DE2434669A1 - Verfahren zum ziehen und glaetten beim formen von metallblechen und schmier- und kuehlmittel zur verwendung bei diesem verfahren - Google Patents

Verfahren zum ziehen und glaetten beim formen von metallblechen und schmier- und kuehlmittel zur verwendung bei diesem verfahren

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Description

Patentanwälte
Dipl. Ing. Karl A. Brose ^ 4 d 4 b 6 9 Dipl.lng. D. Karl Brose
D-8023 München-Pullach
WienerS!r.2J.Mdin.793O570,7931782
DB/Mü-Case 1348F 8023 Pullach, denl8. Juli 1974
CINCINNATI MILACRON INC., 4701 Marburg Avenue, Cincinnati, Ohio 45209, USA
Verfahren zum Ziehen und Glätten beim Formen von Metallblechen und Schmier- und Kühlmittel zur Verwendung bei
diesem Verfahren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ziehen und Glätten beim · Formen von Metallblechen und ein Schmier- und Kühlmittel zur Verwendung bei diesem Verfahren. Insbesondere betrifft die Erfindung ein verbessertes Zieh- und Glättverfahren zum Formen von Metallen insbesondere Aluminiumblechen und Stahlblechen, wobei die Verbesserung gegen-über dem Stand der Technik in einem verbesserten Ver fahrensschritt der Schmierung des der Verformung unterzogenen Metalles und der Formwerkzeuge (beispielsweise Prägestempel und Gesenk) besteht. Die Erfindung betrifft ferner Ziehverfahren, die allgemein als Tiefziehverfahren bekannt sind, unabhängig ob diese in einer einzelnen oder mehreren Stufen durchgeführt werden. Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Schmier- und Kühlmittel zuj? Verwendung bei derartigen Verfahren.
Das Zieh- und Glättverfahren zum Formen von Metallblechen ist nach dem Stand der Technik allgemein bekannt, um Metalle spanlos zu verformen und hat in der Praxis in großem Maße seine wirtschaftliche Anwendung bei der Herstellung von Metallbehältern Speisen und Getränke^ insbesondere Speise-und Getränkebehäl-
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Λer die aus Aluminium und Stahl hergestellt sind, Anwendung gefunden, Das Zieh- und Glättverfahren (Drawing and Ironing Process) wurde jedoch ferner bei den verschiedensten Arten der spanlosen Verformung von Metallblechen einschließlich Blechen aus Metallen wie Aluminium, Stahl, rostfreier Stahl, Messing und unterschiedlicher Legierungen verwendet.
Das nach dem Stand der Technik bekannte Zieh- und Glättverfahren besteht bekanntermaßen aus den beiden Verfahrensschritten erstens Streckziehen eines vorgeschnittenen Metallblechrohlings, der zwischen zwei zusammenarbeitenden Gesenkteilen (beispielsweise Prägestempel und Gesenk) von der gewünschten Form angeordnet ist, in dem die Gesenkteile unter Kraft äufeinanderzu bewegt werden, um das Metall zwischen ihnen zu formen und zweitens Glätten des aus dem Verfahrensschritt eins resultierenden geformten Metalles. Die Verfahrensschritte des Ziehens und Glattens können in der.erforderlichen Weise wiederholt werden, um das endgültige geformte Metallerzeugnis zu erhalten. Nach dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, die Verfahrensschritte des Ziehens und Glattens in Verbindung mit einem Schmiermittel eines löslichen Öles durchzuführen. Der Verfahrensschritt der Schmierung mit einem löslichen Öl wird bei dem nach dem Stand der Technik bekannten Zieh- und Schmierverfähren üblicherweise verwendet, um die Reibung zu verringern, Wärme abzuführen, die Aufnahme von Metall von dem Metellblechrohling durch die Gesenkteile zu verhindern, den Verschleiß der Gesenkteile (beispielsweise Prägestempel und Gesenk) •zu verringern, das Verkratzen des geformten Metallteiles zu vermeiden und den Energieverbrauch zu verringern. Schmiermittel auf der Basis löslicher Öle, wie sie nach dem Stand der Technik beim Tiefziehenünd Glätten verwendet werden, sind auf diesem technischen Gebiet allgemein bekannt und bestehen aus einem mehrphasigen, im wesentlichen auf biologischem Wege nicht abbaubaren Flüssigkeitssystem, welches als Hauptbestandteil Wasser, in überwiegender : Menge, ein in Wasser unlösliches öl, üblicherweise ein Mineralöl oder ein anderes öl auf Petroleumbasis und im Vergleich zu dem öl
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eine kleinere Menge eines Emulgiermittels üblicherweise eines Sulfonats auf Kohlenwasserstoffbasis enthalten. Bei den Zusammensetzungen der löslichen ö!schmiermittel,wie sie in dem Verfahrensschritt der Schmierung mit dem löslichen Ölschmiermittel nach dem Stand der Technik beim Ziehen und Glätten verwendet werden, ist das wasserunlösliche öl in einer Menge vorhanden, die ein Vielfaches des vorhandenen Emulgiermittels beträgt. Mit anderen Worten istfäas Gewichtsverhältnis von wasserunlöslichem öl zu Emulgiermittel größer als 3 : 1 und liegt in vielen Fällen über 4 : Auf dem technischen Gebiet der löslichen öle sind die verwendeten öle bekanntermassen wasserunlöslich, sind jedoch aufgrund der Anwesenheit des Emulgiermittels in Wasser dispergierbar.
Der Verfahreneschritt des Glättens ist ein allgemein bekannter Verfahrensschritt auf dem technischen Gebiet der spanlosen Formung von Metall und der Ausdruck "Glätten" (ironing) wird auf diesem technischen Gebiet verwendet, um ein Verfahren zu bezeichnen, mitjtels dessen aufgrund der Tatsache, daß das Spiel zwischen dem Prä*- gestempel und dem,Gesenk geringer ist als die Dicke des über dem Radius des Gesenkes bewegten verdickten Rohlings die Dicke der Wandung einer gezogenen Schale oder dergleichen auf einen Wert verringert wird, der kleiner ist als der des Rohlings, wenn dieser über den Radius des Gesenkes oder Ziehringes gelangt.
Obwohl es nach dem Stand der Technik bekannt ist und in erheblichem Maße angewendet wurde als Teil des Zieh- und Glätt-verfahren^ einen Verfahrensschritt der Schmierung mit löslichen Öl durchzuführen, wies dieser Verfahrensschritt der Schmierung mit löslichem öl mangelhafte Wirkungen hinsichtlich einer oder mehrerer der folgenden Leistungseigenschaften auf:
1. Verhinderung der Aufnahme von Metall von dem Metallblechrohling durch die Gesenkteile.
2. Verhinderung von Kratzern an den geformten Metallteilen.
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3. Verringerung des Verschleißes der Gesenkteile (beispielsweise Prägestempel und Gesenk).
4. Leite Entfernbarkeit des Schmiermittels von den geformten Metallteilen , um ein anschließendes Streichen, Bedrucken, Überziehen oder Verzieren oder eine andere Oberflächenbehandlung des Metallteiles zu ermöglichen.
Obwohl alle die oben genannten Mängel bezüglich der wirtschaftlichen Verwendung von Zieh- und Glättverfahren von Bedeutung sind, ist der letztgenannte Mangel von besonderer Bedeutung bei der Herstellung von Metallbehältern für Speisen und Getränke (beispielsweise Konservenbüchsen). Derartige Behälter müssen nahezu in jedem Falle eine Oberflächenbehandlung, wie überziehen. Bedrucken, Etikettierung usw. unterzogen werden. Wegen der schwierigen Entfernbarkeit der löslichen öle sind daher heftige und extensive Waschvorgänge erforderlich, um die vollständige Entfernung des löslichen Ölschmiermitteis von einer geformten Konservendose zu erzielen. Ein unvollständiges Entfernen des löslichen Öles kann Probleme bei der anschließenden Oberflächenbehandlung, insbesondere bei der Haftung von Druckerfarben und Überzügen an der Metalloberfläche führen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Zieh- und Glättverfahren, die einen Verfahrensschritt der Schmierung mit einem löslichen öl verwenden, liegt darin, daß das verbrauchte lösliche Ölschmiermittel aufgrund seiner biologisch nicht abbaubaren Natur schwierig zu verwerfen ist und zu erheblichen Abfall und Umweltproblemen führt. Hinzu kommt, daß bei den Verfahren nach dem Stand der Technik ölnebel auftreten, die zu schlüpfrigen Böden und daraus folgenden Sicherheitsproblemen zusammen mit nachteiligen ölüberzügen auf der Maschine führen.
Ein Gegenstand der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Zieh- und Glättverfahren zum Formen von Metallen zu vermeiden.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, ein verbessertes Zieh-
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_ 5 —
und Glattverfahren zum Formen von Metallen zu schaffen.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Schmier- und Kühlmittel zur Verwendung bei derartigen Verfahren.
Weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile nach der Erfindung sind dem Fachmann auf diesem Gebiet aus der folgenden "Beschreibung und den Patentansprüchen offensichtlich.
Es wurde nun gefunden, daß viele, wenn nicht sogar sämtliche Nachteile des bekannten Zieh— und Glättverfahrens zum Formen von Metallen durch die vorliegende Erfindung ermieden und die oben angegebenen Gegenstände erreichbar sind.
Erfindungsgemäß wird ein "verbessertes Zieh- und Glättverfahren zum Formenvon Metallen bei dem ein Metallblechwerkstück durch einen Verfahrenssehritt des Ziehens und einen Verfahrenssehritt des Glättens geformt wird, vorgeschlagen, bei dem die Verbesserung darin besteht, daß dem Metallblechwerkstück und dem Prägestempel- und Gesenkteilen der Zieh- und Glättvorrichtung in einem Verfahrenssehritt mindestens während des Ziehens und Glättens des Verfahrens ein.schmierendes Kühlmittel zugeführt wird, welches . ■ folgende Bestandteile enthält: (a) ein Alanolaminsalz einer Fettsäure, (b) ein nichtionisches Oberflächenbehandlungsmittel oder ; Schaumerzeuger,(c) einen C1 bis Cu Alkylester einer Fettsäure, | (d) ein wasserlösliches Bakterizid, (e) einen Korrosionshemmstoff und (f) Wasser.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird ein verbessertes Zieh- und Glättverfahren beim Formen von Metallen geschaffen, bei dem das Metall durch einen Verfahrenssehritt des Ziehens und einen Verfahrenssehritt des"Glättens geformt wird, wobei die Verbesserung darin besteht, daß in einem Verfahrenssehritt' dem der Formung unterzogenen Metall und den Prägestempel-und Gesenkteilen der Zieh- und Glättvorrichtung mindestens
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während des Ziehens und Glättens des Verfahrens ein von Ölen auf Erdölbasis freies Schmier- und Kühlmittel der folgenden Zusammensetzung zugeführt wird: (a) ein Alkanolaminsalz einer Fettsäure, (b) ein nichtionisches Oberflächenbehandlungsmittel oder Schaumerzeuger (c) ein C1 bis C^ Alkylester einer Fettsäure, (d) ein wasserlösliches Bakterizid, (e) einen Korrosionshemmstoff und (f) Wasser, wobei die Zusammensetzung des Schmier- und Kühlmittels weiterhin durch ein Gewichtsverhältnis von (a) plus (b) zu (c) von zwischen 1,9 : 1 bis 45 : 1 gekennzeichnet ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausfütirungsform der Erfindung besteht die Verbesserung in dem Verfahrens schritt, daß dem der Formung unterzogenen Metall und den Prägestempel- und Gesenkteilen der Zieh- und. Glättvorrichtung mindestens während des Ziehens und Glättens ein von ölen auf Erdölbasis freies Schmier- und Kühlmittel zugeführt wird, welches folgende Bestandteile enthält: (a) ein Triäthanolaminsalz von.Tallöl, (b) ein Äthylenoxidaddukt von Oktylphenol, (c) Methyllardat, (d) ein wasserlösliches Bakterizid, (e) ein Korrosionshemmstoff und (f) Wasser, wobei das Schmier- und Kühlmittel ein Gewichtsverhältnis von (a) plus- (b) zu (c) von zwischen 1,9 : 1,0 bis 45 : 1 vorzugsweise 3 : 1 bis 10 : 1 aufweist.
Das verbesserte Zieh- und Glättverfahren nach der vorliegenden Erfindung kann zum Formen der unterschiedlichen Metalle· verwendet werden einschließlieh jedoch ohne Einschränkung von Aluminium, Stahl, Kupfer, Messing, rostfreier Stahl, und Legierungen derartiger Metalle wie auch verschiedener anderer bildsamer Mtalle. Das erfindungsgemässe Verfahren ist insbesondere für das Formen von Aluminium und Stahl geeignet.
ι Bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung kann als das Alkanolaminsalz einer Fettsäure jedes zwischen Mono-, Dioder Trialkanolaminen gebildete Aminsalz verwendet werden, wobei die Alkano!gruppe 2 bis 6 Kohlenstoffatome vorzugsweise 2 bis 4 .
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Kohlenstoffatome aufweist, wie die folgenden beispielsweise angegebenen Salze auf die die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt ist: Triäthanolamin, Tripropanolamin, Tri (4-hydroxyn-butyl)amin, Tri (3-hydroxy-2~methyl propyl) amin, Tri (2-hydroxyn-butyl) amin, Tri (3-hydroxy-n-butyl) amin, Tri (6-hydroxyhexxl) amin, Diäthanol-monopropanolamin, Dipropanolmonoäthanolamin, Monoäthanoldiäthylamin, Diathanolmonoäthylamin, Monoäthanoldipropylamin, Di (4-hydroxy-n-butyl)monoäthylamin und Mono (6-hydroxyhex/l) diäthylamin oder eine Mischung von Alkanolaminen und einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure oder einer Mischung derartiger Fettsäuren,wie beispielsweise ohne Einschränkung auf dieselben Tallöl, Oktansäure, Pelargonsäure, Caprinsäure, Larinsäure, Myristinsäure, Palinitinsäure, Isopalmitinsäure, Stearinsäure, Arachidinsäure, Beheninsäure, Lignocerinsäure, 11-dodecanoinsäure, Linderin-säure, Lauroleinsäure, Myristolinsäure, Palmitoleinsäure, Petroselininsäure, Oleinsäure, Elaidinsäure, Vaceeninsäure, Liholeinsäure, Linoleninsäure, Eleostearinsäure, 10-undecynoinsäure, TarMnsäure, Stearolinsäure, Behenolinsäure und Isaminsäure.
Als das nichtionis'che Oberflächenbehandlungsmittel oder Schaumerzeu-ger kann bei der praktischen Durchführung der Erfindung eines oder mehrerer derartiger allgemein bekannter ni.chtionischer Mit- ■ tel verwendet werden wie die folgenden nicht einschränkenden Bei-, spiele: Polyoxyäthylendioleat, Polyoxyäthylenstearat, Polyoxyäthylenmonobutyrat, Polyoxyäthylenmonobutylather, Polyoxyäthylen-· dinonylphenolather, Polyoxyäthylensorbitanmonooleat, Polyoxyäthylen t-octylphenoläther, Produkte die durch die Kondensation von Äthylenoxid mit einer hydrophoben Base gebildet werden, welche durch Kondensation von Propylenoxid mit Propylenglykol her-: gestellt ist (viele derartige Produkte sind auf dem Gebiet der : Technik unter der Warenbezeichnung "Pluronic" bekannt), und Kondensationsprodukte die durch die Kondensation von Äthylenoxid mit dem Reaktionsprodukt aus der Reaktion von Propylenoxid mit Äthylendiamiri erhalten werden.
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Bei der praktischen Durchführung der Erfindung kann als der CL bis C^ Alkylester einer Fettsäure geradkettige oder verzweigtkettige Alkylester einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure verwendet werden einschließlich der folgenden nicht einschränktenden Beispiele: Methyllardat, Äthyllardat, Propyllardat, Isopropyllardat j Methylstearat, Äthylstearat, Propylstearat.,. Butylstearat, Methyloleat, Äthyloleat, Propyloleat, Methyl-,Äthyl- 3 Propyl- und Butyl-Ester von TallöI3 Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butyl-Ester von Palmöl, Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butyl-E-ster von Kokusnußöl, Methyl-, Äthyl-,Propyl- und Butyl-Ester von Palmitinsäure, Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butyl-Ester von Linoleinsäure, Methylmyristat, Athylm.yrist.at und Propylmyristat.
Auf dem Gebiet allgemein bekannte Bakterizide, die bei der praktischen Durchführung der Erfindung zweckdienlich sind, sind was-.seriösIich und schließen nicht einschränkend die folgenden Beispiele ein: 1,2 - benzisothiazolin 3~ on, Hexahydro- 1,3,6 - tris (2-hydroxy äthyl)-s-triazin, Natrium-O-phenyl phenat, Natriumsalz von l-hydroxy-2-(lH) pyridin thion, eine Mischung bestehend aus 20^ 4,4'-2-nitrottrimethylen dimorpholin, 70% 4-(2-nitrobutyl) morpholin und 10% inerter Bestandteile die unter der Warenbezeichnung "Bioban P1487" von der Firma Commercial Solvents Corp. erhältlich sind, Methylsalizylat und das dazugehörige Natriumsalz, Phenol,Salicy!anilide und deren Natriumsalze Hexahydro-1, J>» 5-triäthyl-S-triazin, Natriumbezoat, 3S 5-dimethyltetrahydrothiadiazin-2-thion, Paraformaldehyd, Tris-(hydroxymethyl)-nitromethan und 2,2'. dihydroxy-5,5' dichlorodiphenylmethan und dessen Natriumsalz. ..Das Bakterizid wird bei der praktischen Durchführung der Erfindung in einer Konzentration von 0,14 bis 2,5 Gew.% bezogen auf die Gesamtmenge der Stoffe des Schmier- und Kühlmittels ohne Wasser verwendet.
Der bei der praktischen Durchführung der Erfindung verwendete Korrosionshemmstoff kann durch das spezielle nach dem erfindungsgemässen Verfahren verformte Metall bestimmt sein. So kann beim
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Formen von Kupfer bei der praktischen Durchführung der Erfindung der verwendbare Korrosionshemmstoff ein anderer sein als der Korrosionshemmstoff der beim Formen von Aluminium zweckdienlich ist. Die verschiedenen Korrosionshemmstoffe, die wasserlöslich oder im Wasser dispergierbar sein können und die wirksam sind, die Korrosion der verschiedenen Metalle zu verhindern oder zu verringern, sind dem Fachmann auf diesem Gebiet allgemein bekannt. Somit kann ein Fachmann auf diesem Gebiet leicht den entsprechenden Korrosionshemmstoff zur Verwendung bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung wählen. Korrosionshemmstoffe die bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung verwend- · bar und/zweckdienlich sind, sind beispielsweise ohne Beschränkung auf diese Natriumnitrit, Kaliumtetraborat, Fettsäuren, Alkanolamine, Salze von Mercaptobenzothiozol wie beispielsweise das Natriumsalz von 2-mercaptobenzothiazol, Alkylsulfamidocarboxylsäuren derjenigen Art, wie sie in dem US-Patent 3 556 99^ beschrieben sind, Salze der Benzoesäure wie beispielsweise Natriumbenzoatj Natriumbenzotriazol, Cyclohexylamin, Alkanolamide, Natriummahagonisulf onate, Natrium-, Kalium- und Aminsalze von Rosinsäuren, anorganische Carbonate wie beispielsweise Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat, Silicate wie beispielsweise Natriumsilicat,. Natriumchromat und Alkalimetall- und Alkanolaminsälze der Phosphor-, säure. Der Korrosionshemmstoff wird bei der praktischen Durchfüh-i rung der vorliegenden Erfindung in einer Konzentration von 0,14 bis 10,0 Gew.% auf der Basis der Gesamtmaterialmenge ohne Wasser : in dem Schmier- und Kühlmittel verwendet.
• 1 Die erfindungsgemässen Schmier- und Kühlmittel, wie sie auch bei :
dem erfindungsgemässen Verfahren verwendet werden, enthalten kein£ öle auf Erdölbasis und können durch die allgemein auf diesem Ge-
biet der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden. So kann \ beispielsweise das Alkanolaminealζ einer Fettsäure in Wasser ein-' gegeben und mit diesem sorgfältig gemischt werden, wonach dann ein nichtionisches Oberfläehenbehahdlungsmittel oder Schaumerzeuger zugegeben wird. Der Alkylester einer Fe-ttsäure kann dann
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.zugegeben werden, woran anschilessend getrennt das Bakterizid und der Korrosionshemmstoff zugegeben werden, wobei das System zwischen der jeweiligen Zugabe jedes Bestandteils sorgfältig gemischt wird. Selbstverständlich wird, wie dies dem Fachmann auf diesem Gebietfoffensichtlich ist, das Mischen kontinuierlich während der Herstellung des Schmier- und Kühlmittels fortgesetzt. Alternativ zu obiger Herstellungsweise können ein Alkanolamin und eine Fettsäure in Wasser eingegeben werden, so daß sich das Alkanolaminsalz einer Fettsäure in wässriger Lösung bilden kann, worauf anschliessend ein nicht ionisches Oberflächenbehandlungsmittel oder Schaumerzeuger zugegeben und sorgfältig eingemischt werden kann, wonach ein Bakterizid und ein Korrosionshemmstoff jeweils sorgfältig eingemischt werden. Die oben stehenden Verfahrensweisen werden lediglich angegeben, um die Zubereitung eines erfindungsgemässen Schmier- und Kühlmittels zur zweckdienlichen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zu erläutern. Abwandlungen derartiger Verfahrensweisen können/den Fachmann auf diesem Gebiet vorgenommen werden. Die Verfahrensweise zur Herstellung des Schmier- und Kühlmittels bildet keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung. .
Wasser bildet einen Hauptbestandteil des Schmier- und Kühlmittels, ; wie es- bei der praktschen Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird und liegt zwischen 30 und 95 Gew.% in dem Schmier- und Kühlmittel vor.
•Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden Metallbleche durch folgende Verfahrensschritte umgeformt:
1) Anordnen eines' Metallblechwerkstückes zwischen den zusammenarbeitenden Teilen eines Zieh- und Glättgesenkes von der gewünschen Form;
! 2) Bewegen dieser zusammenarbeitenden Teile des Gesenkes unter J Kraft aufeinanderzu, um das Metallblechwerkstück streckzuziehen;
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3) Glätten des nach Verfahrensschritt 2) erhaltenen gezogenen Me-.tallblechwerkstückes und
4) Auftragen auf das Metallblechwerkstück und die zusammenarbeitenden Teile des Gesenkes zumindest während der Verfahrensschute 2) und 3) eines"von ölen auf Erdölbasis freies Schmier- und Kühlmittel mit folgenden Bestandteilen:
a) ein Alanolaminsalz einer Fettsäure;
b) ein nichtionisches Oberflächenbehandlungsmittel oder Schaumerzeuger; ■ ■'"■-■■ :
c) ein C1 bis C1. Alky!ester einer Fe-ttsäure;
d) ein wasserlösliches Bakterizid; ·
e) einen Korrosionshemmstoff und
f) Wasser j
wobei das Schmier- und Kühlmittel durch ein Gewichtsverhältnis von a) plus b) zu c) von 1,9 r 'I9O bis 45 : 1 gekennzeichnet ist. '
Die zusammenarbeitenden Teile eines Zieh- und Glättgesenkes9 wie sie in den Verfahrensschritten 1), 2) und 4) des oben stehenden Verfahren beschrieben sind, sind auf diesem Gebiet allgemein bekannt und bestehen zumindest aus einem Prägestempel und einem Gesenk. ' - .-.·.-
Bei der praktischen Durchführung der Erfindung kann -das erfindungägemässe Schmier- und Kühlmittel auf das der Verformung unterzogenen Metall und die Prägestempel* und Gesenkteile der Zieh- und Glättvorrichtung mittels irgendeiner der großen 'Anzahl bekannter ι Einrichtungen aufgetragen werdens wie beispielsweise ohne Beschränkung auf die angegebenen Arten, ■ Pinselauftrag, Sprühen, Streichen,; Tauchen und Pliessen. Das erfindungsgemässe Kühlmittel kann auf j .das der Verformung unterzogene M-^etall und die Prägestempel- und ; Gesenkteile der Zieh- und Glättvorrichtung vor dem Ziehen und ! Glätter/zusätzlich zu dem Auftrag während des Ziehens und Glättens I aufgetragen werden.
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Es wurde nun gefunden, daß durch die im vorstehenden und folgenden beschriebene und in den Patentansprüchen niedergelegte Erfindung eine große Anzahl von Vorteilen im Vergleich mit bekannten Zieh- und Glättverfahren und bekannten Schmier- und Kühlmitteln erzielt werden. Zu den Vorteilen, die bei praktischen Versuchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung erzielt wurden, welche sich insbesondere mit dem Ziehen und Glätten von Aluminium und Stahl befassen, gehören ein geringerer Verschleiß des Prägestempels und geringerer Verschleiß des Gesenkes, wodurch ein weniger häufiges Auswechseln von Prägestempel und Gesenk erforderlich ist und eine höhere Produktionsrate erzielt wird, eine geringere Menge von Ausschuß, ein höherer Wirkungsgrad, eine leichtere Reinigung der geformten Metallteile, so daß die Folgeprobleme beim Überziehen, Bedrucken oder den anderen Oberflächenbehandlungen der geformten Metallteile verringert werden, ein geringeres Zerkratzen der geformten Metallteile während der Herstellung und geringere Abfall- und Verunreinigungsρroblerne wegen der auf biologischem Wege in erheblichem Maße abbaubaren Natur des Sehmier- und Kühlmittels nach der vorliegenden Erfindung.Diese Vorteile sind insbesondere von Bedeutung bei der Herstellung großer Stückzahlen mit hoher Produktiasrate von Aluminium-und Stahl-Getränkebehältern durchziehen und glätten. Mit den oben angegebenen Vorteilen ist die verbesserte Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemässen Verfahrens (d.h. niedrigere Kosten) verbunden, welche sich aus der geringeren Häufigkeit des Wechsels von Prägestempel und Gesenk, höherer Produktionsrate und geringerer Ausschußmenge ergibt.
Beim Zieh- und Glättverfahren zur Herstellung von Aluminiumdosen oder Büchsen, wie die allgemein bekannten Bierbüchsen, wird ein vorgefertigter Aluminiumblechrohling oder Zuschnitt in eine Form gezogen, die als Tasse bezeichnet werdenkann. Diese Tasse oder Schale wird dann zwischen den Prägestempel und Gesenkteilen einer Zieh- und Glätteinrichtung angeordnet und dann zu einer Büchse spanlos durch Ziehen und Glätten verformt. Die Tasse oder Schale
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und daran anschliessend die Büchse können nach dem erfindungsgemässen Verfahren und unter Verwendung des erfindungsgemässen Schmier- und Kühlmittels hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung kann unter einmaliger Anwendung der Verfahrensschritte des Ziehens und Glättens durchgeführt werden oder es können die Verfahrensschritte des Ziehens und Glättens wiederholt werden, um das Metallblech zu verformen. Gleichermassen kann beim Tiefziehen von Metall die "vorliegende Erfindungbei Verfahren durchgeführt werden, in denen das Tiefziehen einstufig oder mehrstufig durchgeführt wird. Das Metallblechwerkstück, das zwischen den zusammenarbeitenden Teilen des Zieh- und Glättgesenkes angeordnet ist, kann bei der praktischen Durchführung der Erfindung ein Metallblechrohling sein, der die Form einer Scheibe oder eine andere zweckdienliche Form, beispielsweise eines Quadrates aufweist oder es kann das Metallblechwerkstück ein vorgeformtes Metallblech, beispielsweise eine Schale oder Tasse-sein, die dann durch Ziehen und Glätten weiter verformt wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der anschliessenden Beispiele näher erläutert. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß die in den .Beispielen angegebenen Einzelheiten nicht als Be- ; schränkung der Erfindung aufgefasst werden dürfen. Sämtliche be- ! züglich der Materialmengen angegebenen Prozentangaben sind Ge- | wichtsprozent wenn nicht eine andere Maßangabe speziell erwähnt j und sämtliche Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben, wenn keine andere Maßangabe enthalten ist.
Beispiel 1
Die Erfindung wird mit ihren Vorteilen gegenüber einem allgemein verwendeten bekannten Zieh- und Glättverfahren in diesem Beispiel beispielshaft erläutert. In diesem Beispiel wurde das Zieh- und : Giättverfahren nach der vorliegenden Erfindung experimentell bei j der Herstellung von Getränkebehälter aus Aluminium (d.h. Bier- I
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büchsen) im Vergleich mit einem bekannten Zieh- und Glättverfahren durchgeführt. In dies-em Beispiel wurden die Getränkebehälter aus Aluminium auf in wesentlichen auf dem Markt erhältlichen Einrichtungen einer Herstellungsstraße zur Herstellung von Aluminiumbüchsenmittels des erfindungsgemässen Zieh- und Glättverfahrens hergestellt, welches die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
1. Formen einer Schale oder Tasse aus einem Zuschnitt aus Aluminiumblech in einer Vorrichtung, die als Capper bezeichnet wird;
2. Einsetzen der Schale oder Tasse zwischen den Prägestempel- und Gesenkteilen einer Hulsenherstelleinrxchtung;
3. Ziehen der Schale durch Bewegen des Prägestempels bezüglich des Gesenkes;
4. Glätten der gezogenen Schale zum Formen einer Büchse;
5· Auftrag auf die Schale und die Prägestempel und Gesenkteile während der Verfahrensschritte 3. und 4.'eines Schmier- und Kühlmittels mit folgenden Gehalten:
(a) Triäthanolamin-Salz von Tallöl 41.7$
(b) Äthylenoxid-Adduct von Octy!phenol (9-10) mole Äthylenoxid) 1.20$
(c) Methyllardat 1.00$
(d) Bioban P-1487* 0.3W
(e) Bohrmittel Hoescht** 3,50%
(f) Wasser · 52,26$
wobei das Schmier- und Kühlmittel ferner mit Wasser in einem Volumenverhältnis von Wasser zu Kühlmittel von 95zu 5 vermischt wird; und
6. Ausstoßen der Blechbüchse aus dem Gesenk.
Bei dem Zieh- und Glättverfahren nach dem Stand der Technik wurde beim Verfahrensschritt 5. des oben stehenden Verfahrens ein ^lösliches Ölschmiermittel verwendet, wobei 19 Volumenanteile des -
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löslichen Öles in 8l Volumenteilen Wasser gelöst waren. Bei diesem Versuch wurden 5 607 360 Blechbüchsen nach dem bekannten Zieh- und Glättverfahren bei einer durchschnittlichen Tagesproduktion von 200 263 Kannen und einem durchschnittlichen Gesamtausschuß von 6,40% hergestellt. Demgegenüber wurden nach dem erfindungsgemässen Verfahren 13 89.6 96O Blechbüchsen bei einer durchschnittlichen Tagesproduktion von 277 939 Blechbüchsen und einem durchschnittlichen Gesamtausschuß von lediglich 2,36$ hergestellt. Das erfindungsgemässe Verfahren führte folglich zu 63}1 % weniger Ausschuß als das bekannte Verfahren. Zusätzlich wurden die folgenden Ergebnisse erzielt, die die Vorteile der Erfindung im Vergleich mit dem Stand der Technik deutlieh zeigen.
a) Der Verbrauch an Prägestempel angegeben in der Anzahl von Prägestempeln die pro 1000 Büchsen verbraucht wurden, wurde bei dem im oben stehenden Beispiel beschriebenen erfindungsgemässen Verfahren im Vergleich mit den bekannten Verfahren um 33>5% gesenkt.
b) Der Gesenkverbrauch angegeben in der Anzahl von Gesenken, die pro 1000 Blechbüchsen verbraucht wurden, wurde bei dem im oben stehenden Beispiel beschriebenen erfindungsgemässen Verfahren gegenüber dem bekannten Verfahren um 36,9% gesenkt.
c) Die durchschnittliche Tagesproduktion lag bei dem erfindungsgemässen im oben stehenden Beispiel beschriebenen Verfahren um 38,8% höher als bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik. ;
*Bioban P-4187 ist ein von der Firma Commercial Solvents Corp. j erhältliches Biozid (eine Mischung von 20% 4,4 !-2-nitrotrimethyle^i dimorpholin, 70% 4-(2-nitrobutyl)morpholin, 10% inerter Bestandteile. !
Bohrmittel Hoescht ist ein geschützter Korrosionshemmstoff der Salze einer Alkylsulfonamidcarboxylsäure (50% aktiv) enthält und von der Firma American Hoescht Corp. erhältlich ist.
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Beispiel 2
Das in Beispiel 1 beschriebene erfindungsgemässe Verfahren wurde bei der experimentellen Herstellung von Aluminiumbüchsen in einem Vergleichsversuch mit dem bekannten Zieh- und Glättverfahren angewendet, bei welchem ein Verfahrensschritt der Schmierung mit · einem lösli-chen öl angewendet wurde, wobei das lösliche öl von einem anderen Hersteller als das lösliche Öl des entsprechenden Verfahrensschrittes des bekannten im Beispiel 1 angewandten Zieh- und Glättverfahrens stammte. Bei dem im Vergleichsversuch angewendeten bekannten Zieh- und Glättverfahren dieses Beispiels wur- ' de der Verfahrensschritt der Schmierung mit löslichem öl bei einer 90 zu 10 Verdünnung (Volumenverhältnis) Wasser zu löslichem Öl durchgeführt.
In diesem Beispiel wurden 15 280 320 Aluminiumbüchsen nach dem bekannten Zieh- und Glättverfahren bei einer durchschnittlichen Tagesproduktion von 258 988 Kannen und einem durchschnittlichen Gesamtausschuß von 3a^2$ durchgeführt. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist, wurden 13 896 96O Aluminiumbüchsen bei einer durchschnittlichen Tagesproduktion von 277 939 Büchsen und einem durchschnittlichen Gesamtausschuß von 2,36% hergestellt. Das erfindungsgemässe Verfahren ergab ~513±% weniger Ausschuß als das bekannte Verfahren. Zusätzlich wurden die folgenden Ergebnisse erzielt, die darüberhinaus die Vorteile und Verbesserungen der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit dem Stand der Technilozeigen. *
a) Der Prägestempelverbrauch (bezogen auf die Anzahl von verbrauchten Prägestempeln pro lOOOBüchsen) war bei dem erfindungsgemässen Verfahren,'wie es im Beispiel 1 beschrieben ist, 16,3% geringer, als bei dem bekannten Verfahren.
b) Der Gesenkverbrauch (bezogen auf die Anzahl an verbrauchten Gesenken pro 1000 Büchsen) war bei dem erfindungsgemässen Verfahren, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, 21,2$ geringer als bei
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dem bekannten Verfahren.
c) Die durchschnittliche Tagesproduktion war bei dem erfindungsgemässen Verfahren, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist, 7 SJ>% höher als bei dem bekannten Verfahren.
Beispiel 3
Dieses Beispiel zeigt die praktische Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens bei der Herstellung von Stahlblechbüchsen und dient gleichzeitig als Beispiel des erfindungsgemässen Verfahrens beim Umformen von 'Stahl. Auf einer üblichen Zieh- und Glättvorrichtung zur Herstellung von Stahlkannen wurden unter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens Stahlblechbüchsen hergestellt, wobei das Verfahren entsprechend Beispiel 1 durchgeführt wurde, mit der Ausnahme, daß im Verfahrensschritt 5· des verfahrensgemässen Beispiels 1 das Schmier- und Kühlmittel noch mit Wasser weiter vermischt wurde, wobei ein Wasser zu Kühlmittelverhältnis von 90 : 10(Volumen) eingehalten und Stahlblech anstelle von Aluminiumblech verwendet wurde. Etwa 200 000 Stahlblechbüchsen wurden nach dem Verfahren dieses Beispiels hergestellt.
Obwohl die vorstehende Erfindung unter Bezugnahme auf die verschiedenen speziellen Beispiele und Ausführungsformen näher erläutert wurde, soll darauf hingewiesen werden, daß die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und im Rahmen der folgenden Pa-
tentansprüche praktisch durchführbar ist. i
Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten technischen Einzelhei- ' ten sind für Erfindung von Bedeutung.
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Claims (21)

■ Patentansprüche
1. !Verfahren zum Ziehen und Glätten beim Formen von Metallblechen, ei dem ein Metallblechwerkstück gezogen und das gezogene Metallblechwerkstück geglättet wird, wobei diese Verfahrensschritte durch die Prägestempel- und Gesenkteile einer Zieh- und Glättvorrichtung durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, 'daß auf das Metallblechwerkstück, dem Prägestempelteil und dem Gesenkteil zumindest während der Verfahrensschritte des Ziehens und Glattens ein von ölen auf Erdölbasis freies Schmier- und Kühlmittel aufgetragen wird, welches folgende Zusammensetzung aufweist:
a) Ein Alkanolaminealζ einer Fettsäure, wobei die Alkanolgruppe 2 bis 6 Kohlenstoffatome enthält;
b) ein nichtionisches Oberflächenbehandlungsmittel oder Schaumerzeuger;
c) einen Alky!ester einer Fettsäure, wobei die Alkylgruppe 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält;
d) ein wasserlösliches Bakterizid;
e) einen Korrosionshemmstoff und
f) Wasser,
wobei das Schmier-und Kühlmittel ferner durch ein Gewichtsverhältnis von a) plus b) zu c) von 1,9 : I3O bis 45 : 1 gekennzeichnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewichts verhältnis von a) plus b) zu c) von 3 ·' 1 bis 10 :1 angewandt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß als Alkanolaminsalz einer Fettsäure dasTriäthanolaminslaz von Tallöljals
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nichtionische Oberflächenbehandlungsmittel oder Schaumerzeuger das Äthylenoxidaddukt von Octylphenol und als Alkylester einer Fettsäure Methyllardat verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallblechrohling ein Zuschnitt von. Blechen aus Aluminium und Legierungen von Aluminium verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallblechrohling ein Stahlblechrohling verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallblechrohling ein Aluminiumrohling verwendet wird.
7. Schmier- und Kühlmittel zur Verwendung bei dem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmier- und Kühlmittel frei von Ölen auf Erdölbasis ist und folgende Bestandteile enthält:
a) ein Alkanolaminsalz einer Fettsäure;
b) ein nichtionisches Oberflächenbehandlungsmittel oder Schaumerzeuger;
c) einen Alkylester einer Fettsäure;
d) ein Bakterizid;
e) einen Korrosionshemmstoff und
f) Wasser;
und dass das Gewichtsverhältnis von a) plus b) zu c) zwischen 1,9 zu 1 bis 45 zu 1 liegt.
8. Schmier- und Kühlmittel nach Anspruch 7S dadurch gekennzeichnet, daß die Alkanolgruppe des Alkanolaminsalzes einer Fettsäure 2 bis 6 Kohlenstoffatome und daß die Alkylgruppe des Alkylesters einer Fettsäure 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält.
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9. Schmier- und Kühlmittel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von a) plus b)- zu. c) zwischen 3:1 und 10: 1 liegt.
10.' Schmier- und Kühlmittel nach einem der Anbrüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet j daß das Alanolaminsalz einer Fettsäure das Triäthanolaminsalz von Tallöl ist, daß das nichtionische Oberflächenbehandlungsmittel oder Schaumerzeuger das Ä'thylenoxidaddukt von Okty!phenol ist und daß der Alkylester einer Fettsäure MethyI-lardat ist.
11. Schmier- und Kühlmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet j daß das Alkanolaminealζ einer Fettsäure ein Aminsalz zwischen Mono-, Di- oder Trialkanolaminen deren Alkanolgruppe 2 bis 6 vorzugsweise 2 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist •und einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure oder einer Mischung derartiger Fettsäuren ist.
12. Schmier- und Kühlmittel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Alkanolamine aus der Gruppe Triäthanolamin, Tripropanolamin, Tri (4-hydroxy-n-butyl)amin, Tri (3-hydroxy-2-methyl propyl)amin, Tri(2-hydroxy-n-butyl)amin, Tri (3-hydroxy-n-butyl) amin, Tri (6-hydroxyhexyl)amin, Diäthanoi monopropanol amin3 Dipropanol monoäthanol amin, Monoäthanol diäthyl amin, Diäthanoi monoäthyl amin, Monoäthanol dipropyl amin, Di (4-hydroxy-n-butyl) mpnoäthyl amin und Mono (6-hydroxy hexyl) diäthyl amin oder eine Mischung von Alkanolaminen gewählt werden und daß die Fettsäuren aus der Gruppe Tallöl, Oktansäure, Pelargoninsäure, Caprinsäure,· Laurinsäure,'Myristinsäure, Palmitinsäure, Isopalmitinsäure, Stearinsäure, Arachidinsäure, Beheninsäure, Lignocerinsäure, 11-dodecanoinsäure, Linderinsäure, Laurοleinsäure, Myristoleinsäure,
, Palmitoleinsäure, Petroselininsäure, Oleinsäure, Elaidinsäure, ; Vacceninsäure, Lino leinsäure, Lino]eninsäure, Eleostearinsäure, 10-undecynoinsäure, Taririnsäure, Stearolinsäure, Behenolinsäure und Isaminsäure gewält werden.
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13.' Schmier--und Kühlmittel nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch: gekennzeichnet, daß. das nichtionische Oberflächenbehandlungsmittel oder Schaumerzeuger aus der Gruppe Polyoxyäthylendioleat, Polyoxyäthylenstearat, Polyoxyäthylenmonobutyrat, PoIyoxyäthylenmonobutylather, Polyoxyäthylendinonylphenol-t-octylpheno-läther, Reaktionsprodukte, die durch die Kondensation von Äthylenoxid mit einer h}drophoben Base erhalten werden; welche, durch die Kondensation von Propylenoxid mit Propylenglycol. erhalten wurde und Kondensationsprodukte, die durch die Kondensation von Äthylenoxid mit dem Reaktionsprodukt aus der Reaktion von Propylenoxid mit Äthylendiamin erhalten werden, gewählt wird.
14. Schmier- und Kühlmitte nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der (L· bis C^, Alkyl-..· ester einer Fettsäure ein geradkettiger oder verzweigtkettiger Alkylester einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure ist.
15. Schmier- und Kühlmittel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkylester aus der Gruppe Methyllardat, Äthyllardat, Propyllardat, Isopropyllardat, Methylstearat, Äthylstearat, Propylstearat, Butylstearat, Methyloleat, Äthyloleat, Propyloleat, Methyl· ,Äthyl^Propyl- und Butyl-Ester von Tallöl, Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butyl-Ester von Palmöl, Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butyl-Ester von Kokusnußöl,Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butyl-Ester von Palmitinsäure, Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butyl-Ester von Linoleinsäure, Methylmyristat, Äthylmyristat und Propylmyristat gewählt ist.
16. Schmier- und Kühlmittelhach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Bakterizid aus der Gruppe 1,2-benzisothiazolin 3-on, Hexahydro-l,3j5-tris (2-hydroxyäthyl)-s-triazin, Natrium-O-phenylphenat, Natriumsalz von 1- ', hydroxy-2-(lH)pyridinthion, eine Mischung aus 20% 4,4'-2-nitro- j trimethylendimorpholin, YQ% 4-(2-nitrobutyl)morpholin und 10% inerter Bestandteile(Bioban P1487), Methylsalicylat und dessen \
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Natriumsalz, Phenol, Salicylanilide und deren Natriumsalze, Hexahydro-l,3,5-triäthyl-S-triazin, Natriumbenzoat, 3,5-dimethyl tetrahydrothiadiazin-2-thion, Paraformaldehyd, Tris-(hydroxymethyl)-nitromethan und 2,2'dihydroxy-5, 5'dichlorodiphenylmethan und dessen Natriumsalz gewählt ist.
17· Schmier- und Kühlmittel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Bakterizid in einer Konzentration von 0,14 bis 2,5 Gew.% auf der Basis des Gesamtmaterials des Schmier- und Kühlmittels ohne Wasser enthalten ist.
18. Schmier- und Kühlmittel nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 7 bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß der Korrosionshemmstoff entsprechend dem zu formenden Metall gewählt ist.
19. Schmier- und Kühlmittel nach einem der- Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrosionshemmstoff aus der Gruppe Natriumnitrit, Kaliumtetraborat, Fettsäuren, Alkanolamine, Salze von MercaptobenzothiozoljWie das Natriumsalz von 2-mercaptobenzothiazol, Alkylsulfamidocarboxylsäuren, Salze der Benzoesäure, wie Natriumbenzoat, Natriumbenzotriazol, Cyclohexylamin, Alkanolamide, Natriummahagonisulfonate, Natrium-, Kalium- und Aminsalze von Rosinsäuren, anorganische Carbonate wie Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat, Silicate, wie Natriumsilicat, Natriumchromat und Alkalimetall- und Alkanolaminealze von Phosphorsäure gewählt ist.
20. Schmier- und Kühlmittel nach einem der Ansprüche 7 bis I9, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrosionshemmstoff in einer Konzentration von 0,14 Gew.% bis 10,0 Gew.% auf Basis des Gesamtmaterials des Schmier- und Kühlmittels ohne Wasser enthalten ist.
21. Schmier- und Kühlmittel nach einem der Ansprüche 7 bis 20, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung: 4l,7# Triäthanol-. aminsalz von Tallöl, ±l2Q% Äthylenoxid-Adduct von Octylphenol
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(9-10 Mole Äthylenoxid), 1,00$ Methyllardt, 0,3W Bioban· P-1487, 3,50$ Bohrmittel Hoescht, 52,26$ Wasser mit Wasser verdünnt auf ein Volumenverhältnis'von Wasser zu Kühlmittel von 95 : 5.
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