DE863282C - Verfahren zur Vorbehandlung von metallischem Halbzeug, insbesondere von Draehten, Rohren, Stangen, Baendern, Blechen und anderen Profilen sowie von Formteilen, das verformt werden soll - Google Patents

Description

• Verfahren zur Vorbehandlung von metallischem Halbzeug, insbesondere von Drähten, Rohren, Stangen, Bändern, Blechen und anderen Profilen sowie von Formteilen, das verformt werden soll Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung von Halbzeug, wie z. B. Drähte, Rohre, Stangen, Bänder, Bleche, Profile und Formteile aus metallischen Werkstoffen, insbesondere hochlegiertem Eisen und Stahl, das verformt, vorzugsweise gezogen werden soll, und dient dazu, den Verformungsvorgang zu erleichtern, zu beschleunigen und zu verbilligen.
• Um beispielsweise Drähte zu ziehen, werden sie in der Regel vorher geglüht, danach gebeizt, gekälkt und anschließend einem Ziehvorgang unterworfen. Die Anwendung dieser Maßnahmen wird so oft wiederholt, bis die gewünschte Drahtstärke erreicht ist. Da die Drähte nun aber in Zwischenräumen wiederholt geglüht werden müssen, um ihnen in der Schlußbehandlungdurch Verformungsverfahren den notwendigen Querschnitt zu geben, tritt erneut eine Oxydation ein. Der Draht wird daher nach jeder Zwischenglühung erneut gekälkt oder mit einer Bleischicht versehen. Durch diese Behandlung gelingt es, der Oberfläche des Drahtes eine ausreichende Haftfähigkeit für das Schmiermittel zu geben. Bei der Verwendung von Blei ist es notwendig, nach dem jeweiligen Ziehvorgang den Draht zu beizen.
• Der Fachwelt ist es gelungen, dieses bisher allgemein angewendete Verfahren zu vereinfachen, indem die Zunderschicht auf warmgewalztem Material nur verändert und ohne Anwendung von Kalk oder Blei zur Aufnahme von Schmiermitteln fähig gemacht wird. Erreicht ist dies, indem z. B. die warmgewalzten Drähte mit ihrer Walzzunderschicht in ein Salzbad eingebracht werden, dessen Temperatur zwischen 30ö und 6oo° C liegt. Durch die Einwirkung des Salzbades auf die Zunderschicht wird die letztere zu einer feinkörnigen Deckschicht umgewandelt. Sie erlaubt, den Draht unter Verwendung von Schmiermitteln herunterzuziehen. Nach dem letzten Ziehen wird das Metall mit Säure, beispielsweise Salzsäure, behandelt, so daß die Oberfläche des Drahtes blank erscheint.
• Das hierfür vorgeschlagene Salzbad enthält Ätzkali, Ätznatron oder ein Gemisch dieser Alkalien miteinander oder mit ihren Karbonaten sowie außerdem i bis so% eines aktiven Oxydationsmittels. Bei Ausübung dieses bekannten Verfahrens wurde gefunden, daß eine gewisse Kaltverformung möglich- ist, daß aber nach einem verhältnismäßig geringen Gesamtverformungsgrad bereits wieder ein Glühen erfolgen muß, um dem Werkstoff weiteres Verformungsvermögen zu geben. Die Einzelabzüge können nicht zu groß genommen werden.
• Die Erfindung löst die Aufgabe, das von dem Walz- oder Glühzunder befreite Gut in einen für die Kaltverformung, vorzugsweise Ziehen, besonders günstigen Zustand zu versetzen. Erreicht ist dies dadurch, d aß erfindungsgemäß das blanke Gut direkt einer Salzbadbehandlung unterworfen wird. Durch die Salzbadbe händlung gelingt es überraschenderweise, auf der Oberfläche des Gutes eine Schicht zu erzeugen, die sich als besonders günstiger S.chmiermittelträger erwiesen hat. Das Salzbad kann eine an sich bekannte Zusammensetzung aufweisen und besteht im wesentlichen -aus Ätzkali, Ätznatron oder. einem Gemisch dieser Alkalien miteinander oder mit ihren Karbonaten, denen aktive Oxydationsmittel der Gruppe der Alkali-und Erdalkalichlorate, -peroxyde, -nitrate, -bichromate, -manganate und -permanganate zugesetzt sind. Die Badzusammensetzung kann jedoch auch anders gewählt sein. Es wurde gefunden, daß zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sich ein Salzbad besonders eignet, das aus Natrium-oder Kaliumhydroxyd oder einem Gemisch derselben, wobei Kalium- oder Natriumkarbonat den Hydroxyden einzeln oder ihren Gemischen zugesetzt sein kann, oder aus den Halogen- und Phosphorsalzen der Alkali- und Erdalkalimetalle sowie Borax, einzeln öder miteinander gemischt, besteht. Diesen Salzen und ihren Gemischen können vorteilhaft auch noch aktive Oxydationsmittel der Gruppe der Alkali- und Erdalkalichlorate, -peroxyde, -nitrate, -bichromate, -manganate und permanganate zugesetzt sein. Vorteilhaft kann diesen Salzen bzw. Salzgemischen auch Kalk in Mengen zwischen i bis 30°/0, vorzugsweise 5 bis 15%, zugefügt werden.
• Die Temperatur des Salzbades richtet sich nach der jeweiligen Zusammensetzung desselben und des zu behandelnden Werkstoffes. Die Behandlungszeit hängt von der Geschwindigkeit ab, mit welcher die , Oberflächenschicht entsteht. Die einzelnen Verfahrensstufen bestehen darin, daß das Gut mit blanker Oberfläche im Salzbad behandelt wird, alsdann nach der Erzeugung der erwünschten Oberflächenschicht vom anhaftenden Salz befreit, getrocknet und danach mit einer Schmiermittelschicht, vorzugsweise Seifenlauge, überzogen wird. Das Gut ist dann zum Ziehen fertig. Es hat sich herausgestellt, daß ein so vorbereitetes Gut in weitaus größerem Maße verformt werden kann, ehe es notwendig erscheint, eine Zwischenglühung vorzunehmen. Außerdem können die einzelnen Verformungsgrade .bzw. Abzüge wesentlich größer gemacht werden; so daß die Anzahl derselben erheblich verringert werden kann. Es ist durchaus möglich, einen Gesamtverformungsgrad von 9611/o und gegebenenfalls noch mehr zu erzielen, bevor eine Zwischenglühung notwendig wird. Außerdem stellt sich als weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens heraus, daß die Verformungsgeschwindigkeit erheblich gesteigert werden kann, und daß z. B. der Verschleiß der Ziehdüsen beträchtlich gegenüber bisher bekannten Ziehverfahren verringert wird. Weiterhin zeichnet sich das nach dem Verfahren erzeugte Gut durch eine besonders glatte Oberfläche und gute Maßhaltigkeit aus; die Oberflächengüte wird also durch das Verfahren nach der Erfindung verbessert. Beim Ziehen von Feindrähten stellt sich als besonderer Vorteil heraus, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Drähte in Ziehsteinen aus den bekannten Hartmetallen bis an sehr dünne Abmessungen gezogen werden können, was üblicherweise nur in Diamantziehsteinen möglich ist.
• Die Verformung kann erfolgen nach allen Verfahren, die eine Änderung des Querschnittes oder der Form bewirken, wie z. B. Ziehen, Walzen, Pressen, Tiefziehen, Fließpressen, Stauchen und Drücken. Das erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar auf alle metallischen 'Werkstoffe und deren Legierungen, vorzugsweise aber auf Metalle der Eisengruppe einschließlich Nickel und Kobalt und deren Legierungen miteinander und mit Chrom, Mangan, Molybdän, Wolfram, Vanadium, Titan, Niob, Aluminium, Silizium und Kupfer einschließlich der rostfreien Stähle, die Nickel und Chrom enthalten, und Legierungen von Nickel mit Chrom, die nur wenig.oder gar lein Eisen enthalten, außerdem Legierungen von Nickel mit Kupfer Kupfer und Kupferlegierungen. Besondere Vorteile bietet das Verfahren bei den Werkstoffen, die durch naßmechanische, chemische Behandlung oberflächlich nicht oder nur schwer umgewandelt werden können.
• Das Verfahren nach der Erfindung sei in den folgenden Ausführungsbeispielen erläutert: i: Weichgeglühter Draht aus nichtrostendem Stahl mit r8% Chrom und 8°/o Nickel von 1,5 mm Durchmesser wurde nach Blankbeizen der Oberfläche in einem Salzbad, bestehend aus 8o0/0 Natriumhydroxyd und zo0/ö Kaliumbichromat, 15 Minuten bei 52o' behandelt, in heißem Wasser die Salzrückstände ausgewaschen, der Draht gut getrocknet und in eine konzentrierte Seifenlösung von etwa 2o° C etwa 5 :Minuten eingetaucht und darauf gut getrocknet. Das so vorbereitete Ziehgut wurde in Hartmetallziehsteinen in dreizehn Einzelzügen mit einem von 44 bis 20% abnehmenden Abziehgrad bis an 0,2o mm, ohne Zwischenglühung und ohne daß das Verformungsv ermögen erschöpft ist, gezogen.
• 2. Weichgeglühter Draht aus einer Chrom-.L\Ticlcel-Eis@en-Legierung mit 200i0 Chrom, 300/0 Nickel, Rest Eisen, wurde in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1 angegeben, behandelt. In. acht Zügen wurde der Draht mit einer Ziehgeschwindigkeit von 3 m/Sek. von 1,5o an auf 0,3 mm gezogen. Dabei betrugen die Einzelabzüge zwischen 52 bis 23 0/0. Bei einer Gesamtverformung von 96 % wurde das Ziehen abgebrochen, ohne daß das Verformungsvermögen erschöpft war. Ein Ziehsteinverschleiß war nicht festzustellen. Der mit io%iger Schwefelsäure von der Ziehschicht befreite Draht hatte eine blanke und sehr glatte Oberfläche.
• 3. Weichgeglühter Draht aus einer Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung mit 30'10 Chrom, 5% Aluminium, Rest Eisen, von 1,5 mm Durchmesser wurde nach dem Blankbeizen in einem Salzbad, bestehend aus 80'% Natriumhydroxyd und 200/0 Natriumnitrat, bei 50o° C 2o Minuten behandelt und nach dem Trocknen, Beseifen und erneutem Trocknen in Hartmetallziehsteinen in neun Zügen mit einem von 46 auf 28% abnehmenden Abziehgrad an 0,3 mm gezogen. Auch in diesem Fall war nach einem Gesamtverformungsgrad von 96°/o das Verformungsvermögen nicht erschöpft. Der Draht hätte ohne Zw ischenglühung noch an dünnere Abmessungen gezogen werden können.
• 4.. Walzdraht aus Nickel von 6 mm Durchmesser wurde nach dem Glühen blankgebeizt und in einem Salzbad entsprechend Beispiel 3 behandelt und in vier Zügen an 2,2 mm gezogen, unter Luftabschluß erneut geglüht, erneut der Salzbadbehandlung unterworfen und beseift. Der Draht wurde von 2,2 mm Durchmesser in sieben Zügen in Hartmetallziehsteinen bis an 0,39 mm gezogen, so daß der Gesamtverformungsgrad 97% betrug.
• 5. Weichgeglühter Draht von 2 mm Durchmesser aus einer Kupfer-Nickel-Legierung mit 55°/o Kupfer und 45% Nickel wurde nach dem Blankbeizen in einem Salzbad aus 8o % Natriumhydroxy d und 200/a Natriumnitrat bei .I20° C 2o Minuten behandelt und nach Trocknen, Beseifen und erneutem Trocknen in acht Zügen an 0,3 mm gezogen. Der Gesamtverformungsgrad betrug 97,8%.
• 6. Weichgeglühter Draht von 1,5 mm Durchmesser aus einer Chrom-Nickel-Eisen-Legierung mit 20% Chrom, 30% Nickel, Rest Eisen, wurde in einem Salzbad, das nur aus Natriumhydroxyd bestand, bei einer Temperatur von 60o° C 20 Minuten behandelt. Nach dem sorgfältigen Auswaschen in heißem Wasser sieht die Schicht matt rotbraun aus. Nach dem Trocknen, Beseifen und erneutem Trocknen war der Draht zum Ziehen fertig. In acht Zügen wurde der Draht an 0,3 mm gezogen, so daß also ein Gesamtverformungsgrad von 96% erreicht wurde. Das Verformungsvermögen war damit noch nicht erschöpft.
• Der Einfluß der erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlung auf die Tiefziehfähigkeit kann mit dem sogenannten Näpfchenziehversuch geprüft werden. Eine Ronde von 70 mm Durchmesser wird unter Messung der Ziehkraft zu einem Napf von 35 mm Durchmesser gezogen, wobei festgestellt wird, bei welcher Höhe des Napfes ein Riß auftritt. Bei besonders gut tiefziehfähigem Material ist es möglich, ohne daß eine Zwischenglühung erfolgt, noch einen zweiten Zug, bei dem an 26 mm Durchmesser gezogen wird, vorzunehmen. Die Versuche haben gezeigt, daß bei allen Werkstoffen nach dem zweiten Zug Anrisse auftreten. Je höher der Napf beim zweiten Zug gezogen werden kann, um so besser ist die Tiefziehfähigkeit.
• In der folgenden Zahlentafel sind die Höhen in Millimeter angegeben, bei denen beim zweiten Zug der Anriß erfolgt. Als Ausführungsbeispiele werden Angaben für eine Kupfer-Nickel-Legierung mit 33°/o Kupfer und 67% Nickel, Nickel, Messing mit 75 0/a Kupfer und ein nichtrostender Stahl mit 18% Chrom und 8% Nickel angeführt. In der linken Spalte sind die Werkstoffe angegeben. In der rechten Spalte ist die Differenz der Werte, die in der dritten und zweiten Spalte aufgeführt sind, in Prozent, bezogen auf die Werte der Spalte 2, enthalten. Es zeigt sich also, daß durch die Erzeugung eines Schmiermittelträgers gemäß dem Verfahren der Erfindung die Tiefziehfähigkeit verbessert wird.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Vorbehandlung von Halbzeug, insbesondere von Drähten, Rohren, Stangen, Bändern, Blechen oder anderen Profilen aus metallischen Werkstoffen, insbesondere hochlegiertem Eisen und Stahl, die einer Verformung, z. B. einem Ziehen, unterworfen werden sollen, unter Verwendung eines Salzbades, dadurch gekennzeichnet, daß die blanke Oberfläche des Gutes durch die Salzbadbehandlung in einen für die Verformung günstigen Zustand gebracht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Salzb-ädbehandlung auf der ursprünglich blanken Oberfläche des Gutes entstehende Schicht zum Träger für Schmiermittel wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des im Salzbad behandelten Gutes vorn Salz befreit, das Gut alsdann getrocknet und mit einem Schmiermittel versehen wird. .
4. 4. Verfahren nac11 Anspruch r bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Salzbad aus Natrium-oder Kaliumhydroxyd oder einem Gemisch derselben besteht, wobei den Hydroxyden einzeln oder ihren Gemischen gegebenenfalls noch Natrium- bzw. Kaliumkarbonat beigemischt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch r bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Salzbad aus den Halogen- und Phosphorsalzen der Alkali- und Erdalkälimetalle sowie Borax einzeln oder mehrere dieser Stoffe miteinander gemischt zusammengesetzt wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch q.; dadurch gekennzeichnet, daß den Hydroxyden und Karbonaten noch Oxydationsmittel der Gruppe der Alkali- oder Erdalkalichlorate, -peroxyde, -nitrate, -bichromate, -manganate und -permanganate zugesetzt werden.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Halogen- und Phosphorsalzen der Alkali- und Erdalkalimetalle; die Borax einzeln oder gemeinsam enthalten, noch Oxydationsmittel der Gruppe der Alkali- oder Erdalkalichlorate, -peroxyde, -nitrate, -bichromate, -manganate und -permanganate zugesetzt werden. B. Verfahren nach Anspruch z bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Badtemperatur 3oo bis 6oo° C, vorzugsweise q.oo bis 5oo° C, beträgt. g. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch r bis 8 auf alle metallischen Werkstoffe und deren Legierungen, vorzugsweise aber auf Metalle der Eisengruppe einschließlich Nickel und Kobalt und deren Legierungen miteinander und mit Chrom, Mangan, Molybdän, Wolfram, Vanadium, Titan, Niob, Aluminium, Silizium und Kupfer einschließlich der rostfreien Stähle, die Nickel und Chrom enthalten, und Legierungen von Nickel mit Chrom, die nur wenig oder gar kein Eisen enthalten, außerdem Legierungen von Nickel mit Kupfer, Kupfer und Kupferlegierungen.