standzeit einer Matrize betrug 48 Rohre.

Beispiel 6

Es wurde ein Hochtemperaturschmierstoff aus 85 Teilen eines SchmelzpreduKt·*, das

58,4 Gewichtsprozent P₂O₆.
18,3 Gewichtsprozent Na₂O,

8.6 Gewichtsprozent K₂O,
9,0 Gewichtsprozent B₂O₂,

5.7 Gewichtsprozent Al₂O₃

enthält, und 15 Gewichtsteilen ZnS gemischt.

Der Schmelzbereich des Hochtemperaturschmierstoffs lag im Bereich von 550 bis 750° C.

Der gemahlene Hochtemperaturschmierstoff hatte einen Feinanteil von 97% <40 μ.

Zum Schmieren der Dorne einer Stoßbankanlage wurden die 500 bis 750⁰C heißen Dorne mit einer 10%igen Dispersion des Hochtemperaturschmierstoffs besprüht.

Bei einem Verformungsfaktor von 22 in den Rollenkalibern der Stoßbank wurde eine ausgezeichnete Haltbarkeit der Dornstangen festgestellt.

Claims (8)

ι 2 Werkzeugen so weit zu senken, daß die Standzeit gePatentansprüche: nugend groß und wirtschaftlich wird. Bei sehr harten und schwer umformbaren Stählen müssen meist die

1. Hochtemperaturschmierstoff für die Warm- verwendeten Matrizen bereits nach wenigen Pressunverformung von Metallen, dadurch ge- 5 gen ausgetauscht werden, da die Maßgenauigkeit der kennzeichnet, daß er aus einem Schmelz- gepreßten Rohre infolge des Verschleißes der Matrizen produkt von Phosphaten und Boraten der Alkali- nicht mehr gewährleistet ist.

metalle und gegebenenfalls des Zinks und/oder Alu- Es hat aus wirtschaftlichen Gründen nicht an Überminiums und einem Zusatz von Zinksulfid, CaI- legungen gefehlt, als Schmierstoffe für die Warmumciumfluorid, Natrtumfluorid, Graphit oder Ge- io formung von Metallen relativ billige Rohstoffe zu vermischen davon besteht. wenden, so hat man z. B. billige Rohstoffe aus dem

2. Hochtemperaturschmierstoff für die Warm- Mineralbereich verwendet, die entweder in ihrer urverformung von Metallen nach Anspruch 1, da- sprünglichen Form durch Zerkleinern oder nach Sindurch gekennzeichnet, daß er terungs- oder Schmelzprozessen eingesetzt wurden.

„ , , . , . . _ 15 Man hat außerdem anorganische Zusätze beigemischt,

a) aus einem Schmelzprodukt mit der Zusam- _wi ._{z ß} Natriumcarbonat, Natriumborat, Calciummensetzung fluorid, eisenhaltige Silikate, Calciumoxyd oder Magne-30 bis 60 Gewichtsprozent P₂O₅, tit, oder Natriumchlorid, Eisen-, AltunJnium- oder 10 bis 35 Gewichtsprozent Alkalioxyd, Kupferoxyd.

5 bis 25 Gewichtsprozent B₂O₃, ao Außerdem ist die Verwendung von Schmierstoffen,

0 bis 25 Gewichtsprozent ZnO, die hauptsächlich aus Graphit bestehen, für die Warm-

0 bis 25 Gewichtsprozent Al₂O₃ und Umformungsprozesse üblich, wobei jedoch infolge der

auftretenden Aufkohlung der metallischen Werkstoffe

b) einem Zusatz von große Schwierigkeiten auftreten können.

1 bis 25 Gewichtsprozent ZnS, *⁵ _c f^{erner si} _u ^nd zum Schmieren bei hohen Temperaturen 1 bis 25 Gewichtsprozent CaF₅ Salzgem.sche und Schmelzprodukte auf Phosphatbasis 1 bis 25 Gewichtsprozent NaF oder bekannt. Verwendet wird ζ B. ein wasserlösliches 1 bis 25 Gewichtsprozent Graphit Schmiermittel aus Aikaliphosphat-Aikalitetraborat-

Mischungen. Ein anderes Hochtemperaturschmiermit-

oder aus Gemischen der genannten Zusatzkompo- 3° tel besteht aus einem Gemisch von Ortho- oder kon-

nenten besteht. densierten Phosphaten der Alkalimetalle und Metall-

3. Verwendung des Hochtemperaturschmierstoffs oxyden. Es ist auch die Verwendung eines Natriumnach den Ansprüchen 1 und 2 in Form einer Kalium-Phosphatgemisches bestimmter Zusammenwäßrigen Dispersion. Setzung, wobei gegebenenfalls bis zu 10%, vorzugs-

4. Verwendung des Hochtemperaturschmierstoffs 35 weise bis zu 5 %, des Natriums und/oder Kaliums nach den Ansprüchen 1 bis 3 in Form einer durch durch äquivalente Mengen eines oder mehrerer zwei-Zusatz von hochdisperser Kieselsäure stabilisierten wertiger Metalle, insbesondere Magnesium, Zink oder wäßrigen Dispersion. Mangan ersetzt sein können, als Hochtemperatur-

5. Verwendung des Hochtemperaturschmierstoffs schmiermittel bekannt.

nach den Ansprüchen 1 bis 4 in Form einer durch 4° Außerdem sind als Gleitmittel zum Heißziehen von

Zusatz von 2 bis 10% hochdisperser Kieselsäure Metallen Alkali-Phosphorsäure-Gläser aus 29 bis

stabilisierten wäßrigen Dispersion. 61 Molprozent P₂O₈, gegebenenfalls B₂O₃ 10 bis 20

6. Verwendung des Hochtemperaturschmierstoffs Molprozent Al₂O₃, wobei bis zur 5 Molprozent durch nach den Ansprüchen 1 bis :> in Form einer den andere Oxyde 3wertiger Metalle wie Fe₂O₃ oder Cr₂O₃ Hochtemperaturschmierstoff in einer Menge von 45 ersetzt sein können, 9 bis 33 Molprozent Natrium-, 10 bis 70% enthaltenden wäßrigen Dispersion. Kalium-und/oder Lithiumoxyd, 16 bis 20 Molprozent

7. Verwendung des Hochtemperaturschmierstoffs Oxyde 2wertiger Metalle, wobei jedoch ein Gehalt an nach den Ansprüchen 1 bis 6 in Form einer durch PbO stets kleiner als 5 Molproze^; ist und wobei die Sprühen, Streichen, Tauchen oder Begießen auf Summe der Alkalioxyde und der Oxyde 2wertiger das Werkstück aufgebrachten wäßrigen Dispersion. 5° Metalle weniger als *>Q Molprozent beträgt, bekannt.

8. Verwendung des Hochtemperaturschmierstoffs Es ist ferner bekannt, Metallfluoride oder -sulfide nach den Ansprüchen 1 bis 2 in Form eines auf das oder Graphite als Zusatz zu Schmierstoffen zu vorwerkstück aufzubringenden Puders. wenden. Solche Schmierstoffe sind auf organischer

Basis oder auf Basis von Silikatgläsern aufgebaut.

55 Phosphate sind dabei nicht enthalten.

Es wurde nun gefunden, daß Schmierstoffe, die aus einer Schmelze von Phosphaten und Boraten der

Die vorliegende Erfindung betrifft neuartige Alkalimetalle und gegebenenfalls des Zinks und/oder Schmierstoffe für die Warmumformung von Metallen. Aluminiums und einem Zusatz von Zinksulfid, CaI-Diese auf Phosphatbasis aufgebauten Produkte erlau- ^6o ciumfluorid, Natriumfluorid oder Graphit oder Geben einen universellen Einsatz beim Walzen, Pressen, mischen davon bestehen, bedeutend bessere Schmier-Schmieden, Ziehen, Lochen und Stoßen und weisen eigenschaften als bisher bekannte Schmierstoffe beeine ausgezeichnete Schmierwirkung bei den Verfor- sitzen.

raungsvorgängen, bei denen hohe Temperaturen und Dabei kann das Schmelzprodukt zusammengesetzt

Drucke auftreten, auf. 6_{5 se}j_{n aus} 30 bis 60 Gewichtsprozent P₂O₆, 10 bis 35 Ge-

Die zur Zeit zur Verfügung stehenden Schmierstoffe wichtsprozent Alkalioxyd, 5 bis 25 Gewichtsprozent sind nicht in der Lage, den Reibungswiderstand zwi- B₂O₃, 0 bis 25 Gewichtsprozent ZnO und 0 bis 25 Gesehen dem heißen zu verfangenden Metall und den wichtsprozent Al₂O₃. Der Zusatz kann bestehen aus