Verfahren zur Erleichterung der spanlosen Formgebung von Metallen
Zur Erleichterung der spanlosen Verformung von Metallen, insbesondere Eisen und
Stahl, ist es bekannt, die Oberfläche mit einer zusammenhängenden Kristallhaut von
Oxyden oder Salzen, z. B. Phosphaten, zu versehen, deren Kristalle fest mit der
metallischen Unterlage verwachsen sind. Zu diesem Zwecke wurden die zu verformenden
Werkstücke beispielsweise mit Hilfe von bekannten Verfahren phosphatiert. Zur Erleichterung
der Verformung wurde, zusätzlich ein Schmiermittel angewendet, das auf die fertig
gebildete Phosphatschicht aufgebracht wurde. Als solche Schmiermittel dienten beispielsweise
Öle, Fette und auch Ölemulsion, die auch beispielsweise beim Ziehen am Werkzeug
gleichzeitig als Kühlmittel eingesetzt wurden. Bei diesem bekannten Verfahren wurde
in jedem Falle zunächst die Oxyd- oder Salzschicht ausgebildet und erst dann das
zusätzliche- Schmiermittel angewendet.Process to facilitate the non-cutting shaping of metals
To facilitate the non-cutting deformation of metals, especially iron and
Steel, it is known to have a continuous crystal skin of the surface
Oxides or salts, e.g. B. phosphates, the crystals of which are firmly attached to the
metallic substrate have grown together. For this purpose the to be deformed
Workpieces are phosphated, for example, using known processes. To make things easier
After the deformation, a lubricant was additionally applied to the finished
formed phosphate layer was applied. Examples of such lubricants were used
Oils, greases and also oil emulsions, which are also used, for example, when pulling on the tool
were used as a coolant at the same time. In this known method was
In any case, the oxide or salt layer is formed first and only then that
additional lubricant applied.
Es ist ein besonderes Phosphatierverfahren vorgeschlagen, das es ermöglicht,
bei niedrigen Temperaturen unterhalb 5o', insbesondere bei Raumtemperatur Phosphatschichten
aufzubringen. Das Arbeiten des Bad-es bei Raumtemptratur wird dadurchermöglicht,
daß der Gehalt an freier Säure gegenüber demjenigen, der bei der jeweils üblichen
Arbeitstemperatur dem Gleichgewicht entspricht, herabgesetzt wird. Bei ohne Beschleuniger
arbeitenden Phosphatlösungen ist hierbei eine Mindesterhöhung des pli-Wertes gegenüber
demjenigen, der
bei höheren Temperaturen von go' und mehr befriedigend
arbeitenden Lösungen um mindestens .-eine Einheit notwendig, um bei Raumtemperatur
arbeiten zu können. Bei solchen Lösung-en, die mit Beschleunigern, wie Nitraten,
Nitriten, Chloraten, Wasseerstoffsuperoxyd, Permanganat, organischen Beschleunigern
oder Metallen, die edler sind, als Ei-sen, "einzeln oder in Gemischen arbeiten,
ist der pH-Wert gegenüber demjenigen der bei höherer Temperatur über go' befriedigend
arbeitend-en Lösung um mindestens 0,5 Einheiten zu erhöhen, um beei Raumtemperatur
arbeiten zu können. Die Änderung der Acidität der Lösungen kann mit alkalischen,
Mitteln, beispielsweise, Ätznatron, erfolgen, aber auch mit solch-en Mitteln vorgenommen
werden, die gleichzeitigeinen für die Schichtbildung notwendigen Bestandteil zuführen,
beispielsweise Zinkcarbonat, und zwar so weit, daß mindestens die notwendige Verschiebung
des PH-Wertes eintritt. Man vermeidet, den pi-Wert der Lösung wesentlich mehr als
notwendig zu erhöhen, und wählt vorzugsweise die mindest notwendige p11-Verschiebung,
die durch Bestimmung mit der Glaselektrode bei 20, 0 ermittelt wird.A special phosphating process is proposed which makes it possible to apply phosphate layers at low temperatures below 50 ', in particular at room temperature. The operation of the bath at room temperature is made possible by the fact that the content of free acid is reduced compared to that which corresponds to the equilibrium at the normal working temperature in each case. In the case of phosphate solutions that work without an accelerator, a minimum increase in the pli value by at least one unit is necessary compared with that of the solutions that work satisfactorily at higher temperatures of go 'and more in order to be able to work at room temperature. In the case of solutions that work with accelerators such as nitrates, nitrites, chlorates, hydrogen peroxide, permanganate, organic accelerators or metals that are more noble than iron, "individually or in mixtures, the pH value is compared to that of the at higher temperature about go 'to increase the solution that works satisfactorily by at least 0.5 units in order to be able to work at room temperature. The change in acidity of the solutions can be done with alkaline agents, for example caustic soda, but also with such en means are made which at the same time supply a constituent necessary for the formation of the layer, for example zinc carbonate, to the extent that at least the necessary shift in the pH value occurs preferably selects as determined by determination of the glass electrode at 20, the p11 0-shift to minimum necessary.
Dieses bei niedrigen Temperatur-en, insbesondere Raumtemperatur arbeitende
Phosphatierverfahren eignet sich auch zur Aufbringung von Phosphatschichten, die
den Kaltverformungsvorgang erleichtern(sollen. EinbeiRaumtemperaturarbeitendes Verfahren
hat beispielsweise beim Phosphatiteren von Stahldrahtringen für den Stahldrahtzug
den Vorteil, daß es ohne besondere zusäuzliche apparative Einrichtungen zur Phosphatierung
der dicht und fest gewickelten Stahl-drahtringe auf dem ablaufenden Haspel dienen
könnte. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei einer derartigen Anwendung entweder
die äußeren Lagen des Drahtringes eine zu dicke Phosphatierung erfahren oder die
inneren Lagen eine ungenügende oder gar keine Phosphatierung erhalten, Es wurde
nun gefunden, daß man die geschilderten Schwierigkeitent dadurch beheb-en
kann, da#ßi man der bei Raumtemperatur oder nur wenig erhöhten Temperatur arbeitenden
Phosphatlösung, die nach den vorgeschlagenen eingangs beschriebenen Richt-'linien
aufgebaut ist, ein emulgierbares Öl oder Fett zusetzt, das erforderlichenfalls
durch einen Emulgator in der Lösung gehalten wird. Läßt man beispielsweise in "einer
solchen Lösung die Ha-spel ablaufen, von der aus der aufgelegte Stahldrahtring
in die Mehrfachziehmaschine abläuft, so erhält man für den ganzen Draht günstigste
Ziehbedingungen und eine gleichmäßige Oberfläclienausbildung, obgleich die ersten
äußersten Lagen des Drahtringes kurze Zeit in der Lösung liegen und die letzten
innersten Wicklungen ..-in Vielfaches der Zeit in der Lösung bleiben.This phosphating process, which works at low temperatures, in particular room temperature, is also suitable for applying phosphate layers which are intended to facilitate the cold forming process tightly and tightly wound steel wire rings on the unwinding reel could be used Found now reasons that one can thereby en-RECOVERY the described Schwierigkeitent as # SSI to the directivity-'linien described by the proposed preamble is constructed of working at room temperature or only slightly elevated temperature phosphate solution, e in emulsifiable oil or fat, which, if necessary, is kept in the solution by an emulsifier. Is allowed, for example, in "of such a solution, the Ha-spel run elapses from the launched from the steel wire ring in the multiple drawing machine is obtained for the entire wire cheapest drawing conditions and a uniform Oberfläclienausbildung, although the first outermost layers of the wire ring short time in the Solution lie and the last innermost windings ..- stay in the solution for a multiple of the time.
Das erfindungsgemäße Verfahren sei an Hand eines Beispiels näher beschrieben.
Die in üblicher Weise- vorgereinigten Stahldrahtringe, die in kalter Salzsäure mit
Sparbeizzusatz gebeÜ-,t auf dem Waschbaum gereinigt und anschließend in heißem sodahaltigern
Wasser getaucht waren, wurden in einer einzigen Tauchbehandlung. phosphatiert und
geschmiert. Diese Behandlung wurde derart durchgeführt, daß, die Haspel, von der
aus der aufgelegte Stahldrahtring abläuft, in einen Behälter eingesetzt wurde, in
dem sich ein Gemisch einer Phosphatlösung mit einer Ölemulsion befand. Zur Verwendun.g
kam ein Phosphatbad, das durch Zusatz von Natronlauge auf einen pH-Wert von :2,9
gebracht worden war unddas im Liter:25 9 P2 0,5, 75 9 N 031
2:2
g Zn, 22 g Na eowie einen Zusatz vonetwa o,5 g
N
02/1 enthielt. Diesem Phosphatbad wurden im Bei#pielsf all 2o g eines Emulgator/Liter
zugesetzt. Es wurde Emulphor verwendet. Zu dieser Lösung wurde Bohröl, das mit etwa
der gleichen Menge Wasser voremulgiert war, zugesetzt, so daß die Lösungetwa 2o
bis :25 g Bohröl/1 enthielt. Dieses Phosphatbad mit ernulgiertem
Öl wurde bei Raumtemperatur verwendet. Obwohl auf der Haspel zwei Ringe aufgelegt
waren und nachetwa 2 bis 4 Minuten die Maschine anlief, zeigten sich keinerlei Schichtunterschiede
zwischen dem letzten Draht, der etwa 2 Stunden unter schwacher Drehung in der Lösung
blieb, und dem gezogenen Drahtanf angsabschnitt. Bei Ziehgeschwindigkeiten bis zu
3 m pro Sekunde wurde ein ausgezeichnet gleichbleibender Ziehspiegel erhalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht nicht nur eine besondere Werkzeugschonung,
sondern es ist sogar nL,#3"glich##, im Durchmesser ungleichmäßige Drähte nach der
Plustoleranz, die früher immer zu Störungen durch Abreiß-en führte, ohne Störung
zu ziehen.The method according to the invention will be described in more detail using an example. The steel wire rings, pre-cleaned in the usual way, which were placed in cold hydrochloric acid with a sparing pickling additive, cleaned on the washing tree and then dipped in hot water containing soda, were treated in a single immersion treatment. phosphated and lubricated. This treatment was carried out in such a way that the reel from which the steel wire ring that had been placed on it runs out was placed in a container in which a mixture of a phosphate solution and an oil emulsion was located. A phosphate bath was used which had been brought to a pH value of: 2.9 by adding sodium hydroxide solution and which in the liter: 25 9 P2 0.5, 75 9 N 031 2: 2 g Zn, 22 g Na as well as an addition of about 0.5 g of N 02/1. In the example, 20 g of an emulsifier / liter were added to this phosphate bath. Emulphor was used. To this solution, drilling oil, pre-emulsified with about the same amount of water, was added so that the solution contained about 20 to: 25 g drilling oil / l. This phosphate bath with emulsified oil was used at room temperature. Although two rings were placed on the reel and the machine started up after about 2 to 4 minutes, there were no differences in the layer between the last wire, which remained in the solution for about 2 hours with gentle rotation, and the drawn starting wire section. At drawing speeds of up to 3 m per second, an excellently constant drawing surface was obtained. The method according to the invention not only enables special tool protection, but it is even nL, # 3 "equal ##, wires with irregular diameters according to the plus tolerance, which in the past always led to disruptions due to tearing, without disruption.
Für das Phosphatierungsbad eignen sich die bekannten Phosphatierungslösungen,
am günstigsten diejenigen mit Beschleuniger, insbesondere mit Nitrat. Als weiteres
Beispiel sei eine Lösung mit 45 9 Zn, 24 9 P2 05, 75
g N 03/1 genannt, die mit Natronlauge auf einen pi-Wert von :2,1 gebracht
wird.The known phosphating solutions are suitable for the phosphating bath, preferably those with an accelerator, in particular with nitrate. A further example is a solution with 45 9 Zn, 24 9 P2 05, 75 g N 03/1 , which is brought to a pi value of: 2.1 with sodium hydroxide solution.
Der Schmiermittelzusatz zu den Lösungen erfolgt vorzugsweise derart,
daß zunächst ein-, Voremulsion,der betreffenden Fette oder Öle hergestellt wird
und daß, um das Ausfallen des Schmiermittels zu verhüten, der Phosphatlö#sung vor
dem Zusatz der Emulsion ein Emulgator zu-gefügt wird. Es kann von Vorteil sein,
mehr Fett oder Öl zuzusetzen als in emulgiertem Zustand in der Lösung gehalten
werden kann, so daß sich eine Fettschicht auf der Lösung bildet, durch die -der
sich abwickelnde Draht auf seinem Weg zur Ziehmaschine hindurchstößt. Um
das Ausschleppen von überschüssiger Lösung und auch von dem auf der Lösung schwimmenden
Öl oder Fett zu verhindern bzw. zu regeln, kann die Anwendung eines
Ab-
streifers von Vorteil sein. In der Ziehmaschine kann für -die Kühlung
*an den Matrizen Wasser benutzt werden, es ist auch möglich und unter gewissen Umständen
vorteilhaft,Schmiermittelemulsion evtl. mit Zusatz von Phosphatierungslösung auch
als Kühlmittel zu verwenden. Diese Lösung wird dann zw-eckmäßigerweise verdünnter
gewählt als die Lösung, aus- der der Diraht von der Spule abläuft, und für diese
Kühlmittellösung wird vorzugsweise eine Phosphatlösung angewendet.
Die
Behandlung in Phosphatlösungen, denen Schmiermittelemulsion zugesetzt ist, ist nicht
nur geeignet zur Vorbereitung der Drahtringe für den Drahtzug, sondern auch für
andere spanlose Verformungen, beispielsweise von trommelfähigen Kleinteilen, wie
Hülsen. Die Teile werden wie beim Drahtzu#g nach der üblichen Reinigung insbesondere
Befreiung von Zunder in, Pho#sphatlösu-ngen, denen Schmiermittelemulsion zugesetzt
ist, vorzugsweise bei Raumtemperatur getrommelt. Sie erhalten eine gleichmäßige
Schicht, die die spanlose Verformung erleichtert und deren Güte unabhängig ist davon,
ob das Teil nach einer kuizen Mindesteinwirkungsdauer von etwa 5 Minuten
oder nach längerer Einwirkungszeit zur Verformung gelangt. In der Regel wird man
die Kleinteile 5 bis io Minuten trommeln und dann aus der Lösung nehmen bzw.
die Lösung abfließen lassen. Eine Wiederverwendung derselben ist nach evtl. notwendiger
Ergänzung der verbrauchten Bestandteile möglich.The lubricant is preferably added to the solutions in such a way that a pre-emulsion, the respective fats or oils are first prepared and that an emulsifier is added to the phosphate solution before the emulsion is added in order to prevent the lubricant from precipitating. It can be advantageous to add more fat or oil than can be kept in the emulsified state in the solution, so that a layer of fat forms on the solution, through which the unwinding wire pushes through on its way to the drawing machine. To prevent the dragging out of excess solution and also from the floating on the solution of oil or fat or regulate, the application can waste a streifers be beneficial. In the drawing machine, water can be used for cooling * the dies; it is also possible and under certain circumstances advantageous to use lubricant emulsion as a coolant, possibly with the addition of phosphating solution. This solution is then chosen to be more dilute than the solution from which the wire runs from the coil, and a phosphate solution is preferably used for this coolant solution. Treatment in phosphate solutions to which lubricant emulsions have been added is not only suitable for preparing the wire rings for wire drawing, but also for other non-cutting deformations, for example small parts that can be drummed, such as sleeves. As in the case of wire feed, after the customary cleaning, in particular, removal of scale in phosphate solutions to which lubricant emulsion has been added, the parts are tumbled, preferably at room temperature. You get an even layer that facilitates non-cutting deformation and the quality of which is independent of whether the part is deformed after a short minimum exposure time of around 5 minutes or after a longer exposure time. As a rule, you will drum the small parts for 5 to 10 minutes and then remove them from the solution or allow the solution to drain off. Re-use of the same is possible after any necessary addition of the used components.