DE827791C

DE827791C - Verfahren zur Verbesserung des Ziehens von Draehten und Profilen aus Eisen und Stahl

Info

Publication number: DE827791C
Application number: DEM1169A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Fleischhauer
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1949-12-27
Filing date: 1949-12-28
Publication date: 1952-01-14
Also published as: BE500272A; FR1030189A; CH295157A; NL82561C; LU30479A1

Description

Verfahren zur Verbesserung des Ziehens von Drähten und Profilen aus Eisen und Stahl Es ist bekannt, nichtmetallische Deckschichten, wie Phosphatschichten, Oxydschichten, Brünierschichten, zur Erleichterung von spanlosen Formgebungsprozessen bei Eisen und Stahl zu verwenden. Diese Verfahren, insbesondere die Anwendung der Phosphatierung, haben sich in großem Umfange für das Fließpressen, Tiefziehen, Ziehen von Rohren und Hohlkörpern einführen käjlnen.
Während Phosphatüberzüge auf diesen genannten Gebieten die Technik gefördert haben, wobei vorzugsweise nitrat- und vereinzelt auch chlorathaltige Phosphatierungssysteme eingesetzt wurden, traten bei der Kaltverarbeitung von Drähten und Profilen aus Stahl und besonders aus Eisen Schwierigkeiten in der technischen Durchführung auf, so daß eine Erleichterung und Verbesserung des Ziehvorganges in bezug auf Schonung der Ziehwerkzeuge, Einsparung von Glühungen, Verbesserung von Oberflächengüte des Endproduktes, Erhöhung der Ziehgeschwindigkeit usw. beim Ziehen von Drähten und Profilen aus Stahl durch eine Phosphatierung nicht in dem Maße zu erzielen war, wie beim Ziehen von Hohlkörpern. Das Ziehen von Drähten und Profilen aus Stahl gelang meistens nur unter Einhaltung bestimmter komplizierter Bedingungen bezüglich der Vor- und Nachbehandlung des zu phosphatierenden Ziehgutes. Es gelang bisher nicht, Profile und Drähte aus Eisen unter Mitwirkung von nichtmetallischen Deckschichten zu ziehen, insbesondere nicht, verhältnismäßig dünnwandige Profile und Drähte zu ziehen.
,Bei der Ausbildung von festverwachsenen Schichten zur Erleichterung der Verformung hatte man seither die Saugfähigkeit der Schicht für maßgebend gehalten und dementsprechend verhältnismäßig dicke Schichten von beispielsweise io bils 20,u aufgebracht. Hierbei ging man auch von der Überlegung aus, daß die Schicht für möglichst viele Verformungsstufen ausreichen sollte und die Oberfläche, auf der sie sich verteilt, mit der Verformung auf das Vielfache wächst.
Es wurde nun überraschender Weise festgestellt, daß sich für das Ziehen von Drähten und dünnen Profilen aus Stahl und sogar Eisen gerade dünne nichtmetallische Deckschichten, insbesondere Phosphatschichten, eignen, soweit sie die Metalloberfläche gleichmäßig bedecken. Am besten geeignet sind Schichten von einer Dicke von bis zu 5 ,u bei Ziehbeginn. Es wurde weiter festgestellt, daß Schichten von nadelförmiger Struktur sich besonders zieherleichternd bewähren. Derartige Schichten erhält man beispielsweise mit Hilfe von Phosphatierverfahren, die mit Chlorat als Beschleuniger arbeiten.
Mit den bisher üblicherweise angewandten Phosphatlösungen erhielt man auf dem Ziehgut Schichten von io bis 20 lt Dicke und von einer beispielsweise in Fig. i dargestellten Struktur. Die Schicht wurde in einem Bad mit 19,59 Zink/l, 23,09 P205/1, 24,5 g N O3/1 bei 95° C ins Minuten aufgebracht. Erfindungsgemäß sind Schichten von bis zu 5 ,u Dicke und nadelförmiger Struktur besonders geeignet, wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt sind.-Die Schicht nach Fig. 2 wurde in einem Bad mit 3,7 g Zn/1, 9,6 g P205/1, 3,9 g Cl O3/1 bei 45° C in 5 Minuten aufgebracht. Die Schicht nach Fig.3 wurde nach Vorspülung in einer kalten Lösung eines Salzes mit i9 % calcinierter Soda und 81 % Dinatriumphosphat mit Zusatz von 0,o6 % Kaliümtitanfluorid in einem Phosphatierungsbad mit 3,3 g Zn/1, i0,5 g I'205/1, 4,0 9 C103/1 bei 70° in 5 Minuten erhalten.
Für die Herstellung der Deckschicht eignen sich insbesondere saure Phosphatlösungen, vorzugsweise Zinkphosphatlösungen, denen Chlorat als Beschleunigungsmittel in einem bestimmten Verhältnis von P.O.: C103 zugesetzt ist. Die aus chlorathaltigen Bädern gewonnenen Überzüge besitzen besondere Vorzüge in verformungstechnischer Hinsicht, wenn das Verhältnis von P205: Cl03 in dem Bereich von i : o,i bis i : i,o gehalten wird. Als besonders wirksam hat sich ein Verhältnis von P205: C103 von 1 : 0,3 bis i : i,o erwiesen. Mit Rücksicht auf die Stabilität der Bäder empfiehlt es sich, das Verhältnis zwischen 1 : 0,3 und i : o,6 zu wählen, vorzugsweise 1 : 0,35 bis 1 : 0,40. Innerhalb des besonders wirksamen Bereiches werden Phosphatüberzüge erhalten, die hinsichtlich Gleichförmigkeit der Ausbildung wesentlich wirksamer sind, als bei außerhalb des erfindungsgemäßen Bereiches liegenden Zusammensetzungen. Besonders eignen sich Schichten, die in Lösungen der vorzugsweisen Zusammensetzung erhalten sind, die mit Ergänzungslösungen wirksam erhalten werden, die gleich oder annähernd gleich zusammengesetzt sind wie die Ausgangslösungen.
Die Ausbildung der Phosphatschicht kann bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur bis Siedetemperatur vorgenommen werden. Vorzugsweise arbeitet man bei mittleren Temperaturen zwischen 40 und 8o° C. Insbesondere bei der Phosphatierung bei niedrigen Temperaturen kann es von Vorteil sein, vor der Phosphatierung eine Vorspülung in einer kalten titanhaltigen Natriumphosphatlösung vorzunehmen, die aus mit einer Titanverbindung zur Trockne gedampftem Dinatriumpliosphatsalz hergestellt und auf den PH-Bereich von 9,5 bis io eingestellt wurde. Durch eine solche Vorspülung wird besonders dann, wenn die Phosphatierung in Bädern bei Raumtemperatur oder mittlerer Temperatur durchgeführt wird, eine Schicht erzielt, die das Ziehen der behandelten Drähte besser erleichtert, als eine ohne Vorspülung erzeugte Schicht. Eine solche Vorspülung genügt allein nicht, um in Verbindung mit anderen bekannten Phosphatierverfahren, beispielsweise mit Nitrat als Beschleuniger, Schichten bis zu 5 ,u zu erzeugen, die das Ziehen von Drähten aus Eisen oder Stahl ermöglichen, wie es gemäß Erfindung der Fall ist.
Die erfindungsgemäß hergestellten Schichten sind ganz besonders geeignet, den Ziehvorgang zu erleichtern, so daß man mit diesen Schichten Stahl-und sogar Eisendrähte ziehen und erheblich im Querschnitt vermindern kann. Diese dünnen gleichmäßig bedeckenden Schichten sind auch bei anderen Verformungsvorgängen, die mit Querschnittsabnahme verbunden sind, mit Vorteil zu verwenden.
Chlorathaltige Phosphatierungslösungen wurden zwar bereits gelegentlich zur Erleichterung der Kaltverformung von Eisen und Stahl neben nitrathaltigen Lösungen eingesetzt, ohne daß dabei die Schichtdicke in bestimmten Grenzen gehalten wurde. Die besondere Eignung der dünnen Schichten bis zu 5 ,ce und die Bedeutung der gleichmäßigen Bedeckung insbesondere für das Ziehen von Stahl-und Eisendrähten waren jedoch nicht erkannt.
Erfindungsgemäß genügt eine einfache Phosphatierung in den genannten chlorathaltigen Lösungen nach dem üblichen Beizen und Spülen, um Verformungen mit Hilfe von Phosphatschichten überhaupt, selbst Verformungen von Eisen- und Stahldraht durch Ziehen durchführen zu können. Dadurch ergeben sich auch beim Ziehen von Stahl-,besonders auch Eisendraht die Vorteile der Phosphatierverfahren auf dem Gebiet der spanlosen Verformung.
Das Verfahren sei an Hand einiger Beispiele beschrieben.
Beispiels Stahldraht mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,73% und einem Durchmesser von 2,8 mm wurde nach dem üblichen Beizen und Spülen in einem Bad mit 3,3 g Zn/1, 10,5 g P205/1, 4,0 g Cl 0"/1, 1,1 g Na/1 bei 65 bis 70° C 5 1linuten behandelt und anschließend gründlich mit Wasser gespült. Die Befettung des phosphatierten Drahtes erfolgte durch Eintauchen in eine Seifenlösung. Es wurde in elf Zügen bis an o,89 mm verformt.Dies entspricht einer Querschnittsabnahme von 9o %. Das Ziehen erfolgte trocken mittels Seife. Ziehgeräusche, welche bei Anwendung üblicher Phosphatierverfahren, hervorgerufen durch Vibration in der Ziehdüse, wahrgenommen werden, treten bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht mehr auf. Der Ziehspiegel fiel wesentlich gleichmäßiger ays, wodurch das gefürchtete ßlanklaufen oder Scharfgehen nicht eintritt.
lieishie12 Eisendraht mit einer Stärke von 2,2 mm wurde nach dem Beizen und Spülen in Mineralsäure, z. B. io %iger Salzsäurelösung, zunächst in einer kalten Lösung eines Salzes mit i9 % calcinierter Soda und 81% Dinatriumphosphat mit Zusatzvon o,o6% Kaliumtitanfluorid etwa i :Minute eingetaucht und anschließend in einer Phosphatierlösung mit 3,6 g Zn/1, 9,5 g P.= O5/1, 3,9 g C1 O3/1, 1,1 g Na/l bei 4o bis 45° C 5 Minuten behandelt, anschließend mit Wasser gespült und bereift. Der Draht wurde bis an o,24 m-m = 99% Querschnittsabnahme gezogen. Das Ziehen erfolgte auf Mehrfachnaßziehmaschinen mittels Seifenlösung.
Während es bisher mit Phosphatierungsverfahren überhaupt nicht möglich war, Eisendrähte zu ziehen, ließen sich die erfindungsgemäß phosphatierten Eisendrähte einwandfrei unter Beibehaltung eines gleichmäßigen Ziehspiegels ziehen. Es hat sich gezeigt, daß sich beim Ziehen von dünnen Eisendrähten mit Hilfe der üblichen Phosphatschichten beim ersten Zug das Ziehhohl verstopft mit der Folge, daß der Draht kneift. Dieser Mißstand wird durch erfindungsgemäße Anwendung des Phosphatierungsverfahrens besonders mit bestimmten chlorathaltigen Lösungen beseitigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Verbesserung der mit Querschnittsverminderung verbundenen spanlosen Verformung von Metallen, vorzugsweise von Eisen und Stahl, insbesondere des Ziehens von Drähten und Profilen aus Eisen und Stahl, unter Anwendung von festverwachsenen nichtmetallischen Oberflächenschichten, insbesondere Phosphatschichten, die in Lösungen aus sauren Metallphosphaten, z. B. Zinkphosphat, erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Ziehgut, beispielsweise die Drähte oder Profile, in gleichmäßiger .Bedeckung mit einer dünnen Schicht von bis zu 5 ,u versehen werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Schichten, deren einzelne Kristalle nadelförmige Ausbildung zeigen, aufgebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte oder Profile in Phosphatierungslösungen mit Chlorat als Beschleuniger behandelt werden, bei denen das Verhältnis von P"05: C103 gleich i : o, i bis i : i,o, vorzugsweise i : 0,3 bis i : o,6, beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphatierung in Lösungen mit einem Verhältnis von P205: Cl03 = 1 : 0,3 bis i : o,6 vorgenommen wird, die mit Lösungen des gleichen Konzentrationsverhältnisses wirksam erhalten werden.