NO134688B

NO134688B -

Info

Publication number: NO134688B
Application number: NO2290/72A
Authority: NO
Inventors: D Herbert; E Martens
Original assignee: Spiroll Corp Ltd
Priority date: 1971-07-02
Filing date: 1972-06-27
Publication date: 1976-08-23
Also published as: CA958193A; CH557225A; CS164780B2; IT962375B; US3781154A; ES407033A1; AT318459B; DE2232305B2; IE36648L; IE36648B1; DK133087C; FR2145206A5; DE2232305C3; NL7209071A; BR7204315D0; AU4405672A; ZA724367B; NO134688C; DD97379A5; PL84827B1

Description

Fremgangsmåte ved kaldbearbeiding av metaller. Procedure for cold working of metals.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for kaldbearbeiding av metaller, fortrinnsvis dyptrekking, men også pressing, bøyning og lignende bearbeidin-ger. The present invention relates to a method for cold working metals, preferably deep drawing, but also pressing, bending and similar processes.

Det er kjent, f. eks. ved dyptrekking av metaller, å beskytte metalloverflaten ved hjelp av et hjelpemedium i form av en plast oppløst i et organisk oppløsningsmiddel. Slike fremgangsmåter er f. eks. kjent fra US patentskrift nr. 2.293.420 og 2.210.461 som angir bl. a. polyvinylklorid og polyvinylacetat som et slikt hjelpemedium ved dyptrekking. It is known, e.g. when deep drawing metals, to protect the metal surface using an auxiliary medium in the form of a plastic dissolved in an organic solvent. Such methods are e.g. known from US patent documents no. 2,293,420 and 2,210,461 which indicate, among other things, a. polyvinyl chloride and polyvinyl acetate as such an auxiliary medium for deep drawing.

Det er videre kjent at trekningspro-sessen lettes hvis det påføres et smøre-middel på det påførte plastmedium. It is also known that the drawing process is facilitated if a lubricant is applied to the applied plastic medium.

Det er viktig at plastsjiktet, som er påført som et belegg på metalloverflaten for å tjene som et hjelpemedium ved trek-kingen, effektivt hindrer enhver metallisk berøring mellom metalloverflaten og verk-tøyet. Plastbelegget må derfor ha sterk adhesjon til metalloverflaten og må ha en slik styrke at det kan motstå de strekk-spenninger som oppstår under trekkings-prosessen, og må videre være tilstrekkelig mykt eller plastisk til at det kan følge metalloverflaten under dens deformasjon. It is important that the plastic layer, which is applied as a coating to the metal surface to serve as an auxiliary medium during the drawing, effectively prevents any metallic contact between the metal surface and the tool. The plastic coating must therefore have strong adhesion to the metal surface and must have such a strength that it can withstand the tensile stresses that occur during the drawing process, and must also be sufficiently soft or plastic that it can follow the metal surface during its deformation.

Det er videre ønskelig at plastmediet skal danne et godt underlag for et smøre-middel. Plastmaterialet skal ikke være oppløselig i nevneverdig grad i smøremid-delet. It is also desirable that the plastic medium should form a good base for a lubricant. The plastic material must not be soluble to an appreciable extent in the lubricant part.

Videre er det ønskelig at plastmaterialet skal være oppløselig i et oppløsnings-middel som skal være lett tilgjengelig og ikke brennbart, slik at det er mulig å på-føre plastmediet og fjerne det fra metalloverflaten på en enkel måte. Furthermore, it is desirable that the plastic material should be soluble in a solvent which should be readily available and not flammable, so that it is possible to apply the plastic medium and remove it from the metal surface in a simple way.

Foreliggende oppfinnelse er basert på den oppdagelse at molekylvekten av plastmaterialet er av vesentlig betydning for materialets evne til å beskytte metalloverflaten mot berøring med verktøyet. Det er ifølge oppfinnelsen funnet at alle de oven-for angitte ønskelige egenskaper vil kunne sikres hvis plasten er polyvinylacetat med en gjennomsnittlig molekylvekt på 30.000 til 70.000 og hvis plasten påføres metalloverflaten i form av en oppløsning i tri-kloretylen. Den nevnte gjennomsnittlige molekylvekt svarer til en viskositet, bestemt ved 20° C i et Hoppler viskosimeter, på 20—120 centipoiser for en oppløsning av plasten i ethylacetat som inneholder 20 vektsprosent av plastmateriale. The present invention is based on the discovery that the molecular weight of the plastic material is of significant importance for the material's ability to protect the metal surface against contact with the tool. According to the invention, it has been found that all the above-mentioned desirable properties can be ensured if the plastic is polyvinyl acetate with an average molecular weight of 30,000 to 70,000 and if the plastic is applied to the metal surface in the form of a solution in trichloroethylene. The said average molecular weight corresponds to a viscosity, determined at 20° C. in a Hoppler viscometer, of 20-120 centipoise for a solution of the plastic in ethyl acetate containing 20% by weight of plastic material.

Det er således et formål for foreliggende oppfinnelse ved hjelp av et utvalgt plastmateriale, et egnet oppløsningsmid-del og utvalgte operasjonstrinn å tilveie-bringe en fremgangsmåte som gjør det mulig på en enkel måte å påføre plasten og et smøremiddel på metalloverflaten som skal kaldbearbeides, og som effektivt hindrer enhver berøring mellom verktøy og metalloverflaten, og som sluttelig gjør det mulig på enkel måte å fjerne plasts jiktet og smøremiddelet fra den formete gjenstand. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved kombinasjonen av følgende trekk: På metalloverflaten påfø-res en oppløsning av polyvinylacetat i triklorethylen, idet polyvinylacetatet har en gjennomsnittlig molekylarvekt på 30.000— 70.00. Triklorethylenet fordampes, poly-vinylaceta ts jiktet opphetes til en tempeT råtur over mykningspunktet, på polyvinylacetatsjiktet påføres et smøremiddel, metallet utsettes for den ønskete kaldbearbeiding, og den kaldbearbeidete gjenstand behandles tilslutt med triklorethylen i en tid tilstrekkelig til å fjerne polyvinylacetatet og smøremiddelet fra metalloverflaten. It is thus an aim of the present invention, by means of a selected plastic material, a suitable solvent and selected operational steps, to provide a method which makes it possible to apply the plastic and a lubricant to the metal surface to be cold-worked in a simple way, and which effectively prevents any contact between the tool and the metal surface, and which finally makes it possible to easily remove the plastic gasket and the lubricant from the shaped object. The method according to the invention is characterized by the combination of the following features: A solution of polyvinyl acetate in trichlorethylene is applied to the metal surface, the polyvinyl acetate having an average molecular weight of 30,000-70,000. The trichlorethylene is evaporated, the polyvinyl acetate layer is heated to a temperature above the softening point, a lubricant is applied to the polyvinyl acetate layer, the metal is exposed to the desired cold working, and the cold worked object is finally treated with trichlorethylene for a time sufficient to remove the polyvinyl acetate and the lubricant from the metal surface.

Hvis kaldbearbeidingen er av en slik art at det frembringes en stor varme-mengde, er det funnet at den gjennomsnittlige molekylvekt skal være 50.000— 70.000. If the cold working is of such a nature that a large amount of heat is produced, it has been found that the average molecular weight should be 50,000-70,000.

Oppløsningen av polyvinylacetat i triklorethylen kan påføres på metalloverflaten på hvilken som helst ønsket måte, f. eks. ved dypping, påsprøyting eller ved hjelp av valser. Triklorethylenen fordam-per raskt og etterlater et homogent plastsjikt som ikke inneholder noen rester av oppløsningsmiddelet, og som sikrer god fastsitting av plasten til metalloverflaten. Oppløsningen av plasten skal påføres i en slik mengde at det blir tilbake et plastsjikt av ønsket tykkelse. Det er ikke oppfinnel-sens øyemed å foreskrive noen bestemt konsentrasjon av polyvinylacetat i triklorethylen eller noen bestemt tykkelse av det tilveiebrakte plastsjikt da det er vel kjent i denne teknikk og hører til en fag-manns vanlige kunnskaper å velge en slik konsentrasjon og en slik tykkelse som er egnet for den spesielle kaldbearbeiding som skal utføres. The solution of polyvinyl acetate in trichloroethylene can be applied to the metal surface in any desired manner, e.g. by dipping, spraying or using rollers. The trichlorethylene evaporates quickly and leaves behind a homogeneous plastic layer that does not contain any residues of the solvent, and which ensures good adhesion of the plastic to the metal surface. The solution of the plastic must be applied in such a quantity that a plastic layer of the desired thickness is left behind. It is not the object of the invention to prescribe any specific concentration of polyvinyl acetate in trichlorethylene or any specific thickness of the provided plastic layer as it is well known in this technique and belongs to the ordinary knowledge of a person skilled in the art to choose such a concentration and such a thickness which is suitable for the particular cold working to be carried out.

Fastsittingen av plastsjiktet forbedres ytterligere ved at plastsjiktet opphetes til en temperatur over mykningspunktet. Det er funnet å være fordelaktig å opphete plastsjiktet til 150—200° C i en tid på 5— 10 min. The fixation of the plastic layer is further improved by heating the plastic layer to a temperature above the softening point. It has been found to be advantageous to heat the plastic layer to 150-200° C for a period of 5-10 min.

Et hvilket som helst smøremiddel av den type som er kjent for kaldbearbeiding av metaller, kan anvendes, f. eks. mine-ralsk, animalsk eller vegetabilsk fett eller olje, eller såper av høyere fettsyrer, slik som vannoppløselige såper eller slike såper som ikke er vannoppløselige, f. eks. cal-ciumstearat, og aluminiumnafthenat, som kan blandes med en olje for å danne en i og for seg kjent smøremasse. Smøremid-delet påføres på metalloverflaten på en hvilken som helst vanlig måte. Polyvinylacetatet med en gjennomsnittlig molekylvekt som skal brukes ifølge oppfinnelsen, er hverken oppløselig i fete eller vandige smøremidler, og smøremiddelet kan derfor påføres på plastsjiktet en god tid før kaldbearbeiding skal finne sted. Any lubricant of the type known for cold working metals can be used, e.g. mineral, animal or vegetable fat or oil, or soaps of higher fatty acids, such as water-soluble soaps or such soaps which are not water-soluble, e.g. calcium stearate, and aluminum naphthenate, which can be mixed with an oil to form a lubricant known per se. The lubricant portion is applied to the metal surface in any conventional manner. The polyvinyl acetate with an average molecular weight to be used according to the invention is neither soluble in fatty nor aqueous lubricants, and the lubricant can therefore be applied to the plastic layer well before cold working is to take place.

Etter kaldbearbeidingen rengjøres den After the cold working, it is cleaned

formete gjenstand i triklorethylen. Denne rengjøring kan utføres i et enkelt trinn da triklorethylenet fjerner ikke bare plasten, men også smøremiddelet. Det er mulig å bruke flytende triklorethylen for denne rengjøring, men det foretrekkes å bruke damprengjøringsmetoden. Ved denne me-tode plasseres de kalde gjenstander som skal rengjøres, i damp utviklet med ko-king av triklorethylen, og dampen kon-denserer på de kalde gjenstander, oppløser plasten og smøremiddelet, og den konden-serte triklorethylen renner ned fra gjen-standene og fjerner herunder plasten og smøremiddelet. shaped object in trichlorethylene. This cleaning can be carried out in a single step as the trichlorethylene removes not only the plastic but also the lubricant. It is possible to use liquid trichlorethylene for this cleaning, but it is preferable to use the steam cleaning method. With this method, the cold objects to be cleaned are placed in steam developed by boiling trichlorethylene, and the steam condenses on the cold objects, dissolves the plastic and the lubricant, and the condensed trichlorethylene runs down from the objects and also removes the plastic and the lubricant.

Den omstendighet at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan utføres uten å forårsake noen oppskraping av metalloverflaten, gjør det mulig ved fremstilling av polerte gjenstander, å polere metalloverflaten før kaldbearbeidingen, og å unngå polering av den ferdige gjenstand. F. eks. ved dyptrekking av slike emner som er utstanset av en platemetallstrimmel, er det tilstrekkelig å polere strimmelen, hvilket er enklere enn å polere de ferdige gjenstander. The fact that the method according to the invention can be carried out without causing any scratching of the metal surface makes it possible, in the production of polished objects, to polish the metal surface before cold working, and to avoid polishing the finished object. For example when deep drawing such blanks which are punched out of a sheet metal strip, it is sufficient to polish the strip, which is easier than polishing the finished objects.

Det er et videre øyemed for oppfinnelsen å skaffe et belagt metallplatemateriale som kan kaldbearbeides, særlig dyptrekkes, uten at verktøyet som brukes for bearbei-dingen, kommer i direkte berøring med metallplatens overflate. Ifølge oppfinnelsen er platemetallet overtrukket med et sjikt av polyvinylacetat med en gjennomsnittlig molekylvekt på 30.000 til 70.000. It is a further aim of the invention to provide a coated sheet metal material which can be cold worked, in particular deep drawn, without the tool used for the processing coming into direct contact with the surface of the sheet metal. According to the invention, the sheet metal is coated with a layer of polyvinyl acetate with an average molecular weight of 30,000 to 70,000.

Eksempel 1. Example 1.

Ved fremstilling av polerte kasseroller av rustfritt materiale ble sirkelformete emner stanset ut av platemetall, og emnene ble dyppet i en 10 pst.s oppløsning av polyvinylacetat, med en gjennomsnittlig molekylvekt på 60.000, i triklorethylen. Emnene ble løftet opp av badet med en hastighet på 1/2 meter pr. min., slik at det ble dannet en jevn, tynn hinne. Plasthinnen ble varmebehandlet i en ovn i 10 min. ved 160°, og deretter ble de påført en viskos klorinert parafin på plasthinnen. Etter dyptrekking i en hydraulisk presse og ren-gjøring i triklorethylen ble det funnet at gjenstanden ikke hadde noen synlige over-flatedefekter. In the manufacture of polished pans of stainless material, circular blanks were punched out of sheet metal, and the blanks were dipped in a 10% solution of polyvinyl acetate, with an average molecular weight of 60,000, in trichlorethylene. The subjects were lifted out of the bath at a speed of 1/2 meter per min., so that a smooth, thin film was formed. The plastic membrane was heat treated in an oven for 10 min. at 160°, and then a viscous chlorinated paraffin was applied to the plastic film. After deep drawing in a hydraulic press and cleaning in trichlorethylene, it was found that the object had no visible surface defects.

Eksempel 2. Example 2.

Stålstrimler med en bredde på 300 mm og en tykkelse på 1 mm ble maskinpolert til høy finish. Strimmelen ble overtrukket med polyvinylacetat med en gjennomsnittlig molekylvekt på ca. 50.000 på følgende måte: Strimmelen ble tllatt å passere kontinuerlig gjennom et bad, bestående av det nevnte polyvinylacetat oppløst i triklorethylen med en konsentrasjon på ca. 10 vektsprosent. Over overflaten av badet ble strimmelen med plastoppløsningen tillatt å passere mellom utjevningssylindere som sikret en jevn tykkelse av oppløsningen. Hastigheten av strimmelen gjennom badet og sylindrene var 5 m/min. Etter denne innretning for påføring av oppløsningen av plast var der anordnet en tørkeovn med sirkulerende varm luft for gjenvinning av triklorethylenet. Strimmelen ble deretter ført gjennom en stråleovn som øket tem-peraturen av plastbelegget til ca. 150° C i en tid på 1 min. En tynn hinne av mine-ralolje ble påført på plastbelegget, og strimmelen ble deretter viklet opp i form av en rull og ble lagret på denne måten inntil kaldbearbeidingen skulle finne sted. Sirkelformete emner ble nå stanset ut av strimmelen. Disse emner ble dyptrukket i form av boller. Etter å være trimmet og rengjort i triklorethylen trengte disse boller bare en lett polering for å gjenvinne strimmelens opprinnelige finish. Steel strips with a width of 300 mm and a thickness of 1 mm were machine polished to a high finish. The strip was coated with polyvinyl acetate with an average molecular weight of approx. 50,000 in the following manner: The strip was allowed to pass continuously through a bath, consisting of the aforementioned polyvinyl acetate dissolved in trichloroethylene with a concentration of approx. 10 percent by weight. Over the surface of the bath, the strip of plastic solution was allowed to pass between leveling cylinders which ensured a uniform thickness of the solution. The speed of the strip through the bath and cylinders was 5 m/min. After this device for applying the solution of plastic, a drying oven with circulating hot air was arranged to recover the trichlorethylene. The strip was then passed through a radiation oven which increased the temperature of the plastic coating to approx. 150° C for a time of 1 min. A thin film of mineral oil was applied to the plastic coating and the strip was then wound up in the form of a roll and stored in this manner until cold working was to take place. Circular blanks were now punched out of the strip. These blanks were deep-drawn in the form of bowls. After being trimmed and cleaned in trichlorethylene, these bowls needed only a light polish to regain the strip's original finish.

Eksempel 3. Example 3.

For en trekning ble der anvendt sirkelformete emner med en radius på 165 mm og en tykkelse på 0.7 mm. Materialet var legert messing. Emnene skulle presses til kapsler eller deksler. De ble påsprøytet en oppløsning av triklorethylen inneholdende 7 vektsprosent polyvinylacetat med en gjennomsnittlig molekylvekt på ca. 40.000, og ble deretter behandlet i en ovn ved 180° C i 5 min. Før trekningen ble påført ma-skinolje. De formete kapsler skulle behandles videre ved en galvanisk prosess som nødvendiggjorde en absolutt ren metalloverflate. Kapslene ble derfor rengjort med triklorethylendamp på den foran beskrevne måte, for å fjerne alle spor av plast og smøremiddel. For a drawing, circular blanks with a radius of 165 mm and a thickness of 0.7 mm were used. The material was alloy brass. The blanks were to be pressed into capsules or covers. They were sprayed with a solution of trichlorethylene containing 7% by weight polyvinyl acetate with an average molecular weight of approx. 40,000, and was then treated in an oven at 180° C for 5 min. Before the draw, ma-skin oil was applied. The shaped capsules were to be further processed by a galvanic process which necessitated an absolutely clean metal surface. The capsules were therefore cleaned with trichlorethylene vapor in the manner described above, to remove all traces of plastic and lubricant.

Eksempel 4. Example 4.

Ved en trekningsprosess i en hydraulisk presse ble et sirkelformet emne med During a drawing process in a hydraulic press, a circular blank was included

en diameter på 300 mm, fremstilt av stål-platemateriale av en tykkelse på 2 mm, i 2 trinn formet til en gjenstand med en diameter på 100 mm og en dybde på 200 mm. Emnene ble dekket med en hinne av polyvinylacetat som beskrevet i eksempel 1. Tykkelsen av hinnen var 4 micron. En såpeoppløsning ble påført på plasthinnen ved hjelp av en børste. Det var ved dette forsøk mulig å trekke 4000 gjenstander uten noen «building ups» på verktøyet dannet ved sveising (dvs. som følge av et over-flatesveisingsfenomen frembrakt ved direkte metallisk berøring mellom verktøyet og metalloverflaten) og forsøket ble av-sluttet. De fremstilte gjenstander ble deretter rengjort med flytende triklorethylen, som fjernet såpen og plasten og etterlot en metalloverflate tilstrekkelig ren til å under-kastes en motstandssveising. a diameter of 300 mm, made of steel sheet material of a thickness of 2 mm, in 2 steps formed into an object with a diameter of 100 mm and a depth of 200 mm. The blanks were covered with a film of polyvinyl acetate as described in example 1. The thickness of the film was 4 microns. A soap solution was applied to the plastic film using a brush. In this experiment, it was possible to draw 4,000 objects without any "building ups" on the tool formed by welding (i.e. as a result of a surface welding phenomenon produced by direct metallic contact between the tool and the metal surface) and the experiment was terminated. The fabricated articles were then cleaned with liquid trichlorethylene, which removed the soap and plastic and left a metal surface sufficiently clean to be subjected to resistance welding.

Eksempel 5. Example 5.

Ved trekking av aluminiumsrør var hjelpetrekkemediet polyvinylacetat med en gjennomsnittlig molekylvekt på ca. 40.000, plastifisert med 1 vektsprosent tributylfos-fat. I trekkebenken ble kontinuerlig på-ført en såpeoppløsning. De trukne rør ble rengjort i to trinn med flytende triklorethylen. Det ble bare dannet et ubetydelig antall riper i rørene. When drawing aluminum pipes, the auxiliary drawing medium was polyvinyl acetate with an average molecular weight of approx. 40,000, plasticized with 1% by weight tributyl phosphate. A soap solution was continuously applied to the drawing bench. The drawn tubes were cleaned in two stages with liquid trichlorethylene. Only a negligible number of scratches were formed in the pipes.

Claims

Process for cold working of metals, characterized by the combination of the following features: application to the metal surface of a solution of polyvinyl acetate in trichlorethylene, the polyvinyl acetate having an average molecular weight of 30,000-70,00, evaporation of the trichlorethylene, heating of the polyvinyl acetate layer to a temperature above the softening point, application of a lubricant on the polyvinyl acetate layer, cold working the metal and finally treating the cold worked object with trichlorethylene for a time sufficient to remove the polyvinyl acetate and the lubricant from the metal surface.