DE747422C

DE747422C - Verfahren zur spanlosen Verformung von Eisen und Stahl

Info

Publication number: DE747422C
Application number: DES143603D
Authority: DE
Inventors: Dr Fritz Singer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1941-01-12
Filing date: 1941-01-12
Publication date: 1952-10-13

Description

Verfahren zur spanlosen Verformung von Eisen und Stahl Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanlosen Verformung von Eisen und Stahl und besteht darin., d'a:ß als Kühl- und Schmiermittel Emulsionen mineralischer, pflanzlicher und tierischer Öle Verwendung finden, deren wäßrige Phase Sulfide (Einfach- und Mehrfachsulfide) in gelöster Form enthält.
Für die spanlose Verformung von Eiseü,und Stahl ist bisher noch kein Schmiermittel gefunden worden, welches insbesondere bei Verwendung gewöhnlicher Zieh- und Preßwerkzeuge die volle oder auch nur weitgehende Ausnutzung der Verfonmbarkeit von Eisen und, Stahl gestatten würde. Besonders dann, wenn hohe und höchste Verformungsgrade erzielt werden sollen, versagt jedes bekannte Kühl-und Schmiermittel. Es tritt dann unvermeidlich das bekannte Anfressen des Werkzeuges auf dem Werkstück ein.
Ähnlich wie bei der spanabhebenden Bearbeitung hat man auch bei der spanlosen Kaltverformung von Eisen und Stahl von Karbidhartmetaldwerkzeugen Gebrauch ge;-macht. Bei Verwendung dieser Werkzeuge wird jedoch nur eine Erhöhung der Standzeit der Werkzeuge, aber keine wesentlich gesteigerte Ausnutzung der Verformbarkeit erzielt. Von der außerordentlichemKostspielig- ]zeit der Karbidhartmeta,llwerkzeua eabgesehen, ist eine allgemeine Anwendung derselben schon deshalb nicht möglich, weil sie nur in verhältnismäßig kleinen Abmessungen hergestellt werden können.
Ein wesentlicher Fortschritt bei der spanlosen Verformung von Eisen und Stahl wurde dadurch erzielt, daß man die Werkstücke vor der Verformung durch bekannte Verfahren, wie Brünieren, Parkerisieren, Atramentieren, mit einer dichten, zusammenhängenden Kristallhaut von Oxyden oder Salzen, z. B. Phosphaten, versieht, deren Kristalle fest mit der metallischen Unterlage verwachsen sind. Dieses in der Technik als Bonderziehverfahren bekannte Verfahren weist den Nachteil auf, daß die Werkstücke vor der Kaltverformung in Brünier- oder Phospbatbädern vorbehandelt werden müssen.
Es wurde nun die überraschende Beobachtung gemacht, daß in den Emulsionen von Schmierölen, deren wäßrige Phase Einfach-oder Mehrfachsulfide in gelöster Form enthält, Kühl- und Schmiermittel vorliegen, die auch bei Anwendung hoher und höchster Umformungsgrade einen vollkommenen Schutz gegen das Anfressen der Werkzeuge bieten, und zwar auch dann, wenn als, Werkstoff für die Verformungswerkzeuge gewöhnliche Zieh-und Preßstähle Verwendung finden und die zu verformenden Werkstücke nicht mit einer Schutzschicht von Oxyden oder Salzen versehen sind. Man kann sich die Wirkung der Kühl- und Schmiermittel nach der Erfindung so erklären, daß die in gelöster Form im Kühl-und Schmiermittel enthaltenen Sulfide auf den Oberflächen sowohl des Werkstücks als auch der Werkzeuge einen ständig sich erneuernden Eisen-II-Sulfidfilm erzeugen, der ein Verschweißen von Stahl auf Stahl verhindert.
Es ist bereits bekannt, bei der spanlosen Verformung von Metallen Ölsuspensionen zu verwenden, welche Schwefel in fein- bis feinstverteilter Form enthalten. Der Schwefel sollte dabei wohl einerseits als Gleitmittel, andererseits dazu dienen, auf der metallischen Oberfläche einen das Anfressen des Werkzeugs verhindernden Film zu erzeugen. In Wirklichkeit tritt unter den Bedingungen, wie die Schmier- und Kühlmittel bei der Kaltverformung von Metallen verwendet werden, durch den zugesetzten Schwefel eine solche Filmbildung überhaupt nicht oder in so trägem Maße ein, daß sie auf den Ziehvorgang ohne Einfluß ist. Bei den Schmiermitteln nach der Erfindung findet dagegen die Bildung des Eisen-II-Sulfidfilms schon in. der Kälte und, was wesentlich ist, mit sehr großer Reaktionsgeschwindigkeit statt. Auf dieser Eigenschaft wasserhaltiger oder in Wasser gelöster Einfach- und Mehrfachsulfide beruht die einzigartige und bisher unbekannte Wirkung der Schmiermittel nach der Erfindung.
Die Wirkung des Sulfidfilms ist zweifellos ähnlich der der Phosphatschichten bei dem Bonderziehverfahren. ES besteht aber insofern ein Unterschied, als bei dem Bonderziehverfahren die Phosphate und Oxyde vor der Kaltverformung erzeugt «-erden, während die Sulfide bei dem Verfahren nach der Erfindung erst gebildet werden, wenn das Werkstück mit dem Kühl- und Schmiermittel in Berührung kommt. Bei dem Bonderziehverfahren kann eine Neubildung von Phosphat- und Oxydschichten im Verformungsvorgang nicht eintreten. Dagegen findet bei dem Verfahren nach der Erfindung eine ständige Neubildung von Sulfidschichten statt. Daraus erklärt sich, daß die Schutzwirkung bei Anwendung des Kühl-und Schmiermittels nach der Erfindung eine vollkommene ist, während ihr beim Bonderziehverfahren gewisse Grenzen gesetzt sind.
Die größere Stärke der Schichten bei dem Bonderziehverfahren bietet andererseits den, Vorteil, daß die Reibungsarbeit bei der Verformung vermindert wird. Es ist deshalb unter Umständen vorteilhaft, von den Merkmalen beider Verfahren Gebrauch zu machen, also das Verfahren unter Verwendung von Werkstücken auszuführen, die durch vorhergehende Behandlung mit Oxyd- oder Salzschichten versehen worden sind. Man wird die Kombination beider Verfahrensmerkmale mit Vorteil insbesondere dann anwenden, wenn eine damit verbundene Verminderung der Zahl der Arbeitsgänge und wesentliche Erhöhung der Standzeit der Werkzeuge die durch die Erzeugung der Phosphat- oder Oxydschichten bedingten Mehrkosten rechtfertigt.
Als Kühl- und Schmiermittel nach der Erfindung hat sich beispielsweise eine Mischung von 15 kg eines im Handel erhältlichen sog. wasserlöslichen Bohr- und Ziehfettes und 15 kg Wasser, der 6oo bis Soo ccm gelbes Schwefelammon zugefügt sind, bewährt. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, dem für die Mischung verwendeten Wasser vor dem Zusatz des Zieh-und Bohrfettes Alkalisalze schwacher Säuren, wie Borax, Soda, zuzufügen. Mit der so zusammengesetzten Emulsion war es möglich, unter Anwendung des Streckverfahrens nach Patent 603 138 unbehandelte Stahlrohre von 3,5 mm Wandstärke in einer Operation auf o,6 mm Wandstärke herunterzustrecken.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zur spanlosen Verformung von Eisen und Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühl- und Schmiermittel Emulsionen mineralischer, pflanzlicher und tierischer öle Verwendung finden, deren wäßrige Phase Sulfide (Einfach- und Mehrfachsulfide) in gelöster Form enthält. z. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch r auf die Bearbeitung von Werkstücken, die in bekannter Weise mit einer dichten, zusammenhängenden Kristallhaüt von Oxyden oder Salzen überzogen sind. ZurAbgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: USA.-Patentschrift -Nr. 1795 491; Auszug aus der kanadischen Patentschrift Nr. 366 8z8.