DE2536119C2 - Wasserfreies Tiefziehmittel und dessen Verwendung - Google Patents

Wasserfreies Tiefziehmittel und dessen Verwendung

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Description

2. Wasserfreies Tiefziehmittel für die spanlose Verformung von Metallwerkstücken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Hilfsstoff zur Lösung der dimeren und/oder trimeren Carbonsäuren Nonylalkohol enthält.
3. Wasserfreies Tiefziehmittel für die spanlose Verformung von Metallwerkstücken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 1 bis 15 Gew.-°/o dimere und/oder trimere Carbonsäuren enthält.
4. Verwendung des Tiefziehmittels nach den Ansprüchen 1 bis 3 in einem Verfahren zum Tiefziehen von Metallen.
Die Erfindung betrifft ein wasserfreies Tiefziehmittel sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Bei der Kaltverformung von Metallen ohne Metallverlust werden üblicherweise die Metalle mit wasserfreien oder wäßrigen Schmiermitteln behandelt. Der Einsatz von wäßrigen Schmiermitteln oder Tiefziehmitteln, also von Öl/Wasser-Emulsionen ist wegen der entstehenden Korrosion an den Metallplatten von Nachteil, die insbesondere bei höheren Temperaturen während des Tiefziehens auftritt; darüber hinaus sind derartige Emulsionen verhältnismäßig instabil.
Aus diesem Grunde war man bemüht, nicht wäßrige Tiefziehmittel zu entwickeln. Die Verwendung von Mineralölen als Tiefziehmittel ist bekannt, wobei diese zur Verbesserung der Verformungseigenschaften wie beim Tiefziehen mit Zusätzen versetzt wurden.
Zur Bestimmung der Wirkungsweise derartiger Zusätze und deren Einfluß auf die Tiefziehmittel wurde die Gleichmäßigkeit der Dehnungsverteilung der verformten Bahnen bestimmt.
Beispielsweise ist aus »Mineralöltechnik« Nr. 11/12, 1969, bekannt, daß durch Zusatz von Fettsäuren zu Mineralölen eine erhebliche Verbesserung der Tiefzieheigenschaften von derart hergestellten Tiefziehmitteln erzielt wird. Wenngleich der Zusatz von Oleinsäure zu einem Tiefziehmittel bereits eine merkbare Verbesserung der Tiefzieheigenschaften ergibt, sind die Netzeigenschaften dieser Produkte und damit die Beständigkeit des Überzuges insbesondere auf schwerbenetzbaren Metallplatten unzureichend.
Bei einem praktischen Versuch wurde eine Stahlplatte mit einem derartigen Tiefziehmittel behandelt; obgleich unmittelbar nach Aufbringung des Mittels auf die Platte diese mit einer homogenen Schicht des Tiefziehmittels bedeckt war, begann sich die Schicht innerhalb einiger Minuten zusammenzuziehen und auf der Platte
kleine Tröpfchen zu bilden.
Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, daß durch Zugabe von Dimeren und/oder Trimeren von Carbonsäuren zu dem Träger eines Tiefziehmittels ausgezeichnete Tiefzieheigenschaften und eine wirksame Benetzung der derart behandelten Platte unabhängig von ihrer Oberflächeneigenschaft erhalten werden, wobei die Tiefziehmittel gegebenenfalls noch einen Gehalt an monomerer Carbonsäure besitzen können.
ίο Gemäß Erfindung können alle Mineralöle, die als Tiefziehmittel geeignet sind, als Trägersubstanz verwendet werden. Die Viskosität dieser öle ist nichi wesentlich und hängt von der Art der Anwendung ab. Ein geeigneter Träger ist beispielsweise ein Mineralöl mit einer Viskosität von 20 bis 40 mm2/s bei 50° C.
Die verwendeten Dimeren und/oder Trimeren von Carbonsäuren müssen in dem Träger nicht leicht löslich sein. Die Löslichkeit kann durch Zugabe von Hilfsmitteln wie beispielsweise Nonylalkohol oder anderen bekannten Lösungsvermittlern begünstigt werden.
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Tiefziehmittels ist es nicht erforderlich, dem Träger weitere Zusätze zuzufügen, wenngleich der Einbau geringer Mengen komplementärer Substanzen wie Antioxydationsmittel und dergleichen nicht stört.
Die dem Tiefziehmittel gemäß Erfindung zuzusetzenden dimeren und/oder trimeren Carbonsäuren sind an sich bekannt; sie können durch Polymerisation von ungesättigten Fettsäuren mit beispielsweise 16 bis 26 Kohlenstoffatomen hergestellt werden, wie beispielsweise von Oleinsäure, Rizinoleinsäure, Linoleinsäure, Oleostearinsäure und dergleichen. Die Herstellung dieser dimeren und trimeren Fettsäuren ist beispielsweise in den US-PS 27 93 219 und 29 55 122 beschrieben.
Nach diesen Verfahren werden ungesättigte Fettsäuren in einem Druckgefäß 3 bis 10 Stunden bei Temperaturen von 180 bis 360° C erhitzt, wobei das Reaktionsprodukt im wesentlichen vollständig aus dimeren Säuren besteht.
Die Menge der dimeren und/oder trimeren Fettsäuren, die gemäß Erfindung zugefügt werden, schwankt erheblich und beruht im wesentlichen auf der Löslichkeit der dimeren und/oder trimeren Fettsäuren in dem ausgewählten Träger, sie hängt ferner von der gewünschten Verbesserung der Tiefzieh- und Netzeigenschaften und letztlich von wirtschaftlichen Erwägungen ab. Die besten Bereiche für die praktische Durchführung, insbesondere im Hinblick auf die Löslichkeit und die Tiefzieh- und Netzeigenschaften und unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Gesichtspunkte, liegen bei Mengen von 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf den Träger.
Die erfindungsgemäßen Tiefziehmittel können auf die verschiedenste Weise auf das zu behandelnde Metall aufgebracht werden, beispielsweise durch Besprühen, durch Walzenauftrag oder durch Eintauchen in ein Bad. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Tiefziehmittel ist es, daß sie — bedingt durch ihre starke Netzfähigkeit — längere Zeit vor der eigentlichen Tiefziehbehandlung auf das Metall aufgebracht werden können, ohne daß eine lokale Verarmung an Tiefziehmittel durch Tröpfchenbildung auftritt. Demzufolge ist es in der Regel nicht langer erforderlich, daß man kurz vor dem Tiefziehen ein zusätzliches Tiefziehmittel, beispielsweise eine Paste aufbringt, darüber hinaus hat man gleichzeitig den Vorteil, daß man das Tiefziehmittel bereits im Walzwerk aufbringen kann.
Es ist zwar aus der US-PS 30 06 849 bekannt, Metallverarbeitungsölen aliphatische Polycarbonsäuren zuzu-
setzen. Bei diesen Mitteln handelt es sich jedoch um (Fortsetzung) wäßrige Schmiermittel oder Bohröle für eine spanabhebende Behandlung von Metallen, wobei es ferner erforderlich ist daß neben den Polycarbonsäuren noch andere Zusätze wie Alkanolamine vorhanden sind. 5
Die Prüfung und der Vergleich der erfindungsgemäßen Tiefziehmittel gegenüber anderen Vergleichssubstanzen wurde nach dem Verfahren von C. C. Veerman in »Deep-Drawing Conference«, 24./25. April 1972, Seiten 88 — 89; CC Veerman in »7th Biennal Congress of ίο the International Deep Drawing Research Group«, Oktober 1972, Seiten 19.14b, 19.15b und 193 und gemäß DE-OS 20 37 190 durchgeführt
Bei diesem Verfahren wird ide Oberfläche des zu verformenden Materials mit einem Kreisgitter versehen. Wenn das Material mit einer halbkreisförmigen Ziehform verformt wird bilden sich auch Verformungen itn Kreisgitter, die dann gemessen werden können. Es werden dann die Längsachsen und die senkrecht hierzu stehenden Kurzachsen der sich aus den Kreisen gebildeten Ellipsen gemessen. Auf diese Weise kann man sich ein Bild über die Dehnungsverteilung in radialer Richtung machen, wobei das Tiefziehmittel verändert und andere Arbeitsbedingungen konstant gehalten werden. Je besser das Tiefziehmittel ist desto gleichmäßiger ist die Verteilung der radialen Dehnung, was sich durch eine niedere Maximaldehnung ausdrückt.
Die Bedeutung der erzielten Verbesserung beim Tiefziehen für die Stahlindustrie ergibt sich aus der Veröffentlichung von Veerman et al »Sheet Formability Impavement by steel-mill applied lubricants«. Economic Commision for Europe Steel Committee, Januar 1974, und aus den »Estel Berichten«, 1,74, Seiten 46 bis 52.
In der folgenden Tabelle werden die Tiefzieheigenschaften eines erfindungsgemäßen Tiefziehmittels, das eine dimere Carbonsäure enthält, mit einem bekannten Tiefziehmittel gemäß »Mineralöltechnik« 11/12, 1969, verglichen, das eine Carbonsäure enthält Das verwendete Grundmineralöl hat eine Viskosität von 20 mm2/s bei 500C.
Tabelle A
Ver Zusammensetzung des prozentuale
such Gemisches in Gew.-% Verbesserung bzw.
Nr. Verringerung der
maximalen Radial
dehnung gegenüber
einem 100%igen
Mineralöl
9 88 Mineralöl 31.1
12 dimere Carbonsäure
10 75 Mineralöl 32,5
25 dimere Carbonsäure
11 50 Mineralöl 34,0
50 dimere Carbonsäure
Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die dimeren und/oder trimeren Carbonsäuren nicht direkt in dem Trägermedium löslich sein müssen, kann ihre Löslichkeit durch Zugabe von Hilfsmitteln wie beispielsweise Nonylalkohol, Laurylalkohol oder Nonylphenol verbessert werden. Vorzugsweise wird Nonylalkohol eingesetzt. Grundsätzlich können jedoch beliebige Substanzen verwendet werden, in denen der Träger und die Dicarbonsäure löslich ist.
Die folgende Tabelle B zeigt, daß die Zugabe derartiger Substanzen keine nachteilige Auswirkung auf die Tiefzieheigenschaften der Mischung hat. Die in der folgenden Tabelle B aufgeführten Ergebnisse wurden mit einer trimeren Carbonsäure erhalten, wobei festgestellt wurde, daß nach 7200 Sekunden noch keine Tröpfchenbildung wegen mangelnder Benetzung auftrat.
Tabelle B
Versuch
Zusammensetzung des
Gemisches in Gew.-%
prozentuale
Verbesserung bzw. Verringerung der
maximalen Radialdehnung gegenüber einem 100% igen
Mineralöl
Ver Zusammensetzung des prozentuale
such Gemisches in Gew.-% Verbesserung bzw.
Nr. Verringerung der
maximalen Radial
dehnung gegenüber
einem 5%igen
Mineralöl
100 Mineralöl
99 Mineralöl
1 Oleinsäure
0
17,0
3 94 Mineralöl
6 Oleinsäure		 22,8
4 75 Mineralöl
25 Oleinsäure		 30,7
5 50 Mineralöl
50 Oleinsäure		 32,5
6 99 Mineralöl
1 dimere Carbonsäure		 19,0
7 97 Mineralöl
3 dimere Carbonsäure		 28,1
8 94 Mineralöl
6 dimere Carbonsäure		 30,1
45
50
55
12 95 Mineralöl 0
5 Nonylalkohol
13 99 Mischung 12 13,0
1 Oleinsäure
14 99 Mischung 12 13,4
1 trimere Carbonsäure
15 97 Mischung 12 21,0
3 trimere Carbonsäure
16 94 Mischung 12 22,1
6 trimere Carbonsäure
17 100 trimere Carbonsäure 29,8
60 Die Werte der obigen Tabelle zeigen, daß die Tiefzieheigenschaft der erfindungsgemäßen Mischung mindestens genausogut ist, wie bei einem bekannten Mittel mit einem Gehalt einer Carbonsäure.
Die Netzwirkung des erfindungsgemäßen Mittels wurde ebenfalls mit denen bekannter Mittel verglichen, die eine Carbonsäure enthielten.
Die Netzfähigkeit wurde dadurch untersucht, daß man einen Tropfen des Öls auf eine schwer benetzbare Stahlplatte von 10 χ 15 cm ausgoß und diesen öltropfen in Längsrichtung der Platte mit einer kleinen Gummiwalze unter geringem Druck ausbreitete.
Es wurde wurde der Zeitraum zwischen dem Ausbreiten des öltropfens und dem Beginn der Entnetzung als Kriterium für die Benetzbarkeit mit dem öl bestimmt Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle C angegeben, wobei das erfindungsgemäße Tiefziehmittel eine dimere Carbonsäure enthielt.
Tabelle C
Zusammensetzung des Öls Zeit in Sekunden ]
bis zur beginnenden Entnetzung
100% Mineralöl >7200
6% Oleinsäure 1500
94% Mineralöl
13% Oleinsäure 120
87% Mineralöl
26% Oleinsäure 60
74% Mineralöl
60% Oleinsäure 10
40% Mineralöl
100% Oleinsäure 1
1 % dimere Carbonsäure > 7200
99% Mineralöl
6% dimere Carbonsäure > 7200
94% Mineralöl
12% dimere Carbonsäure > 7200
88% Mineralöl
25% dimere Carbonsäure > 7200
75% Mineralöl
50% dimere Carbonsäure > 7200
50% Mineralöl
Die Werte dieser Tabelle zeigen, daß die Netzwirkung der erfindungsgemäßen Tiefziehmite! sehr viel besser als die von bekannten Tiefziehmitteln ist.
50

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Wasserfreies Tiefziehmittel für die spanlose Verformung von Metallwerkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß es aus
1) einem M ineralöl als Träger
2) dimeren und/oder trimeren Carbonsäuren gegebenenfalls
3) monomeren Carbonsäuren und gegebenenfalls
4) Hilfsstoffen zur Lösung der dimeren und/oder trimeren Carbonsäuren im Mineralöl besteht.
DE2536119A 1974-08-16 1975-08-13 Wasserfreies Tiefziehmittel und dessen Verwendung Expired DE2536119C2 (de)

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