DE2365822A1

DE2365822A1 - Verfahren zum halbwarmschmieden, insbesondere von stahl in drahtform bei temperaturen zwischen 450 und 800 grad c

Info

Publication number: DE2365822A1
Application number: DE2365822*A
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Minami; Yoshimi Nakamura; Akito Shiina
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1972-03-22
Filing date: 1973-03-22
Publication date: 1976-06-10
Also published as: DE2314415A1; DE2365822B2; GB1424215A; DE2314415B2; DE2365822C3; DE2314415C3

Description

MÜLLER-BORE · GROENING · DEtTFFL · SCBÖXf · JISRTEL

PATENTANWÄLTE MÜNCHEN · BRAUNSCHWEIG - KÖLN

OR. W. MÖLLER-βΟΗέ· BRAUNSCHWEIQ H.W.ÖROeNINa.OIPI—INO.- MÜNCHEN DR. P. OCUFEU O1PL-CHEM, · MÖNCHEN OR,Λ- SCHÖN, DlPU-CHEM. · MÜNCHEN WKRNER HERTCL, O1PU-PHYS. · KÖLN

2 2, M/H

Kobe Steel, Ltd., Wakinohama-cho, Fukia-ku_% Kobe, Japan

Verfahren zum Halbwarmschmieden, insbesondere von Stahl in Drahtform bei Temperaturen zwischen 4-50 und 800°G

[Ausscheidung aus P 23 14 415.2-14]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Halbwarmschmieden,

insbesondere von Stahl in Drahtform bei Temperaturen zwischen

45O und 800°C, bei dem ein von Feststoffen freies Schmiermittel verwendet wird.

Die bekannten Schmiedeverfahren lassen sich in drei Gruppen einteilen, nämlich in Kaltschmiedeverfahren, Halbwarmschmiedeverfahren und Warmschmiedeverfahren. In allen drei Verfahrenskategorien werden eigene Schmiermittel und eigene Schmiermethoden angewendet, die im allgemeinen aus den weiter unten . " angegebenen Gründen nicht gegeneinander austauschbar sind.

Beim Warmschmieden, das bei Temperaturen oberhalb 8Ö0 C (bei Stahl) durchgeführt wird, braucht auf das zu schmiedende Material wegen

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MÜNCHEN Se · SIKBERTSTR. 4 · FOB 800720 · KABEL·: MXJEBOPAT · TEL. (089) «710 79 · TSI₁UX 5-22039

der hohen Temperatur, die es besitzt, kein Schmiermittel aufgebracht zu werden. Dagegen muß auf das ¥/erkzeug ein Schmiermittel aufgebracht werden, um dieses zu kühlen. Zu diesem Zweck werden die beim Warmschmieden verwendeten Schmiermittel in der Regel mit Wasser in einem Verhältnis von 1 : 30 verdünnt.

Dagegen ist beim EaItschmieden, das bei Temperaturen unterhalb 4-50⁰C durchgeführt wird, die Verwendung eines Schmiermittels für die Werkzeuge nicht erforderlich, wohl aber muß auf das zu schmiedende Werkstück ein Schmiermittel aufgebracht werden. Im allgemeinen wird dafür Zinkphosphorsäure verwendet.

Beim Halbwarmschmieden, insbesondere von Stahl in Drahtform, das bei Temperaturen zwischen 450 und 800°G durchgeführt wird, muß ein Schmiermittel verwendet werden, das nicht nur auf das Werkzeug, sondern auch auf das zu schmiedende Werkstück aufgebracht wird« Durch das verwendete Schmiermittel wird das Werkzeug gekühlt, ohne daß dadurch die Temperatur des zu schmiedenden Werkstückes übermäßig stark herabgesetzt wird. Da die Temperatur beim Halbwarmschmieden niedriger is-t als beim Warmschmiedenjist eine Abkühlung des Werkzeugs in dem Ausmaße wie beim Warmschmieden nicht erforderlich· Es genügt daher, wenn der Anteil des dem öligen Schmiermittel beigemischten Wassers das 5- *>is 20-fache der Schmiermittelmenge beträgt, um eine ausreichende Eühlung des Werkzeugs zu erzielen· Da jedoch wegen der niedrigeren Temperatur das Werkstück bedeutend schwieriger zu schmieden ist als nach dem Warmschmiedeverfahren, muß ein Schmiermittel auf das Werkstück aufgebracht werden. Wenn nun der Anteil des Wassers in dem beim Halbwarmschmieden verwendeten Schmiermittel zu hoch ist, wird die Tenl·- peratur des zu schmiedenden Werkstückes zu niedrig, so daß die Bearbeitung noch schwieriger wird und die Schmierwirkung unzureichend ist, während dann, wenn der Wasseranteil zu gering ist, eine Rauchbildung auftritt, die ebenfalls die Bearbeitung erschwert und die Gefahr einer Entzündung oder

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"Verbrennung mit sich bringt. Aus den nachstehend angegebenen Gründen ist es dahe?nicht möglich, die beim Warmschmieden oder Kalt schmieden verwendeten Schmiermittel auch beim Halbwarmschmieden einzusetzen.

Wird ein Werkstück bei einer Temperatur unterhalb 300 C geschmiedet, dann können ölige Materialien, z.B. öle, Fette oder Schmierfette, als Schmiermittel verwendet werden. Diese Materialien lassen sich nach Beendigung des Schmiedens leicht von dem Werkstück entfernen.

Wird jedoch das Schmieden bei einer Temperatur oberhalb 300°C, insbesondere bei einer Temperatur von mehr als 450°C, durchgeführt, dann geht bei dieser hohen Temperatur das Schmiervermögen des öligen Schmiermittels praktisch verloren. In solchen Fällen wird dann häufig Graphit oder Molybdändisulf id als Schmiermittel verwendet. Dabei wird die Oberfläche des Werkstückes mit einem Graphit- oder Molybdändisulfid-lilm überzogen, der sich nach dem Schmieden nur schwer wieder entfernen läßt. TJm einen solchen Überzug oder Zunder von der Oberfläche des Werkstücks wieder zu entfernen, muß eine sehr starke. Säure verwendet werden, welche die Oberfläche des Werkstückes nach der Entzunderung vergröbert, worunter die präzise Dimensionierung des Werkstückes leidet.

In der Zeitschrift "Draht-Welt Düsseldorf", JgS W¹* Nr. 11, Seiten 54-6 bis 54-71 ist beispielsweise ein Schmiermittel beschrieben., das neben öl, Mineralölen oder Harzen als Zusatz kolloidales Graphit enthalte Aus der Zeitschrift "Werkstattstechnik und Maschinenbau", Heft 4/1956, Seiten 1.96 bis 199, •ist ein solches Schmiermittel bekannt^ das unter Verwendung einer Luftspruhpistole aufgebracht wird. Aus der US-Patentschrift 2 821 016 ist ein Schmiedeverfahren bekannt, bei dem ein kolloidale Graphitteilchen enthaltendes Schmiermittel verwendet wird. Dieses Schmiermittel wird dem Werkstück mittels

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■ ρ einer Ölpumpe unter einem Druck von 5,6 kg/cm durchgeführt, der für eine Versprühung des Schmiermittels nicht ausreicht.

In der Zeitschrift "Industrie-Anzeiger", 93. Jahrgang, Hr. 84-, Seite 2089, ist-ein Warmschmiedeverfahren beschrieben, das unter Verwendung einer Schmiermittelsuspension durchgeführt wird, die aus einem anorganischen Pulver (Molybdänsulfid) besteht, das in Wasser in einem Verhältnis von 1:10 bis"1:25 dispergiert ist. Dieses Schmiermittel wird dabei, nur zur Kühlung auf das Werkzeug aufgesprüht, ohne daß dabei eine Vernebelung auftritt. In der Mr.'95 äer gleichen Zeitschrift ist auf Seite 2312 zwar von der Verwendung eines wasserlöslichen Syntheseöls beim Warmschmieden die Rede, dieses Syntheseöl dient Jedoch nur als Träger für das eigentliche Schmiermittel, das anorganische Pulver, das diesem zugesetzt wird. In der Literatur st eile ."Werkstatt und Betrieb", 104-(1971), 10, Seite 753, ist in dem Abschnitt, ""Schmieden bei mittleren Temperaturen", worunter Temperaturen zwischen 4-25 und 65O°O zu verstehen sind, angegeben, daß beim Halbwarmschmieden Seifen und andere organische Schmierstoffe, wie sie beim Kaltschmieden verwendet werden können, versagen und nur noch anorganische Stoffe in Pulverform, die in Form einer Suspension aufgebracht werden, als Schmiermittel verwendet werden können. ,

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zürn Halbwarmschmieden, insbesondere von Stahl in Drahtform bei Temperaturen zwischen 4-50 und 800°C, anzugeben, bei dem die vorstehend geschilderten Probleme nicht auftreten, d.h. bei dem keine Rauchbildung und keine Bildung von giftigen·und feuergefährlichen Gasen auftritt und sich das Werkstück nach dem Halbwarmschmieden sehr leicht reinigen läßt, ohne daß. dabei der Oberflächenzustand des Werkstückes beeinträchtigt wird.

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Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe auf überraschend einfache und wirksame Weise dadurch gelöst werden kann, daß zur Durchführung des Halbwarmschmiedens ein von Feststoffen freies Schmiermittel verwendet wird, das unter bestimmten Bedingungen sowohl auf das angewärmte Werkstück als auch auf das Werkzeug aufgebracht wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Halbwarm- . schmieden, insbesondere von Stahl in Drahtform bei Temperaturen zwischen 450 und 800°C, das unter Verwendung eines Schmiermittels durchgeführt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Schmiermittel ein mit der 5- "bis 20-fachen Menge Wasser vermischtes, öliges, keine festen Schmiermittelanteile enthaltendes Schmiermittel in Form einer wäßrig-öligen Dispersion unter einem Sprühdruck zwischen 50 und 150 kg/cm in Form eines Hebels auf das angewärmte Werkstück und das Werkzeug luftlos aufgesprüht wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, Werkstücke einwandfrei halbwarm zu schmieden, ohne daß eine langwierige Nachbehandlung zur Reinigung der geschmiedeten Werkstücke erforderlich ist. Beim Halbwarmschmieden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren tritt keine unerwünschte Rauch- und Gasbildung auf, das Schmiermittel läßt sich leicht und gleichmäßig auf das zu schmierende Werkstück und auf das Werkzeug aufbringen und leicht wieder zurückgewinnen· Durch das luftlose Aufsprühen des erfindungsgemäß verwendeten Schmiermittels können in dem Schmiermittel keine Luftblasen auftreten, wodurch eine außerordentlich gleichmäßige Ausbildung eines Schmiermittelfilms erzielt wird, der ein Festfressen zwischen Werkzeug und Werkstück oder eine Rißbildung zuverlässig verhindert. Da bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch das luftlose Aufsprühen des Schmiermittels die Verformungskraft im Verhältnis zur Temperatur beim Halb warms tauchen wesentlich geringer ist als bei dem

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konventionellen Verfahren, ist das Halbwarmschmiedeverfahren auch bei höheren iDemperaturen durchführbar, ohne daß das Schniiervermögen des erfindungsgemäß verwendeten Schmiermittels dadurch beeinträchtigt wird (vgl. gutachtlich die Literatur st eile "Draht-Fachzeit schrift", 12/197²I-, Seiten 694-697). .

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Verfahren der Erfindung unter Verwendung eines öligen Schmiermittels durchgeführt, das aus Ölen, Fetten, Mineralölen und/oder PoIyäthylenglykol besteht, die vorzugsweise mehr als 30 % des Schmiermittels ausmachen können. Das erfindungsgemäß verwendete Schmiermittel enthält zweckmäßig mehr als 50 %Polyäthylenglykol und es kann außerdem auch noch andere organische und.anorganische Zusätze, wie z.B. Phosphate, Polyacrylsäuren, EaIiumhydroxid und dgl. als Rostschutzzusätze und zur Verhinderung der Ausdehnung des Schmiermittels enthalten.

Als zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbare ölige Schmiermittel kommen in erster Linie solche in Betracht, wie sie normalerweise für die Durchführung des Halbwarmschmiedeverf ahrens eingesetzt werden, z.B. Öle, Fette, Mineralöle und wasserlösliche harzartige synthetische Schmierstoffe, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können. Außer diesen Haupt komponenten, die vorzugsweise mehr als 30 % des Schmiermittels ausmachen, können diese Schmiermittel noch die vorstehend genannten Zusätze sowie Zusätze zur Regulierung ihrer Viskosität enthalten. Beispiele für in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare Schmiermittel sind solche der nachfolgend angegebenen Zusammensetzung:

a) Schmiermittel auf Basis von ölen, Fetten und Mineralölen:

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	236582.2	%
20	%
10	JO
8 °/
12	%
5%
10

~⁷~

SuIf ide von Ölen -und Fetten

Öle und Fette

Asphalt '

Anionenaktivator

Kationenaktivator

Rostschutzmittel

Mineralöle

Best 5 %

b) Schmiermittel auf Basis von wasserlöslichen synthetischen Verbindungen ί

Polyäthylenglykol 70 %

■Phosphat 5 %

Polyacrylsäure . . 5 % Ealiumhydroxid 0,5 % .

Rest 19,5 %

Bei der Durchführung des erfindungsgeiiiäßen Halbwarmschmiedeverfahrens werden die Schmiermittel, welche beispielsweise die vorstehend angegebene Zusammensetzung haben können, mit Wasser vermischt oder in Wasser gelöst und unter den weiter oben angegebenen Bedingungen auf die Oberfläche des Werkstückes und des Werkzeugs luftlos aufgesprüht. Die öligen Bestandteile werden dabei mit der 5- bis 20-fachen Menge Wasser gemischt, bevor sie aufgesprüht werden· Ist die Schmiermittelmenge oder die Viskosität des Schmiermittels zu gering, dann wird keine ausreichende Schmierwirkung erzielt, während andererseits bei zu hoher Viskosität das Schmiermittel zum Festbrennen neigt, wenn es auf die Oberfläche eines V/erkstückes oder des damit in Berührung kommenden Werkzeugs aufgesprüht wird. Die Wirkung des Wassers ist bei der Durchführung des erfindüngsgemäßen Verfahrens von großer Bedeutung. Das Wasser dient nicht nur als Verdünnungsmittel, sondern auch als Kühlmittel, welches das Anbrennen und An-

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kleben des Schmiermittels an den heißen, miteinander in Berührung stehenden Oberflächen verhindert*

Das erfindungsgemäß verwendete Schmiermittel wird in Form eines Nebels, zweckmäßig unter Verwendung einer Hochdruckdüseunter Anwendung eines Sprühdruckes zwischen 50 und 150 kg/cm auf die zu schmierenden Oberflächen luftfrei aufgesprüht. Dabei wird das Schmiermittel mittels komprimierter Luft in einer luftfreien Pumpe indirekt komprimiert, wobei jedoch darauf geachtet wird, daß keine Luft in dem aufgesprühten Heben enthalten ist. Dadurch kann das Schmiermittel frei von Blasen gehalten und äußerst gleichmäßig auf die zu schmierenden Oberflächen aufgebracht werden.

Wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Halbwarmschmiedeverfahrens ist die Verwendung einer Mischung aus einem öligen Bestandteile und Wasser als Schmiermittel, die luftlos aus einer Hochdruckdüse unter einem Sprühdruck zwischen 50 und 150 kg/cm in Form eines Nebels auf das erhitzte Werkstück und das Schmiedewerkzeug aufgesprüht wird, wobei das Aufsprühen während und/oder vor dem Halbwarmschmieden durchgeführt werden kann. Es wurde nämlich gefunden, daß eine zufriedenstellende Schmierung beim Halbwarmschmieden nur dann erzielbar ist, wenn das erfindungsgemäß verwendete Schmiermittel in Form eines Nebels luftfrei aufgesprüht wird, weil sich gezeigt hat, daß beim Versprühen unter Verwendung von Luft eine unerwünschte Auftrennung der Komponenten in dem Schmiermittelgemisch auftritt,: die zu einem ungleichmäßigen Auftrag des Schmiermittels auf die zu schmierenden Oberflächen führt. Auch ist die Rückgewinnung des erfindungs gemäß verwendeten · Schmiermittelgemisches beim Versprühen unter Verwendung von Luft schwieriger als beim luftfreien Aufsprühen, da dann, wie erwähnt, das Schmiermittelgemisch in seine Komponenten aufgetrennt wird und vile Luftblasen enthalte Durch die erfindungsgemäß angewendete luft lose Aufsprühung in Form- eines

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Bebels ist jedoch eine gleichmäßige Zufuhr des Schmiermittelgemisches zu dem Werkstück und dem Werkzeug sowie eine gleichmäßige Verteilung desselben auf den zu schmierenden Oberflächen gewährleistet. Dabei tritt keine Phasentrennung auf und es ist kein Einschluß von Luftblasen zu beobachten, so daß das Schmiermittelgemisch nach Durchführung des Halbwarmschmiedeverfahrens ohne weiteres wieder zurückgewonnen werden kann.

Daß der erfindungsgemäß angewendete Sprühdruck zwischen 50 und 150 kg/cm für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kritisch ist, geht aus der nachfolgenden Tabelle hervor, in der die Ergebnisse von Versuchen zusammengestellt sind, bei denen die Viskosität des Schmiermittels in cSt in Abhängigkeit von dem Aufsprühdruck in kg/cm dargestellt ist.

Tabelle

Aufsprüh	50	Viskosität	des	Schmiermittels	3	CcSt)	Wasser
druck ρ	X				-^B		B
(kg/cm )	X	30	20	6	0	B
150	X		,0	0	0	* -B
120	X		A" .	0	0	0
100	X	x " ^.	A	\ 0	- 0	0
80	X	X		\ 0	A
60	X	X	- - A " ^-
15	X	X	JL ^.

Die Viskosität von 3 cSt wurde erhalten beim Verdünnen des Schmiermittels der weiter oben angegebenen Zusammensetzung mit Wasser im Verhältnis von 1:8. Die Viskosität von 6 cSt wurde erhalten beim Verdünnen des genannten Schmiermittels mit Wasser im Verhältnis von 1:5. Der Buchstabe "X" bezeichnet solche Zustände, bei denen keine Nebelbildung des aufge-

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sprühten Schmiermittelgemisches erzielt wurde, während die Buchstaben "A" und "B" solche Zustände bezeichnen, bei denen die Teilchen des aufgesprühten Mebels zu groß bzw. der Düsendruck zu hoch war, so daß der Aufsprühwinkel variiert wurde, wodurch der auf das Werkstück und das Werkzeug auftreffende Schmiermittelanteil verringert wurde. Der Buchstabe "0" bezeichnet schließlich die Zustände, die bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Einhaltung eines optimalen Aufsprühwinkels bei einer optimalen Vernebelung erzielt wurden. In dem zuletzt genannten Falle haftete das Schmiermittel fest an den Oberflächen des Werkstückes und des Werkzeugs in Form eines dünnen PiJtms, . wodurch ein Pestbrennen des Werkstückes verhindert und die Lebensdauer des Werkzeugs durch die Kühlwirkung des wäßrigen Schmiermittels verlängert wurde.

Das erfindungsgemäße Verfahren, das unter Aufsprühen des Schmiermittels durchgeführt wird, hat gegenüber dem bekannten Verfahren, bei dem das Schmiermittel während des Halbwarmschmiedens aufgetropft wird, den Vorteil, daß sein Wirkungsgrad insbesondere im Bereich höherer Temperaturen, beispielsweise bei Temperaturen oberhalb 300°C, außerordentlich hoch ist. Es ist beispielsweise bekannt, daß ein warmgewalzter Draht schlecht verarbeitbar ist und daher nach dem Kaltschmiedeverfahren oder dem Halbwarmschmiedeverfahren bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen nicht in zufriedenstellender Weise verarbeitet werden kann, weil bei den bisher verwendeten öligen Schmiermitteln die Gefahr besteht, daß beim Schmieden Hisse auftreten. Es wurde daher beim Kalt- oder Halbwarmschmieden ein angelassener oder weich-gemachter Draht verwendet. ETach dem erfindungsgemäßen Halbwarmschmiedeverfahren ist es nun jedoch möglich, einen warmgewalzten Draht selbst bei Temperaturen oberhalb 450⁰C unter einem solchen Druck zu verarbeiten, wie er beim Schmieden eines angelassenen und weich-gemachten Drahtes auftritt, wobei das Problem der Bißbildung erfindungsgemäß nicht in Erscheinung tritt. Nach

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dem erfindungsgemäßen Verfahren kann daher ein billiger warmgewalzter Draht einem Halbwarmschmiedeverfahren unterworfen werden, ohne daß er vorher angelassen und weichgemacht werden muß. Bei der direkten Verarbeitung eines warmgewalzten Drahtes muß vorher der Zunder von der Drahtoberfläche entfernt werden, was in der Regel auf mechanischem oder chemischem Wege -durchgeführt wird. Anschließend wird der entzunderte warmgewalzte Draht erhitzt und dem Halbwarmschmiedeverfahren unterworfene Durch das erfindungsgemäß .verwendete Schmiermittel wird nicht nur die Verarberbbarkeit eines solchen warmgewalzten Drahtes verbessert, sondern es wird auch die Funkenbildung an den Eontaktsteilen zwischen den Elektroden und dem Draht beim Aufheizen des Drahtes durch elektrische Widerstandsheizung vermieden. Diese Funkenbildung führt häufig zur Entstehung von Oberflächendefekten in Form von kleinen Löchern, die den Oberf lächenzustand der Endprodukte verschlechtern und häufig zu einer Rißbildung während der sich daran anschließenden Verarbeitung führen.

Dieser lachteil kann erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, daß man auf den Draht ein Schmiermittel aufbringt, das hauptsächlich aus Polyäthylenglykol besteht, das die Funkenbildung beim elektrischen Wi&erstandsheizen wirksam unterdrückt.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert« Dabei zeigen:

Fig. 1 in-schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Halbwarmstauchabschnittes der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Halbwarmstauchteil der Fig. - 2 in einem noch größeren'Maßstab;

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die Fig. 4- und 5 graphische Darstellungen der Beziehung zwischen der Verarbeitungstemperatur und der Druck-Belastung eines angelassenen und weich-gemachten Stahldrahtes bezüglich des Halbwarmschmiedens unter Anwendung eines bekannten Verfahrens sowie bei Anwendung des erfindungsgemaßen Verfahrens;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Verarbeitungstemperatur und der Druck-Belastung eines warmgewalzten Stahldrahtes und eines angelassenen und weich-gemachten Stahldrahtes, wobei beide Drähte unter Anwendung eines üblichen Halbwarmstauchverfahrens sowie unter Anwendung des erfindungsgemäßen Halbwarmstauchverf ahrens verarbeitet worden sind;

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Verarbeitungstemperatur und der Verarbeitbarke it ohne Rißbildung eines warmgewalzten Stahldrahtes sowie eines angelassenen und weich—gemachten Stahldrahtes, wobei beide Drähte unter Anwendung eines üblichen Halbwarmstauchverfahrens sowie unter Anwendung des erfindungsgemäßen Halbwarmstauchverfahrens verarbeitet worden sind;

Fig. 8 eine Seitenansicht eines Teils der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, die insbesondere zur Bearbeitung des Drahtes zum Zwecke der Verhinderung einer Funkenbildung geeignet ist; und

Fig. 9 eine vergrößerte Ansicht des Teils A der Fig. 8.

Bei der Durchführung der nachstehend geschilderten Ausführungsformen hat der Stahldraht die nachfolgend angegebene Zusammensetzung und wird unter Anwendung eines üblichen bzw. des erfindungsgemäßen Halbwarmstauchverf ahrens zu M 10-Schrauben verarbeitet.

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Stahlsorte C Si Mn P S

AISI1O27 0,27 0,27 .1,51 0,010 0,017

Beispiel 1 (Bearbeitung eines angelassenen und weichgemachten Stahldrahtes)

Ein Stahldraht aus AISI1027 der oben angegebenen Zusammensetzung wird warmgewalzt und anschließend angelassen und weichgemacht. Unter Verwendung des Drahtes als Ausgangsmaterial werden unter Anwendung eines Halbwarmstauchverfahrens M 10-Schrauben hergestellt.

Die Fig. 1 zeigt die zur Bearbeitung des Drahtes verwendete· Vorrichtung. Der angelassene und weichgemachte Stahldraht 1 wird auf einen Spulenhalter 2 aufgesetzt und durch eine mechanische Entzunderungsvorrichtung 3 geführt, die Umlenkwalzen 4- und Bürstenwalzen 5 aufweist, um eine Entzunderung zu bewirken. Das an der Oberfläche des Drahtes haftende Zunderpulver wird durch Luftdüsen 6 weggeblasen, die sich am Ausgang der mechanischen Entzunderungsvorrichtung befinden. Diese Entzunderung dient dazu, die Lebensdauer einer Ziehdüse 1Θ einer Drahtzieheinrichtung 7 zu verlängern. Der in der mechanischen Entzunderungseinrichtung entzunderte Draht wird der Drahtzieheinrichtung 7 zugeführt und durch ein Bad aus einem die Funkenbildung verhindernden, erfindungsgemäß verwendeten Schmiermittel geführt und dann durch die Ziehdüse 10 auf die gewünschte Abmessung gebracht.

Der ausgezogene Draht wird auf die Trommel 16 aufgewickelt und dann durch eine Vielzahl von Führungswalζen 17 einer Begradigungseinrichtung 18 zugeführt, in welcher der Draht begradigt wird. Der begradigte Stahldraht wird dann einer elektrischen Widerstandsheizeinrichtung I9 zugeführt. Da die Ober-

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fläche des der elektrischen Widerstandsheizeinrichtung zugeführten Drahtes gleichmäßig mit einem Film aus einem erfindungsgemäß verwendeten, harzartigen Schmiermittel mit einem guten elektrischen Leitvermögen, der bei dem vorangegangenen Ausziehverfahren erzeugt worden ist, überzogen ist, wird eine Funkenbildung an den Kontaktstellen zwischen dem Draht und den Elektroden 20 vollständig vermieden. Der in der elektrischen Widerstandsheizeinrichtung erhitzte Draht wird in eine Halbwarmstaucheinrichtung 22 eingeführt, in . der eine Halbwarmstauchung durchgeführt wird.

Die Halbwarmstaucheinrichtung 22 wird in den Pig. 2 und 3 näher erläutert. Der Draht wird an einem Abschnitt zwischen den zwei Elektroden 20 der elektrischen Widerstandsheizvorrichtung 19 erhitzt und mittels eines Transportwalzenpaares 21 der Halbwarmstaucheinrichtung 22 zugeführt. Das vordere Ende des Drahtes wird zuerst gegen ein Absperrorgan 26, das die Endposition des Drahtes festlegt, geführt, worauf ein Drahtstück mit einer vorher festgelegten Länge mittels eines Schneidewerkzeuges 24 abgeschnitten wird. Die Stücke werden in einer.vorher festgelegten Länge halbwarm-gestaucht und zwar durch ein Hauptwerkzeug 25, einen ersten Stempel 26 und einen zweiten Stempel 26',

Während dieses Halbwarmstauchverfahrens wird das erfindungsgemäß verwendete Schmiermittel auf die Oberflächen des Drahtes, die mit den Verarbeitungswerkzeugen in Berührung kommen, luftlos aufgesprüht. Das Schmiermittel wird von einem Bad 27 in einem Schmiermittelgefäß 28 mittels einer luftlosen Pumpe in Aufwärtsrichtung gepumpt. Nachdem es unter einen relativ hohen Druck gesetzt worden ist, wird es durch die Filter 50 geschickt, um Verunreinigungen zu entfernen, und dann wird es durch einen Hochdruckschlauch 31 einem Verteiler 32 zugeleitet. In der dargestellten Ausführungsform wird das erfindungsgemäß verwendete Schmiermittel durch den Verteiler 32 in

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drei Teile aufgeteilt. Wenn die Staucheinrichtung größer ist, dann kann der Verteiler mehrere Verzweigungen besitzen. Jeder der entstandenen Schmiermittelteilströme wird durch einen Absperrhahn, durch welchen der Druck reguliert werden kann, geschickt und den Düsen 34.1 und 34.2 oder 34.3 zugeführt. Der Sprühdruck in den Hochdruckdüsen 34.1 bis 34.3 wird auf einen Wert zwischen 50 und I50 kg/cm , je nach Material und je nach Abmessungen des Drahtes, eingestellt.

Die Hochdruckdüse 34.1 dient hauptsächlich zum Kühlen und Schmieren des Hauptwerk ζ euges sowie zum Wegblasen von Verunreinigungen von dem Hauptwerkzeug. Die Position oder Anordnung der Hochdruckdüse 34.1 richtet sich hauptsächlich nach der auf das Hauptwerkzeug und den Draht aufzubringenden Schmiermittelmenge sowie nach dem angewendeten Sprühdruck. Beispielsweise kann die Hochdruckdüse 34.1 vorzugsweise etwa 3OO mm oberhalb des Hauptwerkzeuges 25 unter einem Neigungswinkel zwischen 35 TOd 45 angebracht sein. In diesem Falle ist ein relativ hoher Sprühdruck von 100 kg/cm günstig. Die Hochdruckdüse 34.2 wird im allgemeinen nicht verwendet, sie kann jedoch die Hochdruckdüse 34.1 ersetzen oder diese Düse ergänzen, wenn deren Leistung nachläßt. Auch dann, wenn die Hochdruckdüse 34.1 aussetzt, wird auf diese Weise die Produktivität der Stauchvorrichtung voll aufrechterhalten. Die Hochdruckdüse 34.3 dient dazu, das Sehmiermittel auf die Schnittoberfläche des Draht materials sowie auf die Oberflächen der Stempel 26 und 26' aufzubringen, damit das Drahtstück auf allen seinen Oberflächen geschmiert wird und außerdem Verunreinigungen entfernt werden, die an den Oberflächen des Schneidwerkzeuges 24-und der Stempel 26 und 26' haften,

Durch das durch die Hochdruckdüse 34.3 aufgebrachte erfindungsgemäß verwendete Schmiermittel wird die Lebensdauer des Schneid-

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Werkzeuges und der Stempel erheblich verlängert. Bei dem konventionellen Schmieren durch Auf tropf enlassen von bekannten Schmiermitteln wird die Schnittoberfläche des Drahtstückes nicht geschmiert, so daß die Lebensdauer der Stempel relativ kurz-'ist. Um die Hochdruckdüse 34-.3 voll zur Wirkung kommen zu lassen, ist es vorteilhaft, diese. Düse in einem Abstand von 300 mm oberhalb des Schneidwerkzeuges 24- unter einem Heigungswinkel zwischen 34- und 4-5° anzubringen. Der Sprühdruck sollte vorzugsweise relativ niedrig sein und zwischen 50 "und 70 kg/cm liegen. Eine Sicherheitsabdeckung 35 dient dazu, die Düsen gegen Verstellung zu schützen und ein Verblasen des Schmiermittelnebels zu verhindern, so daß dessen.Wirkung e^rfiöht wird. Die auf diese Weise unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens halbwarmgestauchten Werkstücke fallen auf eine Eutsche 26 und gelangen zu einer Schmiermittelrückgewinnungseinrichtung 37» in der das Schmiermittel abgetrennt wird. Da das zurückgewonnene Schmiermittel viele Verunreinigungen enthält, wird es mittels eines Filters 38 filtriert, bevor es erneut dem Schmiermittelbad 37 zugeleitet wird.

Bei Anwendung der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung läßt sich der Stahldraht AISI1O27 (angelassener und weichgemachter Draht) zu M 10-Schrauben halbwarmschmieden, wobei die dabei erzielten Ergebnisse in den Fig. 4- und 5 wiedergegeben sind.

Die Fig. 4- zeigt die Beziehung zwischen der Bearbeitungstemperatur und der Druck—Belastung beim Halbwarmschmieden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung eines Schmiermittels aus Ölen, Fetten und Mineralölen und unter Anwendung einer luftfreien Pumpe sowie unter Einhaltung eines Druckes von 100 kg/cm einerseits und andererseits unter Anwendung eines üblichen Verfahrens, bei dem ein bekanntes Schmiermittel auftropfen gelassen wird. Das Arbeitsverhältnis an dem Schrauben-

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kopfteil "beträgt 75,0 %. Wie aus Pig. 4- ersichtlich, ist die Druck-Belastung "bei einer Bearbeitungstemperatur unterhalb 25O⁰C bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die gleiche wie bei Anwendung des bekannten Tropf Verfahrens, jedoch nimmt sie bei einer Bearbeitungstemperatur oberhalb 3OO C erfindungsgemäß schnell ab, so daß ein glattes Halbwarmschmieden möglich ist, während bei der üblichen Tropfmethode die Druck-Belastung zunimmt infolge des Brennens und Festklebens des bekannten Schmiermittels. Man hat bisher angenommen, daß Schmiermittel aus Ölen, Fetten und Mineralölen nur in einem Temperaturbereich bis zu 300 C verwendbar sind. Es wurde aber überraschend festgestellt, daß solche Schmiermittel, wenn sie in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, bis zu einer Temperatur von 7OO bis SOO⁰G verwendbar sind.

Die Pig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Bearbeitungstemperatur und der Druck-Belastung beim Halbwarmschmieden von M 10-Schrauben, wobei das Halbwarmschmieden zum einen unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung eines aus Ölen, Fetten und Mineralölen bestehenden Schmiermittels unter Versprühen des Schmiermittels unter einem Sprühdruck von 100 kg/em und zum andern unter Anwendung des üblichen TropfVerfahrens unter Verwendung eines bekannten Graphitschmiermittels durchgeführt wurde. Wie aus der Fig. 4 ersichtlich, war die Druck-Belastung bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geringer als bei Anwendung der üblichen Tropfmethode; das machte über den ganzen Bearbeitungstemperaturbereich 4- bis 8 Tonnen aus, woraus hervorgeht, daß das erfindungsgemäße Verfahren dem.bekannten Verfahren überlegen ist. Wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein aus ölen, Fetten oder Mineralölen oder wasserlöslichen harzartigen Schmierstoffen bestehendes Schmiermittel verwendet wird, dann. lassen sich die Schmiermittel sehr leicht durch Abbeizen mit einer schwachen Säure entfernen, ohne daß dabei die Gefahr

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besteht, daß die Oberfläche der Endprodukte gröber wird als sie vorher war. Dagegen läßt sich bei Anwendung des üblichen Stauchverfahrens, das unter Verwendung "von Graphit oder Molybdändisulf id als Schmiermittel durchgeführt wird, letzteres nur schwer von dem Endprodukt wieder entfernen.

Beispiel 2 CBearbeitung eines warmgewalzten Stahldrahtes)

Der vorstehend definierte Stahldraht AISH 027 wird in warmgewalztem Zustand unter Anwendung eines Halbwarmstauchverfahr ens sowie unter Verwendung der in den Pig. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung zu Ii. 10-Schrauben verarbeitet. Die Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen der Bearbeitungstemperatur und der Druck-Belastung in zwei Fällen, wobei es sich bei dem einen Fall um das Halbwarmschmieden eines warmgewalzten Stahldrahtes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung eines aus ölen. Fetten und Mineralölen bestehenden

ο Schmiermittels, das unter einem Sprühdruck von 100 kg/cm aufgebracht wird, handelt, während der andere Fall das Halbwarmschmieden eines angelassenen und erweichten Stahldrahtes nach einem üblichen Verfahren unter Verwendung eines aufgetropften bekannten Schmiermittels betrifft. Das Arbeitsverhältnis an dem Schraubenkopfabschnitt beträgt 75 jO %.

Wie aus der Fig. 6 ersichtlich, wird bei einer Bearbeitungstemperatur oberhalb 4-00⁰C beim halbwarmschmieden nach dem Verfahren der Erfindung der warmgewalzte Stahldraht unter einer Druck-Belastung verarbeitet, die der Druck-Belastung des angelassenen und erweichten Stahldrahtes, der unter Anwendung einer üblichen Halbwarmschmiedeverfahrens verarbeitet worden ist, entspricht oder geringer als diese Belastung ist. Daraus geht hervor, daß nach dem erf indungs gemäß en Verfahren das Halbwarmschmieden glatt durchgeführt werden kann.

Die Fig. 7 zeigt, daß bei Durchführung des an Hand der Fig. beschriebenen erfindungsgemäßen Halbwarmschmiedeverfahrens

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keine Rißbildung auftritt. Bei dem erfindungsgemäßen Halbwarmschmiedeverfahren, das unter Verwendung des erfindungsgemäß verwendeten Schmiermittels durchgeführt wird, wird in einem Bearbeitungstemperaturbereich von 300 bis 4-0O⁰C die Bearbeitbarkeit als Folge der Blausprödigkeit des Stahls vermindert. Da in diesem Bereich die Bearbeitbarkeit in der Größenordnung von 72,5 % liegt und sich unterhalb des erwarteten Arbeitsverhältnisses (75%) des-Schraubenkopfabschnittes befindet, besteht die Gefahr, daß Risse in dem Abschnitt des Schraubenkopfes auftreten. Bei Erreichen einer Bearbeitungstemperatur von 4-5O⁰C wird jedoch die gute "Vererbe it bar ke it schnell zurückgewonnen. Bei einer Bearbeitungstemperatur oberhalb 500 C erreicht die'Bearbeitbarkeit ohne Rißbildung den Wert von 80 %, In einem solch hohen Temperaturbereich ist keine Rißbildung mehr festzustellen.

Beispiel 3 (Verwendung eines Schmiermittels zur Verhinderung der Iftinkenbildung)

Ein angelassener und erweichter AISI1027-Stahldraht mit der oben angegebenen Zusammensetzung wird zuerst gebeizt und dann mit Kalk behandelt oder zuerst gebeizt und dann mit Bondelite behandelt und anschließend der Bearbeitungskammer 8 zugeführt. In der Bearbeitungskammer 8 wird der Draht mit dem erfindungsgemäß verwendeten Schmiermittel 9 überzogen und dann durch die Ziehdüse 10 zur Einstellung der gewünschten Dimensionen ausgezogen. Das erfindungsgemäß verwendete Schmiermittel 9 besteht zu 70 % aus Polyäthylenglykol, zu 5 % aus Phosphat, zu 5 % aus einer Polyacrylsäure, zu 0,5 % aus Kaliumhydroxyd und zum Rest aus Wasser. Die Oberfläche des durch die Ziehdüse ausgezogenen Drahtes ist gleichmäßig mit einem Film 11 aus dem erfindungs gemäß verwendeten Schmiermittel mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit überzogen·

Das erfindungsgemäß verwendete Schmiermittel wird in einem Gefäß 12 gelagert und durch eine Umlaufpumpe 13 der Bear-

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beitungskammer 8 zugeführt, aus der es über eine TJmkehrleitung 14 erneut in das Gefäß 12 eingeleitet wird. Da das Schmiermittel, das aus der B ear beitungskammer 8 kommt, Verunreinigungen enthält, wird es mittels eines Filters 15. filtriert. Der ausgezogene Draht wird auf die 5Prommel 16 aufgewickelt, um eine Vielzahl von Fübrungswalzen 17 herumgeführt und dann der Begradigungseinrichtung 18 zugeführt. Der begradigte Stahldraht wird dann durch die elektrische Widerstandsheizeiiiriehtung 19 geleitet.

Bei dem in dieser Einrichtung durchgeführten elektrischen Widerstandsheizen wird eine Funkenbildung an den Elektroden 20 dadurch vermiden, daß der Draht mit dem Film mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit überzogen wird. Der durch das elektrische Widerstandsheizen erhitzte Draht wird der ' Stauchvorrichtung 22 zugeführt und dort halbwarmgestaucht. Der Schmiermittelfilm, der im wesentlichen aus Polyäthylenglykol besteht, verhindert auch ein Rosten des Drahtes und läßt sich leicht durch Waschen mit einem geeigneten Entfettungsmittel, beispielsweise einer schwachen Säure, z.B. einer 10 %igen wäßrigen Chlorwasserstoffsäure und/oder Salpetersäure, von der Oberfläche der fertigen Produkte entfernen. ,

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Claims

Pat ent a η s ρ r ü c h e

1. Verfahren zum Halbwarmschmieden, insbesondere von Stahl in Drahtform bei Temperaturen zwischen 4-50 und 800⁰G, das unter Verwendung eines Schmiermittels durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmiermittel ein mit der 5-bis 20-fachen Menge Wasser vermischtes, öliges, keine festen Schmiermittelanteile enthaltendes Schmiermittel in Form einer wäßrig-öligen Dispersion unter einem Sprühdruck zwischen 50 und 150 kg/cm in Form eines Nebels auf das angewärmte Werkstück· und das Werkzeug luftlos aufgesprüht wird.

2. Verfahrennach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmiermittel verwendet wird, dessen nicht-wäßrige Komponente aus Ölen, Fetten, Mineralölen und/oder Polyäthylenglykol besteht.

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