DE930649C

DE930649C - Waessrige Schneidloesungen

Info

Publication number: DE930649C
Application number: DEM2660D
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr-Ing Roesner; Ludwig Dr-Ing Schuster
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1940-05-09
Filing date: 1940-05-09
Publication date: 1955-07-21

Description

Wäßrige Schneidlösungen Es ist bereits vorgeschlagen worden, für die Metallverspanung zur Erhöhung der Schnittleistung bei der spanabhebenden Bearbeitung von Metallen, vornehmlich Eisen und Stahl, chemisch aggressive Lösungen möglichst hoher Aggressivität zu verwenden.
Es wurde gefunden, daß zur Zerspanung nicht die hoch aggressiven Lösungen am geeignetsten sind, sondern daß die Verwendung beispielsweise reiner Säuren, die die vergleichsweise höchste aggressive Wirkung haben, keine Verbesserung der Schnittleistung erbringt, ganz abgesehen von ihren sonstigen nachteiligen und störenden Nebenwirkungen. Es ist vielmehr nötig, Lösungen von bestimmtem pH-Wert zu verwenden, der beispielsweise bei Eisen und Stahl am besten unter 3, vorzugsweise zwischen z und 3 liegt, und bei denen außerdem dafür gesorgt ist, daß sie diesen pH-Wert unabhängig von Konzentrationsschwankungen behalten. Erfindungsgemäß werden daher gepufferte Lösungen verwendet. Die Lösungen sollen nebeneinander mindestens eine Säure und ein Salz enthalten. Bei Anwendung von phosphathaltigen Lösungen soll das titrimetrisch zu bestimmende Verhältnis von freier zu Gesamtsäure größer als z : 7 sein. Andererseits ist die Anwendung von sehr viel freier Säure insofern mit Nachteilen verknüpft, als beispielsweise bei phosphorsäurehaltigen Lösungen der Angriff der Lösungen auf das Werkstück Eisen in die Lösung bringt und hierdurch die Schlammbildung der Lösung gefordert wird. Man kann daher nur dann mit stark sauren Lösungen arbeiten, wenn dafür gesorgt wird; daß der Schlamm entfernt oder sonstwie unschädlich gemacht wird.
Als Säuren eignen sich solche, deren Schwermetallsalze oder andere, beispielsweise Calciumsalze, schwer wasserlöslich sind, z. B. Phosphorsäure und Oxalsäure. Als Puffersalze werden sowohl Calcium- und Schwermetallsalze sowie auch andere, beispielsweise Alkalisalze dieser Säuren verwendet. So führt beispielsweise der Austausch des Schwermetalls in sauren Phosphatlösungen durch Alkali zu Lösungen gleicher Schneidwirkung, wenn man den gleichen p,1-Wert einhält.
Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung von Phosphatlösungen durch Zusatz von Chromsäure oder Chromaten die Schnittleistung der Lösungen noch gesteigert werden kann, wobei derartige Lösungen zudem noch den Vorteil besitzen, daß An-.rostungen der Maschinenteile und der Werkstoffe vermieden werden. Es ist allgemein vorteilhaft, in den Lösungen Säuren oder Salze zu verwenden, die dem Anrosten der Maschinenteile und der Werkstoffe entgegenwirken.
Die Konzentration der Lösung liegt im allgemeinen Rahmen dessen, was bei Rostschutzverfahren üblich ist. Beispielsweise bei Phosphatlösungen ist als untere Grenze vorzugsweise io bis 12 g P205 je Liter nicht zu unterschreiten. Andererseits sollen die Lösungen nicht zu konzentriert gewählt werden, sondern den Charakter wäßriger Lösungen besitzen. Da höhere Konzentrationen bei. 'leichbföslichen Salzen zu hoch viskosen Flüssigkeiten führen, darf bei ihnen eine obere Grenze nicht überschritten werden, die etwa der halben Sättigungsmenge entspricht. Konzentriertere Lösungen sind nicht mehr dünnflüssig und als Schneidmittel daher wenig geeignet.
Die Lösungen können als solche oder in Gemischen mit Ölen verwendet werden. Ihre Verwendung in Gemischen mit Ölen hat den Vorteil, daß solche ölhaltigen Schneidlösungen die Gleitmittel der Schneidmaschinen nicht so stark herauswaschen und daher die Gefahr des Festsetzens der gleitenden Teile vermindern. Hierzu ist es nötig, Emulgatoren zu verwenden, die im sauren Gebiet beständig sind, zum Beispiel Anlagerungsprodukte von Äthylenoxyd an höhermolekulare Fettalkohole. Als emulgierbare Öle kommen vorzugsweise die handelsüblichen (also wasserlöslichen) Bohröle in Frage.
Als Beispiel für eine Schneidlösung sei genannt: i8 g Zn(H2P04)2 je- Liter, 4,2 cms H3PO4 mit 5009 P205 je Liter, 39 Chromsäure je Liter. Diese Lösung hat ein Säureverhältnis von freier zu Gesamtsäure wie 1:4,5, bestimmt durch Titration mit n/io-NaOH, einmal mit Bromkresolgrün und einmal gegen Phenolphthalein als Indikator. Diese Lösung ist in ihrer Acidität so abgestimmt, daß sie nur wenig Schlammbildung aufweist und daher den saureren Lösungen überlegen ist.
Eine solche Lösung kann mit Bohröl, beispielsweise in Mengen von 5 %, dadurch vermischt werden, daß man ihr noch 2 bis 4% der genannten .Emulgatoren zusetzt.
In einem älteren Patent ist die Verwendung von Lösungen von Chromsäure oder Chromaten oder Chromsäure oder Chromate enthaltenden Lösungen, denen auch Phosphorsäure oder Phosphate zugesetzt sein können, als Schneidflüssigkeit bei der spanabhebenden Verformung von Eisen, Stahl und deren Legierungen unter Schutz gestellt. Vorliegende Erfindung besteht - soweit sie diese Lösungen betrifft - in der Auswahl solcher Lösungen mit einem bestimmten pH-Wert im stark sauren Gebiet.
Es ist schon vorgeschlagen worden, sauer reagierende Alkalipolyphosphate -als Schmiermittel zu verwenden, und es ist deren große Zähigkeit besonders hervorgehoben. Solche Schmiermittel sind an sich schon ungeeignet als Schneidflüssigkeiten, darüber hinaus besitzen sauer reagierende Alkaliphosphate keinen pH-Wert unter 3, der nur starken Säuren zukommt.
Selbstverständlich dürfen die wäßrigen Schneidlösungen der Erfindung für die Zerspanung von Magnesium und seinen Legierungen nicht angewandt werden, da allgemein die Verwendung wäßriger Lösungen für die Bearbeitung von Magnesiumlegierungen verboten ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verwendung wäßriger, die Werkstoffe angreifender Lösungen mit einem pH-Wert unter 3, die mindestens eine schwerlösliche Metallsalze, wie Schwermetall- und Calciumsalze, bildende Säure sowie als Puffersalz Salze, insbesondere Schwermetall-, Calcium- oder Alkalisalze, der gleichen Säure enthalten und wobei der stöchiometrische Gehalt an freier Säure zur Gesamtsäure mindestens i : 7 beträgt, als Schneidlösungen für die spanabhebende Bearbeitung von Metallen, insbesondere Eisen und Stahl, mit Ausnahme von Magnesium und seinen Legierungen.
2. Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen weiteren Gehalt an Chromsäure oder sauren Chromaten.
3. Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an vorzugsweise wasserlöslichen Ölen, gegebenenfalls in Verbindung mit geeigneten Emulgatoren. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 634 622.