DE2365822B2 - Schmiermittel für das Halbwarmschmieden, insbesondere von Stahl in Drahtform - Google Patents

Schmiermittel für das Halbwarmschmieden, insbesondere von Stahl in Drahtform

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Description

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittel für das Halbwarmschmieden, insbesondere von Stahl in Drahtform, das aus einer wäßrigen, öligen Dispersion besteht, die durch luftloses Versprühen ggf. in Nebelform auf das angewärmte Werkstück und das Werkzeug aufgesprüht wird, wobei das Schmiermittel keine festen Schmiermittelanteile aufweist, wie es in der deutschen Patentschrift 23 14 415 beschrieben ist.
Beim Halbwarmschmieden, insbesondere von Stahl in Drahtform, das in der Regel bei Temperaturen zwischen 450 und 8000C 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 Werkstück gekühlt, ohne daß dadurch die Temperatur des zu schmiedenden Werkstückes übermäßig stark herabgesetzt wird. Da die Temperatur beim Halbwarmschmieden niedriger ist als beim Warmschmieden (das in der Regel [für Stahl] bei Temperaturen oberhalb 8000C durchgeführt wird), ist 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- bis 20fache der Schmiermittelmenge beträgt, um eine ausreichende Kühlung des Werkzeugs zu erzielen. Da jedoch wegen der niedrigeren Temperatur das Werkstück bedeutend schwieriger zu schmieden ist als nach dem Warmschmiedeverfahren, muß ein Schmiermittel auch auf das Werkstück aufgebracht werden. Wenn nun der Anteil des Wassers des beim Halbwarmschmieden verwendeten Schmiermittels zu hoch ist, wird die Temperatur 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 Verbrennung mit sich bringt. Es ist daher nicht ohne weiteres möglich, die beim Warmschmieden oder Kaltschmieden (das in der Regel bei Temperaturen unterhalb 4500C [für Stahl] durchgeführt wird) verwendeten Schmiermittel auch beim Halbwarmschmieden einzusetzen.
In der deutschen Patentschrift 23 14 415 ist ein Schmiermittel für das Halbwarmschmieden, insbeson dere von Stahl in Drahtform, das aus einer wäßrigen, öligen Dispersion besteht, die durch luftloses Versprühen ggf. in Nebelform auf das angewärmte Werkstück und das Werkzeug aufgesprüht wird und keine festen Si.nillicriiiiUciäiiiciic aufweist, beschrieben.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, das in der deutschen Patentschrift 23 14415 beschriebene Schmiermittel für das Halbwarmschmieden dahingehend zu verbessern, daß es in einer Form verwendet wird, mit deren Hilfe es möglich ist, das beim Halbwarmschmieden verwendete Werkzeug auf wirksame Weise zu kühlen, ohne daß dabei eine unerwünschte Rauchbildung und eine unerwünschte Bildung von giftigen und feuergefährlichen Gasen auftritt, und bei
ίο dessen Verwendung sich das Werkstück nach dem Halbwarmschmieden sehr leicht reinigen läßt, ohne daß dabei der Oberflächenzustand des Werkstückes beeinträchtigt wird
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Schmiermittel für das Halbwarmschmieden, insbesondere von Stahl in Drahtform, des in der deutschen Patentschrift 23 14415 beschriebenen Typs gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es mit Wasser in einem Verhältnis von 1 :5 bis 1 :20 gemischt oder darin gelöst und einem Sprühdruck zwischen 50 und 150 bar unterworfen ist.
Das Schmiermittel wird in Form eines Nebels unter einem Sprühdruck zwischen 50 und 150 bar auf das angewärmte Werkstück oder Werkzeug luftlos aufgesprüht. Auf diese Weise ist es möglich. Werkstücke einwandfrei halbwarm zu schmieden, ohne daß eine langwierige Nachbehandlung zur Reinigung der geschmiedeten Werkstücke erforderlich ist. Auch tritt bei Verwendung dieses Schmiermittels beim Halbwarm-
jo schmieden keine unerwünschte Rauch- und Gasbildung auf, das Schmiermittel läßt sich leicht und gleichmäßig auf das zu schmiedende Werkstück und auf das Werkzeug aufbringen und leicht wieder davon entfernen und zurückgewinnen. Durch den gleichmäßigen
j5 Auftrag des erfindungsgemäßen Schmiermittels, der durch das luftlose Versprühen des Schmiermitteis, ggf. in Nebelform, erzielt wird, erhält man einen gleichmäßigen Schmiermittelfilm auf dem Werkstück und dem Werkzeug, der ein Festfressen zwischen Werkzeug und
4(i Werkstück oder eine Rißbildung auf zuverlässige Weise verhindert. Daher sind die beim Halbwarmstauchen angewendeten Preßdrucke bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels um etwa 5 t niedriger als bei Verwendung bekannter Schmiermittel, die dispergierten Graphit enthalten. Außerdem werden Vorteile beim Rückwärtsfließpressen erzielt, weil die Oberflächenrauhigkeit bei etwa gleichem Preßdruck bedeutend geringer ist. Durch das luftlose Versprühen des erfindungsgemäßen Schmiermittels ist es außerdem möglich, die Bearbeitung des Werkstückes bei wesentlich höheren Temperaturen durchzuführen, ohne daß übermäßig hohe Preßdrucke auftreten, d. h. ohne daß das Schmiervermögen des erfindungsgemäßen Schmiermittels dadurch beeinträchtigt wird (vgl.
»Draht-Fachzeitschrift«, 12/1974, Seiten 694 bis 697).
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung besteht die nichtwäßrige Komponente des erfindungsgemäßen Schmiermittels aus ölen. Fetten, Mineralölen und/oder Polyäthylenglykol. Außerdem kann es noch andere
bo organische und anorganische Zusätze, wie Phosphate, Polyacrylsäure, Kaliumhydroxid u.dgl., enthalten, wie sie in der deutschen Patentschrift 23 14 415 angegeben
Nachfolgend sind zwei Beispiele für die Zusammen-
b5 setzung der nichtwäßrigen Komponente des erfindungsgemäßen Schmiermittels angegeben:
(a) Nichtwäßrige Schmiermittelkomponente auf Basis von Ölen, Fetten und Mineralölen:
Sulfide von ölen und Fetten
öle und Fette
Asphalt
Anionenaktivator
iCationenaktivator
Rostschutzmittel
Mineralöle
Rest
(b) Nichtwäßrige Schmiermittelkomponente auf Basis von wasserlöslichen synthetischen Verbindungen:
70% 5% 5% 0,5%
Polyäthylenglykol
Phosphat
Polyacrylsäure
Kaliumhydroxid
Rest
Die nichiwäßrige Schmiermittelkomponente, welche beispielsweise die vorstehend angegebene Zusammensetzung haben kann, wird anschließend mit Wasser in einem Verhältnis von 1 :5 bis 1 :20 gemischt oder darin gelöst und beim luftlosen Aufsprühen ggf. in Nebelform auf das angewärmte Werkstück oder Werkzeug einem Sprühdruck zwischen 50 und 150 bar unterworfen.
Ist die Menge der nichtwäßrigen Schmiermittelkomponente oder die Viskosität des Schmiermittels zu gering, dann wird keine ausreichende Schmierwirkung erzielt, während bei zu hoher Viskosität das Schmiermittel zum Festbrennen neigt, wenn es auf die Oberfläche eines Werkstückes oder eines damit in Berührung kommenden Werkzeugs aufgebracht wird. Die Wirkung des in dem erfindungsgemäßen Schmiermittel enthaltenen Wassers ist dabei von großer Bedeutung. Das Wasser dient nicht nur als Verdünnungsmittel, sondern auch als Kühlmittel, welches das Anbrennen und Ankleben des Schmiermittels an den heißen, miteinander in Berührung stehenden Oberflächen verhindert
Das erfindungsgemäße Schmiermittel wird ggf. in Form eines Nebels, zweckmäßig unter Verwendung einer Hochdruckdüse, unter Anwendung eines Sprühdruckes zwischen 50 und 150 bar 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 Nebel enthalten ist Das Aufsprühen kann während und/oder vor dem Halbwarmschmieden durchgeführt werden.
Durch die luftlose Aufsprühung des erfindungsgemäßen Schmiermittels, ggf. in Form eines Nebels, ist eine gleichmäßige Zufuhr des Schmiermittels zu dem Werkstück und dem Werkzeug sowie eine gleichmäßige Verteilung desselben auf den zu schmierenden Oberflächen gewährleistet. Es tritt keine Phasentrennung auf und es ist kein Einschluß von Luftblasen festzustellen, so daß das erfindungsgemäße Schmiermittel nach Durchführung des Halbwarmschmiedeverfahrens ohne weiteres leicht wieder zurückgewonnen werden kann.
Das erfindungsgemäße Schmiermittel haftet fest an den Oberflächen des Werkstückes und des Werkzeugs in Form eines dünnen Films, wodurch ein Festbrennen des Werkstückes verhindert wird und die Lebensdauer des Werkzeugs durch die Kühlwirkung des erfindungsgemäßen wäßrigen Schmiermittels verlängert wird.
Das erfindungsgemäße Schmiermittel hat gegenüber bekannten Schmiermitteln, die feste Bestandteile, wie Graphit. Molybdänsulfid oder Woframsulfid, enthalten,
20% den Vorteil, daß sein Wirkungsgrad, insbesondere im
10% Bereich höherer Temperaturen, beispielsweise bei
8% Temperaturen oberhalb 3000C, außerordentlich hoch
12% ist So ist es beispielsweise bekannt daß ein warmge-
5% s walzter Draht schlecht verarbeitbar ist und daher nach
10% dem Kaltschmiede verfahren oder dem Halbwarm-
30% schmiedeverfahren bei verhältnismäßig tiefen Tempera-
5% türen nicht in zufriedenstellender Weise verarbeitet
werden kann, weil bei den bisher verwendeten öligen ίο Schmiermitteln die Gefahr besteht daß beim Schmieden Risse auftreten. Man hat daher bisher stets einen angelassenen oder weichgemachten Draht verwendet
Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels ist es nun jedoch möglich, einen warmgewalzten Draht selbst bei Temperaturen oberhalb 450° C nach dem Halbwarmschmiedeverfahren unter einem Druck zu verarbeiten, wie er beim Schmieden eines angelassenen und weichgemachten Drahtes auftritt, wobei das Problem der Rißbildung überraschender Weise nicht in Erscheinung tritt Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels kann daher ein billiger, warmgewalzter Draht einem Halbwarmschmiedeverfahren unterworfen werden, ohne daß er vorher angelassen und weichgemacht werden muß. Durch das erfindungsgemäße Schmiermittel wird nicht nur die Verarbeitbarkeit eines solchen warmgewalzten Drahtes verbessert, sondern es wird auch die Funkenbildung an den Kontaktstellen zwischen den Elektroden und dem Draht beim Aufheizen des Drahtes durch die elektrische Widerstandsheizung vermieden. Diese Funkenbildung führt nämlich häufig zur Entstehung von unerwünschten Oberflächendefekten in Form von kleinen Löchern, die den Oberflächenzustand der Endprodukte verschlechtern und häufig zu einer Rißbildung während der sich daran anschließenden Verarbeitung führen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht die nichtwäßrige Komponente des erfindungsgemäßen Schmiermittels zu mehr als 30% aus ölen, Fetten, Mineralölen und/oder Polyäthylenglykol. Zweckmäßig enthält diese Komponente mehr als 50% Polyäthylenglykol, sie kann aber auch noch andere organische und anorganische Zusätze, wie Phosphate, Polyacrylsäuren, Kaliumhydroxid und dergleichen, als Rostschutzzusätze und zur Verhinderung der Ausdehnung des Schmiermittels enthalten.
Daß der beim Aufbringen des erfindungsgemäßen Sprühmittels angewendete Sprühdruck zwischen 50 und 150 bar 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 Sprühdruck in bar dargestellt ist.
55
Tabelle
60
Aufsprühdruck
(bar)
Viskosität der Schmiermittels (cSt)
50 30 20 6 3 Wasser
150 X NA O O B B
120 X XN. A\ O ΟΝ B
5 100 X X "'-••A N . ο Ο B
80 X X XX O O Ö
60 X X X NrV-- -. O O
15 X X X χ- A-- O
Eine Viskosität von 3 cSt wurde erhalten beim Verdünnen der nichtwäßrigen Komponente des erfindungsgemäßen Schmiermittels der weiter oben angegebenen Zusammensetzung mit Wasser im Verhältnis von 1 :8, während beim Verdünnen mit Wasser im Verhältnis von 1 :5 eine Viskosität von 6 cSt erhalten wurde. Der Buchstabe »X« in der obigen Tabelle bezeichnet die Zustände, bei denen keine Nebelbildung des aufgesprühten Schmiermittels erzielt wurde, während di^ Buchstaben »A« und »B« solche Zustände bezeichnen, bei denen die Teilchen des aufgesprühten Nebels zu groß waren 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 »O« bezeichnet schließlich die Zustände, die bei Einhaltung eines optimalen Aufsprühwinkels bei einer optimalen Vemebelung erzielt wurden. In dem zuletzt genannten Falle haftete das Schmiermittel fest an den
5 Oberflächen des Werkstückes und des Werkzeugs in Form eines dünnen Films, wodurch ein Festbrennen des Werkstücks verhindert und die Lebensdauer des Werkzeugs durch die Kühiwirkung des wäßrigen Schmiermittels verlängert wurde.
ίο Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels werden die vorstehend aufgezählten Nachteile vermieden, insbesondere wird eine Funkenbildung beim elektrischen Widerstandsheizen auf wirksame Weise unterdrückt

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Schmiermittel für das Halbwarmschmieden, insbesondere von Stahl in Drahtform, bestehend aus einer wäßrigen, öligen Dispersion, die durch luftloses Versprühen ggf. in Nebelform auf das angewärmte Werkstück und das Werkzeug aufgesprüht wird, wobei das Schmiermittel keine festen Schmiermittelanteile aufweist, nach Patent 23 14415, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel mit Wasser in einem Verhältnis von 1:5 bis 1 :20 gemischt oder darin gelöst und einem Sprühdruck zwischen 50 und 150 bar unterworfen ist.
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