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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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%.
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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.
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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.
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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.