DE2450716A1 - Hochtemperaturschmiermittel fuer die warmverformung von metallen - Google Patents
Hochtemperaturschmiermittel fuer die warmverformung von metallenInfo
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Description
PATEN TANWALTE
DlpWng. P. WIRTH · Dr. V. SCH MI ED-KOWARZIK
DlpL-lng. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL
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L.P. 1126/1138
LON-ZA. AG, Gampel/Vallis
(Geschäfts!eLtung: Base!)
Schweiz
Hochtemperaturschmiermittel für die Warmverformung
von Met 0.13. en
609848/0933
_ 2 —
Die Erfindung betrifft ein Hochtemperaturschiniermittel für
die Warmverformung von Metallen.
Es ist bekannt, Gemische aus Graphit und öl anzuwenden. Bei
der Anwendung solcher Produkte erfolgt eine Zersetzung der öle» was sich nicht nur nachteilig auf die Materialeigenschaften
von Werkzeug und Werkstücken auswirkt, sondern durch die Zersetzungsprodukte der Öle auch zu unzumutbaren Belästigungen
der Umwelt führt.
Es wurde beispielsweise vorgeschlagen, eine genau definierte Mischung von Alkalisulfat, Borax, Kaliumchlorid, ITatriumtriacetat
und Graphit, gegebenenfalls zusammen mit weiteren Zusätzen, in Form einer wässrigen Dispersion als Hochtemperatur
schmiermittel für die spanlose Metallumformung .anzuwenden
(DAS 2.04G.727). Damit soll erreicht werden, daß für den Einsatz
in der Warmverformung von Metallen eine flüssige Schmelze, dje notwendig sein soll, vorhanden ist.
Es ist auch bekannt, einen Hochtemperaturschmierstoff aus einem Schmelzprodukt von Phosphaten und Boraten der Alkalimetalle
und gegebenenfalls des Zinks und/oder Aluminiums und einem Zusatz von weiteren Komponenten zur Warmverformung von Metallen
herzustellen (DAS 2.154.232).
Schließlich wurde ein festes Schmiermittel, bestehend hauptsächlich
aus Graphit oder Wolframdisulfid und Natriumfluorid,
vorgeschlagen. Das Schmiermittel soll zweckmäßig in Pastenform angewandt werden (DAS 2.028.804).
Auch Salzschmelzen konnten aber, insbesondere bei der Herstellung
nahtloser Rohre auf sogenannten Pilgerstraßen oder Kontistraßen, nicht immer voll befriedigen.
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Bei den Hochtemperaturverformungsverfahren entstehen sehr
hohe Temperaturen, wodurch die Viskosität solcher Schmelzen soweit sinkt, daß die'Tragfähigkeit des Schmierfilms keine
ausreichende Schmierung mehr gewährleistet.
Ziel der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden. -
Erfindungsgemäß wird das mit einem Hochtemperaturschiniermittel
erreicht, bestehend aus:
a) 10 bis 90 % Graphit
b) 2 bis 60 % Alkylenpolymerisate oder -mischpolymerisate
- c) 0,2 bis 8 % Suspensionshilfsmittel und gegebenenfalls
d) 2 bis 40 % Filmstabilisator
Nach einer, speziellen Ausführungsforin, die beispielsweise
für die Verwendung an Profilwalzen bei Temperaturen von rund 9000C besonders gut geeignet ist, hat das Hochtempcraturschmiermittel
die folgende Zusammensetzung:
a) 35 bis 90 % Graphit
b) 2 bis 60 % Alkylenpolymerisate oder -mischpolymerisate
c) 0,2 bis 8 % Suspensionshilfsmittel- . .
d) 2 bis 40 % Filmstabilisator
Das Hochtemperaturschmiermittel kann auch ohne Filmstabilisator
verwendet werden und hat in dem Falle bevorzugt die Zusammensetzung:
a) 10 bis 90 % Graphit
b) 2 bis 45 % Alkylenpolymerisat oder -mischpolymerisat
c) 0,5 bis 8 % Suspensionshilfsiüittel
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Das Hochtemperaturschmierinittel wird so hergestellt, daß man Graphit, Alkylenpolymerisat oder -mischpolymerisat. Suspensions-hilfsmittel
und gegebenenfalls Filmstabilisator, wobei die Mengenanteile 10 bis 90 % Graphit, 2 bis 6C % Alkylenpolymerisat
oder -mischpolymerisat und 0,2 bis 8 % Suspensionshilfsmittel betragen, trocken vermischt, oder indem man Graphit
in eine wässrige Suspension eines Alkylenpolymerisats oder -mischpolymerisats und eines Dispergiermittels einbringt,
wobei der Feststoffanteil aus 10 bis 90 % Graphit, 2 bis 4-5 %
Alkylenpolymerisat oder -mischpolymerisat und 0,5 bis 8 % Dispergiermittel besteht. Zweckmäßig wird der trockenen oder
wässrigen Mischung zusätzlich ein Filmstabilisator in Mengen von 2 bis 4-0 % zugemischt.
Unmittelbar vor der Verwendung wird das Hochtemperaturschmiermittel
in Wasser suspendiert, derart, daß eine wässrige Suspension mit einem Feststoffgehalt von 5 bis 80 % entsteht.
Die Alkylenpolymerisate oder -mischpolymerisate werden zweckmäßig nach dem Emulsions-Polymerisationsverfahren hergestellt.
Beispielsweise können die Polymerisate oder Mischpolymerisate von Vinylestern, vorzugsweise Vinylestern mit bis zu 16 Kohlenstoffatomen,
wie z.B. Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinyllaurat, von Allylestern, vorzugsweise mit bis zu 16, insbesondere bis
zu 6 Kohlenstoffatomen, von Mono- oder Diolefinen, vorzugsweise mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen, wie Aethylen, Butadien,
der Acrylsäure und ihren Estern, vorzugsweise mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen, der Acrylsäure und ihren Estern, vorzugsweise
mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen mit Copolymeren des Styrols, des Styrols mit Copolymeren und der ungesättigten Dicarbonsäureester,
vorzugsweise mit bis zu 8, insbesondere bis zu 4 Kohlenstoffatomen,
wie Maleinsäureester, wie z.B. Maleinsäuredimethyl- und -diäthylester angewendet werden.
Als Filmstabilisator werden zweckmäßig Natriumsilikate, Boroxide, Phosphate, Kieselsäure allein oder in Gemischen
untereinander angewendet.
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Um einen optimalen Schmiereffekt zu erzielen, soll■zweckmäßigerweise
ein trockener Schmierfilm vorliegen. Die wässrige, das Schmiermittel enthaltende Suspension wird zweckmäßig auf an
sich "bekannte Weise, wie Aufsprühen oder Aufstreichen, auf das
heiße Werkzeug oder Werkstück aufgebracht; dabei verdampft das Wasser und durch Schmelzen "bildet das Polymerisat oder Mischpolymerisat
einen zahviskosen stabilen Film. Die Filmdicke beträgt zweckmäßig 0,05 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,2 mm.
In diesem PiIm orientieren sich die Graphitteilchen, aufgrund
ihrer Struktur, plattchenförmig gleichmäßig über die ganze
Oberfläche. Zu Beginn des Bearbeitungsprozesses schwimmt das Werkstück gewissermaßen auf dem Polymerfilm. Schließlich brennt
das Polymerisat oder Mischpolymerisat sauber ab. Der Abbrand erzeugt ein Gaspolster, das die Trennung zwischen den Reibflächen
unterstützt* Gleichzeitig ergibt der Graphit eine tragfähige '!'renn- und Schmierschicht, die bei lokaler Oberbelastung
und dadurch verursachtem Abreißen des hydrodynamisch v/irkenden Schmelzfilms und besonders bei Spitzentemperaturen
während des Prozesses wirksam wird.
Durch den Abbrand der erfindungsgemäßen Zusatzstoffe ist anzunehmen,
daß eine Art Schutzatmosphäre zwischen Werkzeug und Werkstück entsteht, die den Abbrand von Graphit bei höheren
Temperaturen verzögert.
Der im erfindungsgemäßen Hochtemperaturschmiermittel angewandte
Graphit weist zweckmäßig eine Korngröße bis höchstens 300 /um und eine Reinheit von wenigstens 96 %, vorzugsweise
eine Korngröße bis 100 /um und eine Reinheit.von 99>5 % auf.
Das zur Anwendung gelangende Suspensionshilfsmittel ist ein
Polysaccharide eine Alkylcellulose, beispielweise Methylcellulose,
oder ein Alginat. Es kann auch vorteilhaft ein Netzmittel in geringen Mengen zur Suspension zugegeben
werden. · -
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Dem erfindungsgemäßen Hochtemperaturschmiermittel können
gegebenenfalls noch Zusätze wie mikrobiologische Hilfsstoffe und Oxidationsinhibitoren-in geringen Mengen beigemischt werden.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturschmiermittel kann grundsätzlich
zur spanlosen Metallumformung angewendet werden, beispielsweise in Gesenkschmieden. Eine bevorzugte Anwendungsform
ist die Schmierung des Dornes bei der Herstellung von nahtlosen Rohren, beispielsweise auf sogenannten Pilger-,
Konti- ode?.· MPM-Straßen.
Eine bevorzugte Anwendungsform insbesondere des einen
stabilisator enthaltenden crfindnngsgemäßen Hochtemperaturschmiermittels
sind Profilwalzen« Auch bei den dabei auftretenden Temperaturen von 900°C und mehr ist der Schmierfilm
stabil und wirksam.
Beispiel Λ
In eine wässrige Dispersion eines Vinylacetat-dibutylmaleinatpolymerisatgemisches
und eines Polysaccharides wird Graphit in Mengen eingetragen, daß sich eine Endkonzentration von
12 % Graphit
28 % Vinylacetat-Dibutylmaleinatpolymerisatgemisch
0,5 % Polysaccharid
59 % Wasser
59 % Wasser
ergibt. Die Suspension kann auf übliche Weise durch Aufsprühen oder Aufstreichen auf das Werkzeug oder Werkstück
aufgebracht werden. Nach dem Abdampfen des Wassers bleibt ein S1Um des Hochtemperaturschmiermittels auf der behandelten
Oberfläche zurück.
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Die Komponenten des Eochtemperaturschmiermittels, 69,4- %
Graphit, 29,7 % Aethylen-Vinylacetat-Copolymerisat und 0,9 % eines Polysaccharide werden trocken gemischt. Unmittelbar vor
der "Verwendung wird eine Suspension mit Wasser hergestellt, wobei die Feststoffmenge auf 50 % des Gesamtgewichtes der
Suspension gestellt wird. Auf die gleiche beschriebene Weise wird das Hochtemperaturschmiermittel in Suspension auf das
Werkzeug oder Werkstück aufgetragen.
Beispiel 3 ■
Einer wässrigen Dispersion eines Polyisobutylenpoiymerisates
wird ein Polysaccharide Kolloid-Kieselsäure, wässrige Natriumsilikatlösung
von Be 33/4-0 und Graphit beigemischt so, daß sich folgende Konzentration ergibt:
20 % Graphit
5 % Pol.yisobutylenpolymerisat
4 % Kolloid-Kieselsäure
10 % Natriumsilikatlösung
10 % Natriumsilikatlösung
2 % Polysäccharid
59 % Wasser
59 % Wasser
Diese Suspension kann auch auf das Werkstück oder iormgut aufgetragen werden. Die Filmstabilisatormischung ergibt einen
gleichmäßigen, optimal wirkenden Schmierfilm auch bei den üblichen angewendeten Umformungstemperaturen, beispielsweise
beim Profilwalzen, von bis über 9000C.
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Beispiel 4
Die folgenden Komponenten werden in pulvriger Form trocken miteinander innig vermischt oder vermählen;
59 % Graphit
19 % Acryl-Styrol-Mischpolymerisat
6 % Kolloid-Kieselsäure
13 % JTatriumsilikat
13 % JTatriumsilikat
3 % Polysaccharid
Am Anwendung?; ort, kurz vor dem Gebrauch wird das l'rocken£,elüisch
in die gleiche Menge Wasser eingerührt, se daß eine Suspension mit 50 % Feststoffgehalt entsteht. Die Suspension
ist versprühbar und wird so auf das Werkstück und/oder Werkzeug aufgebracht, wobei das Wasser auf der heißen Oberfläche
verdampft und das Hochtemperaturschmiermittel bei der Verarbeitung wirksam wird. Der Schmierfilm ist auch bei hohen
Temperaturen durch die Anwendung des Filmstabilisators äußerst stabil.
Einer wässrigen Suspension mit einem Anteil eines Vinylacetat-Mischpolymerisats
von 31.1 % und 3.,3 % eines Polysaccharids
wird Graphit und Wasser zugemischt, so daß eine Suspension mit einem Gehalt von
20 % Graphit
9,5 % Vinylacetat-Mischpolymerisat
9,5 % Vinylacetat-Mischpolymerisat
1 % Polysaccharid und
69,5 % Wasser
69,5 % Wasser
entsteht. Diese erfindungsgemäße Mischung wird auf den Dorn
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in einer MPM-Straße, die zur Herstellung nahtloser Rohre
dient, aufgesprüht.
Die Zusammensetzung des Schmiermittels erlaubt es, den
Schmierfilm während des Rücktransportes auf die Oberfläche des Domes aufzusprühen. Auf der heißen Dornoberfläche bildet
sich augenblicklich ein trockener wasserabstoßender PiIm.
Unmittelbar nach dem Auftragen des Films kann der Dorn im Wasserbad oder durch Aufdüsen von Wasser gekühlt werden, ohne
daß der Schmierfilm abgetragen wird. Der Schmierfilm wird auch
durch die intensive Wasserkühlung der Walzen, der der Dorn zu Beginn des Walzprozesses ausgesetzt ist, nicht beschädigt.
Aus der Anwendung des Schmiermittels ergeben sich gegenüber herkömmlichen Schmiermitteln "Vorteile, wie in Wasser suspendierte
physiologisch unbedenkliche Formulation, sauberer Abbrand (kein umweltfeindlicher ölquaIn). Das Schmiermittel
hinterläßt eine blanke Dornoberfläche, ohne Rückstände. Die Leistung, die notwendig ist, um Rohre durch Walzwerke zu
ziehen, wird erheblich verringert, die Walzgerüste arbeiten gleichmäßiger und der Dornverschleiß wird stark verringert.
Das Rohr umschließt den Dorn gleichmäßig, woraus eine bessere Rohrqualität resultiert, und es ist schließlich auch möglich,
mit einer gegebenen Anlage dünnere Rohrwandstärken zu erreichen.
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Claims (5)
1) Boclit emperaturs chmiermitt el für die Warmverformung von
Metallen, bestehend aus:
a) 10 bis 90 % Graphit
b) 2 bis 60 % Alkylenpolymerisat oder — mischpoly
merisat
c) 0,2 bis 8 % Suspensionshilfsmittel und gegebenen
falls
d) 2 bis 40 % Eilmstabilisätor
2) 3Iochtemperaturschmiermittel nach Anspruch 1),
bestehend aus:
a) 35 Ms 90 % Graphit
b) 2 bis 60 % Alkylenpolymerisat oder -mischpolymerisat
c)0,2bis 8 % Suspensionshilfsmittel-
d) 2 bis 40 % Tilmstabilisator
3) Hochtemperaturschmiermittel nach Anspruch 1), bestehend aus:
a) 10 bis 90 % Graphit
b) 2 bis 60 % Alkylenpolymerisat oder -mischpoly
merisat
c) 0,5 bis 8 % Suspensionshilfsmittel
4) -Hochtemperaturschniiermittel gemäß Patentanspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, d?ß als Filmstabilisator zweckjnäßig
NatriumSilikate, Boroxide, Phosphate, Kieselsäure
allein oder in Gemischen untereinander eingesetzt werden.
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5) Verwendung des Hochtemperaturschmiermittels gemäß
Patentanspruch 1 bis 4- in Form einer wässrigen Suspension mit einem Feststoffgebalt von 5 Ms 80 %.
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