DD257359A3 - Schmiermittel fuer die kaltumformung metallischer werkstoffe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Metallurgie und ist anwendbar bei der Kaltumformung metallischer Werkstoffe, wie beim Kaltwalzen, Kaltstauchen, Gewindewalzen, Ziehen von Blechteilen, Verseilen und Biegen, insbesondere beim Ziehen von strangfoermigem Umformgut. Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Voraussetzungen fuer eine Umformung mit grossen Querschnittsabnahmen und hohen Ziehgeschwindigkeiten sowie fuer eine Verminderung der Schwierigkeiten bei der Umformung schwerumformbarer Werkstoffe. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schmiermittel fuer die Kaltumformung zu entwickeln, welches waehrend des Umformvorganges keine wesentliche Qualitaetsminderung erfaehrt. Diese Aufgabe ist bei einem Schmiermittel, bei dem in Wasser ein Festschmierstoff sowie Polyvinylalkohol enthalten sind, nach der Erfindung dadurch geloest, dass das Schmiermittel als Festschmierstoff eine oder mehrere Erdalkalimetallseifen enthaelt und der Polyvinylalkoholgehalt im Bereich von nur 0,2 bis 1,8 Ma.-% liegt, und dass ausserdem ein glasbildender anorganischer Zusatz in Form wasserloeslicher Borate, insbesondere von Alkaliboraten, im Bereich von 4 bis 6 Ma.-% enthalten ist.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Metallurgie und ist anwendbar bei der Kaltumformung metallischer Werkstoffe, wie beim Kaltwalzen, Kaltstauchen, Gewindewalzen, Ziehen von Blechteilen, Verseilen und Biegen, insbesondere beim Ziehen von strangförmigen Umformgut, wie Draht, Profilen und Rohren.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Beim Ziehen von Drähten, Profilen, Rohren u. ä. muß vor dem Ziehwerkzeug auf das Ziehgut ein Schmiermittel aufgetragen werden, welches den unmittelbaren Kontakt zwischen den Arbeitsflächen des Ziehwerkzeuges und der Oberfläche des Ziehgutes verhindern soll. Dabei ist die Verwendung von bei Ziehtemperatur festen, halbfesten oder flüssigen Schmiermitteln bekannt. Als feste Schmiermittel werden überwiegend Fettsäuresalze eingesetzt, vorzugsweise Calcium-, Zink- und Lithiumstearat, die sich durch eine gute dynamische Viskosität auszeichnen. Derartige feste Schmiermittel werden meist pulverförmig verarbeitet, in dem das Ziehgut vor dem Eintritt in das Ziehwerkzeug durch einen Kasten geführt wird, der das Pulver enthält. Nachteilig ist, daß sich dabei ein homogener Schmiermittelfilm, wie er beim Ziehen unter hohen Leistungsanforderungen (z. B. hohe '" Umformgrade und -geschwindigkeiten, Ziehen höherfester Werkstoffe) notwendig ist, nicht erreichen läßt. Hinzu kommt, daß in vielen Fällen, insbesondere beim Ziehen von blankem Stahldraht, zur besseren Haftung des Schmiermittels auf dem Ziehgut und zur Erzielung eines ausreichenden Schmiermittelauftrags vorher eine Trägerschicht aus chemischen Verbindungen oder Metallen mittels einer aufwendigen Oberflächenbehandlung, wie Kälken, Phosphatieren, Oxalatieren, Boraxen, Verkupfern oder Verzinken, aufgebracht werden muß.

Als flüssige Schmiermittel werden unter anderem Öle, Chlorparaffin, Seifenlösungen und reaktive Fettsäureseifen in Verbindung mit einem chemischen Grundüberzug benutzt. Es sind auch bereits flüssige Schmiermittel bekannt, welche aus in Wasser dispergierten Festschmierstoffen bestehen. Bei einem dieser Schmiermittel werden Erdalkalimetallseifen als Festschmierstoff verwendet. Das Schmiermittel enthält außerdem noch 2 oder mehr Ma-.% Polyvinylalkohol als Dispergator für den Festschmierstoff, einen Korrosionsinhibitor und oberflächenaktive Stoffe. Dieses Schmiermittel wird beispielsweise im Tauchverfahren auf das Ziehgut aufgebracht und anschließend getrocknet, wobei auf dem Ziehgut ein Festschmierstoffilm für den nachfolgenden Umformvorgang entsteht. Ein Mangel dieses Schmiermittels besteht darin, daß der getrocknete Festschmierstoffilm auf Grund des eintretenden thermischen Abbaus des Polyvinylalkohole, während des Umformvorganges, eine wesentliche Qualitätsminderung erfährt, insbesondere hinsichtlich seiner dynamischen Viskosität, seiner Temperaturbeständigkeit und seines Haftvermögens. Auf Grund dieser Qualitätsminderung sind keine großen Querschnittsabnahmen pro Zug bzw. nur geringe Gesamtquerschnittsabnahmen pro Schmiermittelauftrag möglich. Außerdem erlaubt dieses Schmiermittel infolge des thermischen Abbaus nur kleine Ziehgeschwindigkeiten und die Umformung schwerumformbarer Werkstoffe ist kritisch.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Voraussetzungen für eine Umformung mit großen Querschnittsabnahmen und hohen Ziehgeschwindigkeiten sowie für eine Verminderung der Schwierigkeiten bei der Umformung schwerumformbarer Werkstoffe.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schmiermittel für die Kaltumformung zu entwickeln, welches während des Umformvorganges keine wesentliche Qualitätsminderung erfährt. Diese Aufgabe ist bei einem Schmiermittel, bei dem in Wasser ein Festschmierstoff sowie Polyvinylalkohol enthalten sind, nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Schmiermittel als Festschmierstoff eine oder mehrere Erdalkalimetallseifen enthält und der Polyvinylalkohol im Bereich von nur 0,2 bis 1,8 Ma.-% liegt, und daß außerdem ein glasbildender anorganischer Zusatz in Form wasserlöslicher Borate, insbesondere in Form von Alkaliboraten, enthalten ist.

Der Festschmierstoffgehalt liegt nach der Erfindung im Bereich von 1 bis 45 Ma.-%, vorzugsweise im Bereich von 3 bis 8 Ma.-%. Verwendet wird ein vollständig verseifter Polyvinylalkohol mit einem Polymerisationsgrad von maximal 1500. Das Alkaliborat kann in einer Menge von 4 bis 6 Ma.-% enthalten sein. Es ist zweckmäßig, Borax als anorganischen Zusatz zu verwenden. Das erfindungsgemäße Schmiermittel kann zusätzlich ein anioisches, nichtionisches oder kationisches Tensid, vorzugsweise Polyäthylenoxidaddukt, enthalten.

Bei dem erfindungsgemäßen Schmiermittel wird in überraschender Weise der thermische Abbau des Polyvinylalkohole verhindert bzw. wird der negative Einfluß eines eventuellen Abbaus auf die dynamische Viskosität des festen Schmierstoffilms nicht spürbar, so daß die Qualitätsparameter des Films erhalten bleiben. Das erfindungsgemäße Schmiermittel ermöglicht auf Grund seiner hohen dynamischen Viskosität, seiner Temperaturbeständigkeit und seines guten Haftvermögens die Umformung schwerumformbarer Werkstoffe mit relativ geringen Schwierigkeiten. Außerdem können hohe Ziehgeschwindigkeiten und Einzelumformgrade realisiert werden und läßt sich ein großer Gesamtumformgrad mittels eines einzigen Schmiermittelauftrages erzielen. Das flüssige Schmiermittel bleibtauch bei längerer Lagerung in seiner Ausgangsqualität stabil, d. h., es besitzt eine sehr gute chemische Stabilität, bildet keine Niederschläge und die Viskosität bleibt erhalten. Dadurch ist ein konstanter Schmiermittelauftrag gewährleistet. Das erfindungsgemäße Schmiermittel eignet sich insbesondere für das Trockenziehen, bei dem der auf dem Ziehgut aufgetragene Schmiermittelfilm vor dem Umformvorgang getrocknet wird. Es läßt sich jedoch auch als Ziehflüssigkeit für das Naßziehen verwenden.

Ausführungsbeispiel Beispiel 1

Nach diesem Beispiel besitzt ein Schmiermittel folgende Zusammensetzung:

5Ma.-% Calciumstearat 5Ma.-% Natriumtetraborat-Dekahydrat 1,5Ma.-% Polyvinylalkohol Rest Wasser

Mit diesem Schmiermittel wird 6,5 mm dicker Walzdraht der Qualität C15 im Durchlaufverfahren beschichtet. Die Schmiermittelschicht wird anschließend getrocknet und danach wird der Draht mit einer Ziehgeschwindigkeit von 7m/sec in 6 Stufen an 3,6mm gezogen.

Beispiel 2

2,5 mm dicker patentierter Stahldraht der Qualität D45 wird mit einem Schmiermittel beschichtet, welches aus folgenden Bestandteilen besteht:

4Ma.-% Calciumstearat 6Ma.-% Natriummetaborat 1 Ma.-% Polyvinylalkohol Rest Wasser

Nach dem Beschichten wird der Schmiermittelfilm getrocknet und der Draht mit einer Ziehgeschwindigkeit von 6 m/sec in einem Zug an 2,0mm Durchmesser gezogen.

Beispiel 3

Ein Stahldraht der Marke C15Q mit einem Ausgangsdurchmesser von 3,35 mm wird einstufig in einem Naßzug an 3,0 mm gezogen. Als Ziehflüssigkeit wird dabei ein Schmiermittel verwendet, welches folgende Zusammensetzung aufweist:

4Ma.-% Calciumstearat 2,5Ma.-% Natriummetaborat 1 Ma.-% Polyvinylalkohol Rest Wasser.

Claims (5)

1. -1- ZU/ai)H Patentansprüche:

   1. Schmiermittel für die Kaltumformung metallischer Werkstoffe, bei dem in Wasser Erdalkalimetallseifen als Festschmierstoff sowie Polyvinylalkohol enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Festschmierstoffgehalt im Bereich von 1 bis 45 Ma.-% und der Polyvinylalkohol im Bereich von nur 0,2 bis 1,8 Ma.-% liegt, und daß außerdem glasbildender anorganischer Zusatz in Form von Alkaliboraten im Bereich von 4 bis 6 Ma.-% enthalten sind.
2. 2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Festschmierstoffgehalt im Bereich von 3 bis 8 Ma.-% liegt.
3. 3. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vollständig verseifter Polyvinylalkohol mit einem Polymerisationsgrad von maximal 1500 verwendet ist.
4. 4. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkaliborat Borax verwendet ist.
5. 5. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein anionisches, nichtionisches oder kationisches Tensid, vorzugsweise Polyäthylenoxidaddukt, enthalten ist.