DE2532906C3 - Verfahren zum Kaltverformen von Edelstahlen - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren
zum Kaltverformen von Edelstahlen, und insbesondere das Drahtziehen und den Kaltschlag von
Edelstahlen.
Dit. Verarbeitung von Edelstahl in der Kälte und insbesondere das Drahtziehen und Schlag, sind besonders
schwer durchzuführende Arbeitsgänge und benöti- ts gen die Verwendung von Ziehsteinen und Matrizen aus
Wolframcarbid.
Der Edelstrahl frißt sich ziemlich leicht durch Bildung von Mikroverschweißungen auf dem Carbid fest, und
daher ist es zur Vermeidung des Blockierens, das sehr schnell eintreten kann, nötig, ihn zu schmieren. Da
jedoch die zur Ze.'t für diese Arbeitsgänge verwendeten
Schmiermittel, hauptsächlich Calzium- und Zinkstearate, nicht an dem Edelstahl haften, ist es notwendig, ihn
vorher mit einem Überzug zu versehen, der das Schmiermittel festhält und mit sich nimmt.
Die Verfahren zur Herstellung von Überzügen, wie das Verkupfern, Phosphatieren, Oxalatieren, Kalken,
und die Verbleiung werden zur Herstellung von »Maschtncn«-Edelstahldrähten verwendet, die durch y>
Warmwalzen hergestellt wurden und die bei den Kaltverformungen eingesetzt werden. Diese lassen
jedoch das nachfolgende Drahtziehen oder den Kaltschlag nicht unter wirklich befriedigenden Bedingungen
zu, weil die erhaltenen Überzüge teuer sind, wie 5s beim Verkupfern, oder zerbrechlich, wie beim
Phosphatieren, oder gefährlich, wie bei der Verbleiung.
Ferner müssen die nach diesen bekannten Verfahren oberflächenbehandelten Edelstahldrähte, deren Überzugsschicht
nach dem Durchlauf durch eine beschränkte '·Γ>
Anzahl von Ziehdüsen abgenutzt und deswegen unwirksam geworden ist, erhitzt werden und aufs neue
mit einer Oberflächenschicht versehen werden, um ihre Verarbeitung fortsetzen zu können, was zu sehr teuren
Installationen und Maßnahmen führt. '■'
Es wurde nun überraschend festgestellt, daß der aus natürlichem oder künstlichem Graphit, aus Aktivkohle
oder Koks hergestellte Fluorkohlenstoff der Formel CF1, worin χ eine ganze Zahl zwischen 0,4 und 1,1
bedeutet, im Gegensatz zu anderen Schmiermitteln besonders gut an den »Maschinen«-Edelstählen haftet,
die warmgewalzt wurden und nur einer Behandlung zur Herstellung der Oberfläche von sehr kurzer Dauer
unterworfen wurden. Die zahlreichen Arbeitsgänge der mechanischen Verformung des Metalls, die zur Erzielung
des gewünschten Artikels durchlaufen werden müssen, können bei Verwendung von Fluorkohlenstoff
kontinuierlich durchgeführt werden, ohne daß man zwischendurch teure Arbeitsgänge für die Reinigung
und die erneute Bildung von Überzügen auf den Drähten, die nach dem Stand der Technik notwendig
sind, vorzusehen braucht.
Die schmierenden Eigenschaften der erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen waren bekannt.
Die Verwendung von CF, als Schmiermiu^'-, das in
der vor dem ersten Ziehstein gelegenen »Seifenschale« und dann vor einer begrenzten Anzahl von Ziehsteinen
der Drahtziehstufen angebracht wird, entweder allein oder im Gemisch mit anderen festen Schmiermitteln,
deren Verwendung für die Kaltbehandlung von Edelstahlen bekannt ist, und insbesondere mit Calcium-
und Zinkstearat, gemäß der Erfindung, gestattet die Kaltbehandlung von Edelstahldrähten, die nur sehr kurz
vorbehandelt wurden, wobei der Ausschuß der Fabrikation beträchtlich vermindert wird.
Es ist zu betonen, daß man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht vor jedem Ziehstein einen
Durchgang durch das Schmiermittel vorzusehen braucht, wie nach den bekannten Verfahren. Es genügt
vielmehr, dies vor dem ersten Zieheisen und dann alle 3 oder 4 Zieheisen vorzusehen, was die gute Haftung und
die Festigkeit des CF,-Films zeigt, die nach Durchlauf durch die Zieheisen erhalten wird, deren »Seifenschalen«
mit CF, oder Gemischen von CF, und bekannten Schmiermitteln wie Calcium- und/oder Zinkstearaten
mit einem Gehalt von mindestens 10 Gew.-°/o CF, gefüllt sind.
Die Verbindung CF, ist ein pulverförmiger Festkörper
einer Teilchengröße zwischen 81 μ und einer Dichte von etwa 2,70. Je stärker die Verbindung fluoriert ist,
desto heller ist ihre Farbe.
Alle Fluorkohlenstoffe CF, sind erfindungsgemäß für die Kaltbehandlung von Edelstahl anwendbar, es wurde
jedoch festgestellt, daß der Fluorkohlenstoff bei dem der für die Herstellung verwendete Kohlenstoff
künstlicher Graphit ist, der im mittleren Maße fluoriert ist, und bei dem χ zwischen 0,6 und 1, Ui,d insbesondere
zwischen 0,6 und 0,9 liegt, wegen seiner besonders niedi igen Reibung besonders gut geeignet ist.
Die Verwendung von Fluorkohlenstoff CF, als Schmiermittel gestattet insbesondere das Drahtziehen
in der Kälte unter sehr günstigen Bedingungen durchzuführen, weil es das kontinuierliche Ziehen von
Edelstahldrähten, die vorher einer Oxalatbehandlung des Typs »flash« unterzogen wurden, d. h. einer
Behandlung, die zu einem nicht zusammenhängenden Niederschlag eines Eisenoxalatfilms von einigen μ-Stärke
auf den Draht führt, ermöglicht. 10 oder 15 kontinuierliche Durchgänge durch Wolframcarbid-Zieheisen
führen unter Verwendung von CF, als Schmiermittel von einem Draht mit dem anfänglichen Durchmesser von etwa 6,6 mm zu einem
Draht von 1 mm Durchmesser.
Die Verwendung von Fluorkohlenstoff der Formel CF, als Schmiermittel ist auch für den Kaltschlag sehr
interessant, hei dem Edelstahlschrauben verschiedener
Typen mit großem Durchmesser hergestellt werden. Nach dem bekannten Verfahren wird der als Ausgangsmaterial
eingesetzte »Maschinen«-Edelstah!draht vorher einer Behandlung unterworfen, die meistens ein
Verkupfern, selten auch eine Oxalatbeschichtung ">
darstellt, dann in Gegenwart von Schmiermittel, im allgemeinen Calcium- und/oder Zinkstearaten, leicht
durch das Zieheisen eines Drahtzugs gezogen, was den anfänglichen Drahtdurchmesser um einige rnm verringert.
Dieses einmalige Drahtziehen, im allgemeinen skin-pass genannt, dient zum Einstellen des Drahtdurchmessers
unter Querschnittsverringerung. Anschließend wird der Draht in Abschnitte geschnitten und dann in
Wolframcarbidmatrizen im eigentlichen Sinne geschlagen, wobei im allgemeinen die folgenden Verfahrensschritte
durchgeführt werden: Ziehen auf den richtigen Durchmesser, Vorpressen der Form des Schraubenkopfes,
Abschneiden des Schraubenendes und Gewindeschneiden.
Bei dieser Technik sind die äußeren Enden der abgeschnittenen Schraubenteile nicht geschmiert, und
diese Unterbrechung der Schmierung macht den auf der seitlichen Oberfläche niedergeschlagenen Film während
des Schiagens besonders zerreißbar, was zu sehr beträchtlichen Verlusten des eingesetzten Edelstahldrahts
führt, die 10 bis 40 Gew.% erreichen können. Ferner kann der Edelstahl mit der Matrize verschweißen,
was mit nicht unbeträchtlicher Häufigkeit zum Verlust der Matrizen führen kann, die besonders teuere
Werkstücke sind.
Die Verwendung on Fluorkohlenstoff der Formel CF1, vorzugsweise in reiner Form, '•'s Schmiermittel
zum Kaltschlag, ergibt einen sehr haftfesten und sehr festen Film, was zu einer Herstellung ohne Ausstoß und
ohne die Gefahr des Festsetzens in den Matrizen führt.
Die folgenden Beispiele zeigen die erfindungsgemäße Kaltbehandlung
Beispiel I
Drahtziehen "*
Drahtziehen "*
Ein Edelstahldraht der üblichen Qualität Z 2 CN 18-10 von 6,5 mm Durchmesser, der eine
»normale« Oxalatbchandlung durchlaufen hatte, d. h. mit einer ununterbrochenen Eisenoxalatschicht von
etwa '/io mm Dicke durch Passieren eines Bades, das aus einer wäßrigen Lösung von Oxalsäure, Eisen(ll)-oxalat
und Eisen(lll)-oxalat besteht und 12 min lang auf einer Temperatur von 65 bis 700C gebracht wurde,
überzogen wurde, wurde mit einer Geschwindigkeit von l,75m/sec durch eine Bank mit 6 Zieheisen gezogen,
was zu einem Draht von 2,9 mm Durchmesser führte. Dem Zieheisen war eine »Seifenschale«, die mit
Calciumstearat als Schmiermittel gefüllt war, vorgeschaltet,
ss
Nach sechs Durchläufen ist die Oxalatbeschichtung teilweise zerstört. Um das Ziehen fortsetzen zu können,
ist es notwendig, den Draht vom Oxalat zu befreien, dann erneut anzulassen, indem man das Metall auf über
10000C erhitzt und es unmittelbar danach in kaltem f>o
Wasser abschreckt, und erneut eine Oxalierung entsprechend der ursprünglichen durchführt.
Das Ziehen wird dann mit der Geschwindigkeit von 1,50 m/sec forgesetzt durch eine Bank mit vier
Zieheisen, deren »Seifenschalen« mit Calciumstearat '<<
gefüllt sind, und man gelangt so zu einem Draht von 1,8 mm Durchmesser. In diesem Zeitpunkt ist die
Oberflächenbeschichtung erneut zerstört und man muß erneut das Oxaiat entfernen, anlassen und oxalieren, wie
oben beschrieben, um den letzten Durchlauf mit 1,5 m/sec durch eine Bank mit vier Zieheisen durchführen
zu können, deren »Seifenschalen« mit Calciumstearat gefüllt sind, und erhält so den gewünschten Draht
von 1,2 mm Durchmesser.
Beispiel 2
Drahtziehen
Drahtziehen
Derselbe Draht wie in Beispiel 1 wird mit einer unterbrochenen Oxalatschicht von einigen Micron
Stärke überzogen durch eine »flash« genannte Oxalierup.g von 3 mm, die unter denselben Bedingungen wie
die in Beispiel 1 genannte »normale« Behandlung durchgeführt wird, jedoch nur 3 min dauert.
Auf der ersten Ziehbank, die sechs Zieheisen mit »Seifenschalen« mit Calciumstearat besitzt, die in
Beispiel 1 die Durchschnittsverringerung von 6,5 mm auf 2,9 mm ermöglichte, wird der Draht rillig und bricht,
was die Fortführung der Bearbeitung unmöglich macht.
Beispiel 3
Drahtziehen
Drahtziehen
Derselbe Draht wie in Beispiel 1 wird durch dieselbe »flash«-Oxalierung wie in Beispiel 2 behandelt, dann mit
einer Geschwindigkeit von 1,75 m/sec durch eine Bank mit 6 Ziehsteinen gezogen, deren »Seifenschalen« vor
den Ziehsteinen 1 und 4 mit einem reinen Fluorkohlenstoff der Formel CF, bzw. CF0.8 gefüllt sind. Am Ausgang
dieser Bank wird der auf einen Durchmesser von 2,9 mm gestreckte Draht in eine zweite Bank geführt, die er mit
einer Geschwindigkeit von 1,50 m/sec durchläuft. Von den darauf befindlichen 4 Zieheisen besitzen das erste
und das dritte »Seifenschalen«, die mit demselben Fluorkohlenstoff der Formel CF, wie auf der ersten
Bank, gefüllt sind. Dies führt zu einem Draht mit 1,8 mm
Durchmesser, der auch direkt in zine dritte Bank mit 4
Zieheisen eingeführt werden kann, deren Zieheisen 1 und 3 wie vorstehend, mit Fluorkohlenstoff der Formel
CF0.8 geschmiert sind. Dies führt direkt zu einem Draht von 1,2 mm Durchmesser.
Wegen der Schmierung mit Fluorkohlenstoff CF, ist es daher möglich, einen Draht von 6,6 mm Durchmesser
aus dem Stahl Z 2 CN 18-10 nach Durchführen durch 3 Ziehbänke auf einen Durchmesser von 1,2 mm zu
bringen, ohne daß es notwendig ist, den Überzug zu erneuern, was in Beispiel I, wo das verwendete
Schmiermittel Calciumstearat war, zweimal durchgeführt werden mußte.
Beispiel 4
Drahtziehen
Drahtziehen
Ein Draht aus dem Edelstahl Z 2 CND 18-12, d.h.
einer beständigeren Qualität als derjenigen der in den Beispielen I bis 3 behandelten Drähte, die schwieriger
zu ziehen ist, wurde auf bekannte Weise mit einer normalen Qxalatbehandlung, wie in Beispiel I, vorbehandelt.
Um diesen Draht auf einen Durchmesser von 2,18 mm zu bringen, ist es notwendig, ihn nacheinander eine Bank
mit 4 Zieheisen, die alle mit Zinkstearat gefüllte »Seifenschalen« besitzen, durchlaufen zu lassen, was zu
einem Drahtdurchmesser von 3,5 mm führt, dann die Oxalatschicht zu entfernen, zu erhitzen und erneut zu
oxalieren wie in Beispiel I, da die Oberflächenschicht
terstöri war, und den Draht dann durch eine zweite
Bank mit 4 Zieheisen, die mit Zinkstearat geschmiert ,varen, zu führen, was zu einem Draht von 2,18 mm
[Durchmesser führt.
Beispiel S
Drahtziehen
Drahtziehen
Derselbe Draht wie in Beispiel 4 wird derselben normalen Oxalatvorbehandlung wie in den Beispielen 1
und 4 unterworfen und durch eine Bank mit 4 Zieheisen geführt, deren Zieheisen 1 und 3 mit 20% Fluorkohlenstoff
CFoj in Caleiumstearat geschmiert werden. Der Draht hat nach Verlassen dieser Bank einen Durchmesser
von 3,5 mm, sein Oberflächenüberzug ist nicht beschädigt und er kann direkt durch eine zweite Bank
mit 4 Zieheisen geführt werden, die wie die erste geschmiert wird und zu einem Draht von 2,18 mm
Durchmesser führt. Auch hier gestattet wieder die Verwendung eines Fluorkohlenstoffs CF, als Schmiermittel
das Ziehen durch zwei aufeinanderfolgende Bänke mit Drahtzügen, ohne daß die Zwisdienbehandlung
der Entfernung des oberflächlichen Überzugs wie nach dem bekannten Verfahren in Beispiel 4 notwendig
ist.
Beispiel 6
Drahtziehen
Drahtziehen
Dieses Beispiel wurde mit einem Edelstahl Z 10 CN 30-10 durchgeführt, der ein sehr brüchiger
Stahl ist und bei allen Fachleuten als sehr schwierig zu ziehen bekannt ist. Ein Draht von 6,1 mm Durchmesser
aus diesem Stahl, der durch normale Oxalatbehandlung wie der Draht in Beispiel 1 vorbehandelt wurde, wird in
eine erste Bank mit Zieheisen geführt, deren »Seifenschalen« vor allen Zieheisen mit Caleiumstearat gefüllt
sind. Der Draht wird riefig, bricht und macht jedes weitere Ziehen unmöglich.
B e i s ρ i e I 7
Drahtziehen
Derselbe Draht wie in Beispiel 6 wird durch Tauchen in geschmolzenem Blei verbleit. Im Verlaufe eines
Versuchs wird er mit einer Geschwindigkeit von 0,30 m/sec durch eine erste Bank mit Drahtzügen
geleitet, die aus 2 Zieheisen besteht, deren »Seifenschalen« mit Caleiumstearat gefüllt sind. Beim Verlassen
dieser Bank beträgt sein Durchmesser 4,95 mm und seine Oberflächenbeschichtung ist zerstört, so daß er
entbleit, erhitzt, abgeschreckt und erneut verbleit werden muß.
Der Draht wird anschließend in eine zweite Bank eingeführt, die 2 Zieheisen mit »Seifenschalen«, die mit
Caleiumstearat gefüllt sind, besitzt, und erhält so einen do
Durchmesser von 4,10 mm
Beispiel 8
Drahtziehen
Drahtziehen
Derselbe Drahv wie in Beispiel 6 wird auf dieselbe An
normal oxaliert wie in Beispiel I. Im Laufe eines Versuchs wird er in eine Ziehbank mit 4 Zieheisen
geführt, die alle »Seifenschalen« mit 20% Fluorkohlenstoff der Formel CFo.B5 in Caleiumstearat besitzen. Auf
dieser Bank wird direkt ein Draht mil 4,10 mm Durchmesser erhalten.
Beispiel 9
Kaltschlag
Kaltschlag
Ein Draht von 13,66 mm Durchmesser aus Edelstahl Z 2 CN 18-10 wird zur Herstellung von Schrauben
TH 14 χ 80, d.h. mit 14mm Durchmesser und 8mm
Länge, verwendet. Die Oxalatbehandlung der für dieses Arbeitsverfahren verwendeten Drahtrolle erwies sich
als fehlerhaft und durch das norr jle Verfahren war der
Draht von den ersten Verfuhrenss-rhrillen des Kalischlags
ab nach Schmieren mit Mineralöl festgefressen. Der Durchgang durch ein einziges Zieheisen mit einer
»Seifenschale« in der Zinkstearat enthalten war, kann
den Durchmesser des Drahts etwas vermindern, verbessert aber nicht den Enddurchlauf durch die Bank
zur Herstellung der Schrauben.
Beispiel 10
Kaltschlag
Kaltschlag
Die Drahtrolle des Beispiels 9 wird auf einer einbahnigen Ziehbank montiert, auf der der Draht eine
sehr leichte Verringerung seines Durchmessers um einige Zehntel mm unter Verwendung von Fluorkohlenstoff
der Formel CF0.9 als Schmiermittel erfährt. Der Draht wird anschließend auf eine Bank zur Herstellung
von Schrauben gegeben, die mit den nciwendigen Wolframcarbid-Matrizen zur Herstellung von Schrauben
TH 14 χ 80 ausgerüstet ist. Die Fabrikation wird ohne Schwierigkeiten durchgeführt und in keinem
Augenblick stellt man Verschweißen oder Riefenbildung auf dem eingesetzten Metall fest.
Beispiel 11
Kaltschlag
Kaltschlag
4 t Draht vom Durchmesser 13,66 mm aus Edelstahl Z 2 CN 18-10 werden einer »flash«-Oxalatbehandlung
wie der in Beispiel 2 unterworfen und dann durch ein Zieheisen mit einer »Seifenschale«, die reinen Fluorkohlenstoff
der Formel CFo.85 enthält, gezogen. Anschließend wird der Draht zur Herstellung von Schrauben
unterschiedlicher Längen von 50 bis 100 mm verwendet. Die 4 t Draht werden ohne Schwierigkeiten und ohne
Ausstoß verarbeitet, während in der laufenden Fabrikation desselben Werks, in der man Zinkstearat als
Schmiermittsl verwendet, unter denselben Bedingungen ein Ausstoß von etwa 40% bei dieser Stahlsorte
erhalten wird, die bekanntermaßen schwierig durch Kaltschlag zu verarbeiten ist.
Claims (4)
1. Verfahren zum Kaltverformen von Edelstahlen, dadurch gekennzeichnet, daß man als
Schmiermittel einen aus natürlichem oder künstlichem Graphit, aus Koks oder Aktivkohle hergestellten
Fluorkohlenstoff der allgemeinen Formel CF, verwendet, worin χ einen Wert von 0,4 bis 1,1 besitzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Schmiermittel einen aus
künstlichem Graphit hergestellten Fluorkohlenstoff CF, verwendet, worin χ einen Wert von 0,6 bis 0,9
besitzt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Schmiermittel
ein Gemisch von Fluorkohlenstoff der Formel CF, und einem festen weiteren Schmiermittel verwendet,
das minstens 10% Fluorkohlenstoff der Formel CF, enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als festes weiteres Schmiermittel
im Gemisch mit Fluorkohlenstoff der Formel CF, ein Calcium- oder Zinkstearat verwendet.
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