DE2043885C3

DE2043885C3 - Schmiermittel für die spanende und spanlose Bearbeitung von Metallwerkstoffen

Info

Publication number: DE2043885C3
Application number: DE2043885A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Chem. Dr. 4330 Muelheim Marx
Original assignee: Rw Moll & Co Chemische Fabrik 4330 Muelheim
Current assignee: Rw Moll & Co Chemische Fabrik 4330 Muelheim
Priority date: 1970-06-18
Filing date: 1970-09-04
Publication date: 1979-04-12
Also published as: CH555886A; GB1345593A; FR2105236B1; BE768601A; DE2043885B2; DE2043885A1; LU63350A1; FR2105236A1; US3980571A

Description

Die für die Metallbearbeitung verwendeten Schmiermittel müssen einerseits in der Lage sein, die bei dem Bearbeitungsvorgang im Werkzeug und/oder im Werk stück auftretende Wärme möglichst schnell abzuführen, andererseits müssen sie bei spanloser Bearbeitung die Reibung zwischen Werkzeug und zu bearbeitendem Werkstück herabsetzen. Die Stellen, an denen eine Festkörperberührung zwischen Werkzeug und Werk stück stattfindet — dies ist der sogenannte »Schmier spalt« —, müssen durch das flüssige Schmiermittel voneinander getrennt werden. Eine ideale Trennung ist weder möglich noch darf sie sein, weil durch die Arbeitsgänge am Werkstoff Fest^örperberührungen

*o notwendig sind. Bei einer Lagerschmierung erreicht man beispielsweise eine gute Schmierung, wenn das Schmiermittel, das im Schmierspalt unter hohen Druck gebracht wird, diesen Druck auch aushält Daher ist das Druckaufnahmevermögen für die Schmiermittel ebenes falls sehr wichtig. Bei der Auswahl der Schmierstoffe für die verschiedensten Anwendungsgebiete ist außerdem das Verhalten des Schmiermittels unter der durch Reibung erzeugten Wärme wichtig. Die Viskosität von öl oder öl enthaltenden Schmiermitteln sinkt mit

so steigender Temperatur, wodurch die Schmiereigenschaften nachteilig beeinflußt werden, weil durch die verminderte Viskosität weniger öl im Schmierspalt vorhanden ist um den notwendigen Film zu liefern, um die Trennung zwischen Werkzeug und Werkstück sowie die Druckaufnahme zu bewirken.

Ursprünglich wurden als Schmiermittel reine öle und Fette angewandt jedoch besitzen diese im allgemeinen eine unzulängliche Wärmeabfuhr, so daß man weitgehend auf Emulsionen, insbesondere wäßrige Emulsio- nen, übergegangen ist Dabei handelte es sich in den meisten Fällen um Öl-in-Wasser-Emulsionen, die einen besseren Kühleffekt aufweisen und überall dort eingesetzt werden, wo schnellaufende Bearbeitungsvorgänge in der Massenproduktion die Abfuhr einer großen Wärmemenge in der Zeiteinheit erforderlich machen.

Als Schmiermittel für die spangebende Metallbearbeitung sind ebenfalls hochmolekulare Substanzen, und

zwar Polymere von Äthylenoxyd mit Fettalkoholen, Fettsäuren, Aminen oder Glycolen, bekannt. Jedoch werden diese Stoffe nur als solche und im wesentlichen nicht in wäßriger Lösung verwendet

So sind z. B. Schmiermittel üblich, die 60 bis 80% Fettsäureester, z. B. in Form eines Methyl-, Glycol- oder Glycerinesters natürlicher Fettsäuren mit 40 bis 20% Emulgator in 2- bis 5%iger wäßriger Lösung enthalten. Man kann derartige Emulsionen als Schmiermittel bei sogenannten leichteren Bearbeitungsvorgängen anwenden, also solchen, bei denen infolge der Vorschubgeschwindigkeit unter Matsrialabnahme in der Zeiteinheit an den Werkzeugen keine zu großen Belastungen auftreten. Irgendwelche Rücksichten hinsichtlich der Rückstandsbildung nach dem Glühen bei der Schmiermittelzusammensetzung sind nicht erforderlich, da ja bei einer spanenden Bearbeitung die fertigen Stücke sowieso keiner Glühbehandlung unterzogen werden. So werden derzeit für Bohren und insbesondere Schleifen wasserlösliche Schmierstoffe obiger Art verwendet Für schwerere Bearbeilungsvorgänge, wie Innengewindeschneiden, Tieflochbohren oder Höhnen wenden fast ausschließlich legierte öle angewandt, wobei die öle vorwiegend Mineralölraffinate mit einer Viskosität von 2 bis 25° Engler (E) bei 20° C sind und verschiedene Hochdruckzusätze, wie organische Schwefel- und Stickstoffverbindungen oder Chlorkohlenwasserstoffe, enthalten. Im allgemeinen werden diese öle mit Chlorgehalten zwischen 0,2 und 20% verwendet.

Für die spanlose Metallbearbeitung verwendet man bisher z.B. ein Schmiermittel mit 80 bis 90% Mineralölraffinat, 3 bis 15° E, 10 bis 20% Emulgatoren in Form der Oxäthylate von Fettsäuren, Fettalkoholen, Fettaikoholsulfonaten, Fettsäureaminen u. dgl. sowie 0,5 bis 5% druckerhöhende Zusätze, wie Fettsäuren oder Amine. Die bekannten Schmiermittel für spanlose Metallbearbeitung sind meistens Öl-in-Wasser-Emulsionen mit einem ölgehalt von 3 bis 7%. Sie stellen einen Kompromiß zwischen der guten Schmierwirkung des Öls und der guten Kühlwirkung des Wassers dar.

Bei der Auswahl der Schmierstoffe für die verschiedensten Anwendungsgebiete ist außer Schmierwirkung und Kühleffekt auch deren Fließverhalten zu berücksichtigen. Bei einem Schmierstoff für Umformungsvorgänge in der Kälte ist auch der Korrosionsschutz und die Rückstandsfreiheit nach dem Glühprozeß, die Alterungsbeständigkeit und die Stabilität, auch hinsichtlich des biologischen Abbaus, von Bedeutung.

Das Fließverhalten, insbesondere die Mindestviskosität, ist abhängig von der KSoleküIgröße und -form sowie von der Temperatur. So soll das Schmierstoffmolekül in der Lösung möglichst wenig geknäuelt, sondern möglichst sperrig mit langen Seitenketten oder raumfüllenden Gruppen, wie Hydrocarbon- oder Heterogruppen, aufgebaut seia Solche Stoffe sind auch in großer Verdünnung relativ zäh, schwer komprimierbar und daher günstig hinsichtlich des Druckaufnahmevermögens.

Aufgrund der vielen verschiedenen Faktoren, die die Eigenschaften eines Schmiermittels für die Metallbearbeitung beeinflussen, ist es offensichtlich äußerst schwierig, wenn nicht unmöglich, das Verhalten eines bestimmten Schmiermittels bei einer bestimmten Anwendung vorherzusehen. Bisher übliche Schmiermittel, die für einen bestimmten Zweck verwendet werden, können nicht unbedingt für andere Metallbearbeitungsvorgänge benutzt werden.

Die DE-OS 14 44 878, DE-AS 12 54 277 und 10 14 694,

DE-PS 11 38 492, US-PS 28 92 790,29 93 032, 26 57 181 und 34 72 775 beschreiben Schmiermittel bzw. Schmiermittelzusätze, die nicht für die spanende und spanlose Bearbeitung von Metall werkzeugen vorgesehen sind. Setzte man sie für diesen Zweck ein, so würden sie aufgrund der unzulänglichen Wärmeabfuhr unbefriedigende Ergebnisse liefern. Würde man sie in Wasser emulgiert verwenden, so wären die vorstehend genannten Nachteile der bekannten Öl-in-Wasser-Emulsionen zu beobachten.

Aus der DE-AS 10 85 282 ist ein Schmiermittel aus zweidimensional orientierten Ketlenpolymeren in Pulverform bekannt das durch Kalandrieren, Folienguß, Verspinnung oder Verstreckung und anschließende Zerkleinerung und Vermählen gewonnen wurde. Dieses Mittel ist für die spanende und spanlose Metallbearbeitung nicht geeignet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schmiermittel für die spanende und spanlose Bearbeitung von Metallwerkstoffen zu schaffr-n, das neben einer guten Schmierwirkung zugleich eine gute. Kühlwirkung zeigt Es soll außerdem biologisch abbaubar sein und keine merkliche Alterung besitzen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Schmiermittel für die spanende und spanlose Bearbeitung von Metallwerkstoffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus 1. einer 0,1- bis 90gewichtsprozentigen wäßrigen Lösung eines wasserlöslichen, hochmolekularen, lineare Seitenketten tragenden Polymerisationsjo produkts aus

a) einem Mischpolymerisat des Äthylenoxyds mit höheren Alkylenoxyden mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen und einer Kettenlänge von 50 bis 500 Kettengliedern oder

einem Mischpolymerisat von Acryl- oder Methacrylsäure und Acryl- oder Methacrylsäureestern von Alkoholen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder mehr und einer Kettenlänge von 100 bis 500 Kettengliedern und

b) einem Polyvinylpyrrolidon mit einem Molekulargewicht von 100 000 bis 1 000 000 oder einem Polyvinylalkohol mit einem Molekulargewicht von 10 000 bis 1 000 000 und gegebenenfalls

2. 5 bis 50% Glykolen, bezogen auf den Polymerisatanteil, und gegebenenfalls

3. einem Zusatz von Korrosionsinhibitoren besteht. Zu den in Frage kommenden Seitenketten gehören beispielsweise Alkyl-, Alkylen-, Cycloalkyl-, Cycloalkylen-, Aryl- wie Styrol- oder andere Kohlenwasserstoff gruppen, die durch andere Atome oder Seitenketten wie Hydroxyl-, Äther-, Ester-, Phosphatgruppen od. dgl. substituiert werden können. Im allgemeinen überschreitet die Zahl der Atome jeder Seitenkette nicht die Zahl 12. Als Seitenketten kommen insbesondere Kohlenwasserstoffe wie Alkyl-, insbesondere niedrige Alkyl- wie Methylgruppen in Frage. Die einfachsten Beispiele sind Polypropylenoxyd oder Polymethyl-methacrylat mit ihren Methylgruppen.

ho Das erfindungsgemäße Schmiermittel kann als Konzentrat gelagert und benutzt werden, das etwa 4 Teile Wasser für einen Teil der hochmolekularen Stoffe enthält Es werden diejenigen Konzentrationen bevorzugt, die in homogener wäßriger Lösung wenigstens 20 hi Gewichtsprozent det hochmolekularen wasserlöslichen Stoffe enthalten, obwohl die Konzentration auch etwa 90% betragen kann. Vorzugsweise besteht das erfindungsgemäße

Schmiermittel aus einer 0,5- bis lOgewichtsprozentigen wäßrigen Lösung der Polymeren.

Das erfindungsgemäße Schmiermittel enthält gegebenenfalls übliche Korrosionsinhibitoren, insbesondere zur Vermeidung der Rostbildung an Eisen oder auch der Korrosion an NE-Metallen, wie z. B. Kupfer, Aluminium usw. Dem Schmiermittel werden die Korrosionsinhibitoren in Form von Phosphaten, Benzoaten, Oxalaten, Citraten, Tartraten, Salicylaten, insbesondere in Form ihrer Salze, mit einem Alkanolamin, insbesondere mit einem Äthanolamin, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 2 Gewichtsprozent und insbesondere in einer Menge von 0,5 bis I Gewichtsprozent, bezogen auf das Schmiermitte!, zugesetzt. Oxalate und Citrate sind als Inhibitoren besonders beim Tiefziehen von Chromstählen geeignet, weil hier Phosphate ohne Wirkung sind. Insbesondere kommen hier Diäthanolaminphosphat oder Triäthanolaminphosphat in Frage. Weitere brauchbare Zusätze sind Benzoesäure, Triäthanolamin und/oder Morpholin.

Ein bevorzugtes Schmiermittel ist eine homogene wäßrige l-ösung eines lineare Seitenketten tragenden Mischpolymerisats von Äthylenoxyd mit höheren Alkylenoxyden mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eines Mischpolymerisats von Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Acryl- oder Methacrylsäureestern. Bei dein letzteren Schmiermittel wird die Wasserlöslichkeit durch die Carboxylgruppen bewirkt. Wenn gewünscht, kann das Schmiermittel Korrosionsinhibitoren oder andere Schmiermittelzusätze enthalten.

Die Konzentration des erfindungsgemäßen Schmiermittels kann in den genannten Grenzen schwanken. Bei Anwendungen, bei denen beträchtliche Drücke auftreten, werden die höheren Konzentrationen bevorzugt.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schmiermittels werden die Mischpolymerisate des Äthylenoxyds mit höheren Alkylenoxyden sowie der Acryl- oder Methacrylsäure und ihren Estern, vorzugsweise in einer Konzentration von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent, in Verbindung mit Polyvinylpyrrolidon in einer Konzentration von 0,1 bis 5% oder mit Polyvinylalkohol mit einem Molekulargewicht von 10 000 bis 100 000 in einer Konzentration von 0,1 bis 5% angewandt.

Von den weiter oben erwähnten Rostschutzmitteln wird insbesondere Äthanolaminhydrogenphosphat oder Triäthanolaminphosphat benutzt, da diese Zusätze in organischer oder wäßriger Lösung eine nur geringe basische Reaktion zeigen (max. pH 8,5). Sie sind insbesondere für diejenigen Schmiermittel geeignet, die ein Druckaufnahmevermögen bis zu 150 kg aufweisen. Morpholin kann als Gasphaseninhibitor zugesetzt werden.

Vorteilhaft hat sich auch die Verwendung von Glykolen als Zusatz fur die erfindungsgemäßen Schmiermittel gezeigt, da diese Stoffe dem starken Klebeffekt der Hochpolymeren entgegenwirken. Außerdem dienen sie als Hautschutzmittel für die eventuell mit dem Schmiermittel in Berührung kommenden Arbeiter. Vorzugsweise werden Propandiol-1,2, Propandiol-1,3, Butandiol-1,2, Butandiol-13 und Butandiol-1,4 verwendet. Ebenso ist der Zusatz von Propantriol möglich. Die Glykole werden in Mengen von 5 bis 50%, vorzugsweise 10 bis 20%, dem Konzentrat des erfindungsgemäßen Schmiermittels beigegeben.

Die Viskosität der wäßrigen Lösung kann durch die Auswahl der Kettenlänge der angewandten Produkte eingestellt werden. Das Viskositätsverhalten der polymeren Substanzen ist sehr günstig, da die Kurven der Viskositätsindizes extrem flach verlaufen.

Um als Schmiermittel verwendbar zu sein, darf das Polymerisat nur einen Trübungspunkt besitzen, der bei l%iger Lösung nicht unter 30⁰C liegt. Ein weiteres Kriterium ist die Viskosität. Im allgemeinen darf eine 5%ige wäßrige Lösung keine höhere Viskosität haben als 5OcPs bei 2O⁰C.

in Die Mischpolymerisate, die in dem erfindungsgemä-Den Schmiermittel verwendet werden, sollen in einem bestimmten, vom Molekulargewicht abhängigen Verhältnis zueinander stehen. In dem in F i g. I dargestellten Diagramm ist die Abhängigkeit des Molgewichtes des t^r> Propylenoxydpolymerisats zum Äthylenoxyd im Molekül in Gewichtsprozent dargestellt Die in den in der F i g. 1 gestrichelt gezeichneten Bereich A fallenden Mischpolymerisate eignen sich besonders gut als Schmiermittel. Die Herstellung eines solchen Mischpo-2n lymerisats geschieht beispielsweise so, daß man zunächst Polypropylenoxyd mit einem Molekulargewicht von 800 vorlegt und dann mit Hilfe von Äthylenoxyd auf ein Molekulargewicht von 1200 erhöht. l%ige Lösungen dieser Substanzen zeigen bereits 2-> gegenüber den bekannten Schmierstoffen und Emulsionen bei gleichen Metallverarbeitungsvorgängen eine beträchtlich verbesserte Lastaufnahme. Darüber hinaus haben sie verschiedene wesentliche Vorteile, so sind sie biologisch abbaufähig und entsprechen daher den κι wasserwirtschaftlichen Vorschriften.

Sie hinterlassen auf dem bearbeiteten Werkstück nach dem Glühen keinerlei Rückstände, was bei spanlosen Bearbeitungsvorgängen sehr wesentlich ist. Beim Umformungsvorgang selbst zeichnen sie sich π durch besonders hohe Druckaufnahme aus, so daß z. B. beim Walzen die Stichanzahl zum Abwälzen eines gewissen Abwalzgrades und der Kraftbedarf verringert werden kann. Sie haben eine überlegene Kühlwirkung, so daß die Arbeitsgeschwindigkeiten erhöht werden •to können. Sie sind, ganz allgemein gesprochen, bei den verschiedensten Vorgängen von der leichten Verformung bis zu schweren Abwalzvorgängen anzuwenden. Bei der spangebenden Bearbeitung kann eine um Größenordnungen höhere Werkzeugstandzeit beobachtet werden. Eine Verbesserung um 100% ist nichts Ungewöhnliches, manchmal erreicht man sogar eine Verlängerung der Standzeiten gegenüber üblichen Bohr- oder Kühlmitteln um mehrere 100%. Dies ist besonders bemerkenswert, weil sich diese bedeutende Verbesserung gerade bei schweren Arbeitsvorgängen zeigt und dort sehr überraschend ist

Bei der Kaltumformung, insbesondere von Eisenwerkstoffen und Blechen in großem Umfang, stellt es immer wieder ein gewisses Problem dar, das Schmiermittel rationell wiederzugewinnen. Aus wasserhygienischen Gründen kann man, ganz abgesehen von den Kostenverlusten, die bekannten Kühlmittel nicht in die Flüsse einleiten. Es sind daher kostspielige Regeneriervorrichtungen und Verfahren erforderlich. Die erfindungsgemäßen Schmiermittel können jedoch als hochverdünnte Lösung ohne Bedenken in die Russe abgelassen werden. Die in den erfindungsgemäSen Schmiermitteln vorhandenen hochpolymeren Substanzen sind biologisch abbaufähig. Die Kosten für die beim *>=> Ablassen in die Russe verlorengehenden Substanzen sind wegen des geringen Anteils in dem Schmiermittel selbst sehr gering. Eine Aufarbeitung der erfindungsgemäßen Schmiermittel ist also im Hinblick auf die

hochpolymeren Substanzen nicht erforderlich, sondern käme nur in Betracht, wenn eine Einsparung an Wasserbrauch dies erforderlich machen würde.

Die erfindungsgemäß zur Anwendung gelangenden Schmierstoffe sind in wasserfreiem Zustand zähflüssige Öle bis harte wachsartige Stoffe. In wäßriger Lösung besitzen sie in Abhängigkeit von Kettenlänge und ΜοΙ,ν-ijlargewicht sehr hohe Zähigkeiten. Die Kettenlänge aer erfindungsgemäß zur Anwendung gelangenden Schmierstoffe soll im Hinblick auf die steil ansteigende Viskosität mit zunehmendem Molekulargewicht auf etwa 50 bis 500 Kettenglieder beschränkt sein. Dies entspricht bei Mischpolymerisaten aus Polypropylen- und Polyäthylenoxiden einem Molekulargewicht (MG) von etwa 1000 bis 6000 und bei den Polyvinylpyrrolidonen oder Polyvinylalkohol von etwa 30 000 bis etwa 1 000 000.

Ein weiterer Vorteil ist, daß die Lösungen der

verwandt werden. Es zeigte sich, daß die erfindungsgemäßen hochmolekularen Schmiermittel wegen ihres hohen Lastaufnahmevermögens und der damit verbundenen Verschleißminderung in ihrer Leistung Emulsionen weit übertreffen. Bei einer Konzentration von ca. 2% in Wasser lassen sich erhebliche Vorteile erzielen. Die bei Emulsionen üblichen Schnittgeschwindigkeiten — sie sind stark materialabhängig — lassen sich um 20 bis 50% steigen, gleichzeitig erhält man noch eine Standzeiterhöhung von mindestens 50%. Beim Sägen, Hobeln, Schälen z. B. von Rohr und Draht betragen die Standzeiterhöhungen der Werkzeuge über 100%.

Die überlegene Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Schmiermittel zeigt sich besonders deutlich, wenn man folgende Zahlen über die erreichbaren Schnittgeschwindigkeiten beim Bohren betrachtet Wird ein Stahl der Klassifikation St 37 mit den üblichen Emulsionen gebohrt, so erreicht man maximale Schnittgeschwindig-

Schmierstoffe in einem Tempera kcitcr. von 30 bis 40 ir./iiiin. Wendel iiiaü für den

turbereich zwischen 10 und 80⁰C ihr hervorragendes Viskositäts-Temperatur-Verhältnis beibehalten. Sie sind weitgehend alterungsbeständig und stabil. Die hervorragende Lastaufnahme gegenüber üblichen Schmierstoffen geht eindeutig aus folgender Tabelle hervor, wobei zu berücksichtigen ist daß der Feststoffgehalt der erfindungsgemäßen wäßrigen Lösung ja nur in der Größenordnung von 1% liegt

Lastaufnahmevermögen (kg)

Mim alöl5^oEbei20°C 90

Rüböl.rein 160

Emulsion A 5% Mineralöl-Basis:

Mineralöl 5"E + 15% Emulgator 80

Emulsion B 5% Fettöl-Basis: Stearinsäuremethylester + 15% Emulgator 100

Pluracol 140

Erfindungsgem. Schmierstoffe Polypropyien/Polyäthylenoxid 1 % ige wäßrige Lösung, MG 8000 160

Erfindungsgem. Schmierstoffe 1 %ige wäßrige Lösung Polypropylenoxyd/Polyvinylpyrroiidon,MG40 000 250

Bei diesen erfindungsgemäßen Schmierstoffen fallen die Verhältnisse der Molekulargewichte der mischpolymerisierten Substanzen in den in F i g. 1 angegebenen Bereich.

Die Bestimmung des Lastaufnahmevermögens erfolgte im Vierkugelapparat mit Stahlkugeln (nach DIN-Entwurf 51 350) bei einer Laufzeit von 1 Min. Als Standardsubstanz für die Bewertung von Schmierstoffen dient vielfach RüböS.

In F i g. 2 ist die Abhängigkeit des Lastaufnahmevermögens des hochpolymeren Schmiermittels als !%ige wäßrige Lösung bei 2O⁰C vom Molekulargewicht gezeigt Das im Vierkugelapparat ermittelte Lastaufnahmevermögen ergibt in halblogarithmischer Darstellung (d h. bei Verwendung einer iogarithmischen Skala für das Molekulargewicht) eine ansteigende Gerade.

Es ist bekannt daß üblicherweise für spangebende Verformungen unter niedrigen Belastungen oder vor. leicht zerspanendem Material (Zugfestigkeit bis ca. 75kg/mm2) Emulsionen als Schmier- und Kühlöle gleichen Zweck die erfindungsgemäße, etwa l°/oige Lösung der hochmolekularen Substanzen an, so lassen sich Schnittgeschwindigkeiten von 40 bis 65 m/min erreichen. Für den wesentlich härteren Stahl St 50 liegen die entsprechenden Werte für Emulsionsschmie rung bei 8 bis 15 m/min und bei den erfindungsgemäßen Schmiermitteln bei 20 bis 35 m/min.

Bei schweren Zerspanungsaufgaben, wie bei Material einer Zugfestigkeit über 90 kg/mm*, und hohen Belastungen, wie sie beim Tieflochbohren ζ. Β. von Stahl St 50 mit Schnittgeschwindigkeiten von über 100 m/min üblich sind, wurden bisher nur hochlegierte öle eingesetzt. Auch bei diesen Arbeitsgängen sind die erfindungsgemäßen hochmolekularen Schmiermittel mit großem Erfolg einsetzbar. Bereits bei gleicher Arbeitsleistung (Werkzeugstandzeit Schnittgeschwindigkeit, Oberflächengüte) ist der Vorteil sehr groß, da nämlich bei gleichen Schmierstoffgestehungskosten pro kg infolge der großen Verdünnung der erfindungsgemäßen hochmolekularen Stoffe die tatsächlichen Kosten auf 5 bis 10% sinken. Ebenso läßt sich das erfindungsgemäße Schmiermittel aber auch in konzentrierter Form oder in 15- bis 25%iger Verdünnung mit Wasser zum Tiefziehen von Stahl- und Edelstahlteilen sowie zum Draht- und Rohrziehen verwenden. Insbesondere beim Tiefziehen lassen sich die dabei auftretenden Rückstände mit Wasser leicht abwaschen, so daß eine gute und schnelle Weiterverarbeitung ermöglicht wird.

Abgesehen von den schon gewürdigten Vorteilen der erfindungsgemäßen Schmiermittel ist der Kostenfaktor nicht außer acht zu lassen. Bei einer Tiefbohranlage benötigt man beispielsweise 3000 kg hochlegiertes Öl, wit· es bisher angewandt wurde. Dies entspricht einem Kapitalbedarf von etwa DM4500, — . Bei den erfindungsgemäßen hochverdünnten Lösungen der hochmo- lekularen Stoffe ist nur etwa Vio des Betrages anzusetzen. Abgesehen von dieser beträchtlichen Kostensenkung beobachtet man infolge der guten Kühlwirkung eine Standzeitverbesserung der Werkzeuge sowie eine Erhebung der Schnittgeschwindigkeiten

so um etwa 10 bis 25%. Höhere Steigerungen wären zwar theoretisch möglich, sind jedoch aus konstruktiven Gründen auf den bestehenden Anlagen meistens nicht zu realisieren.

Die erfindungsgemäßen Schmiermittel können für die

Bearbeitung von Metall wie Stahl, Messing, Aluminium, Titan, Tantal, Uran, Kupfer und Legierungen verschiedener Metalle verwendet werden. Die Erfindung wird anhand folgender Beispiele näher erläutert, wobei alle

Teile Gewichtsteile und alle Prozente Gewichtsprozente bedeuten.

Beispiel 1

Es gelangte 15% eines Mischpolymerisats von Propylen/Polyäthylenoxyd mit einem Molekulargewicht von 3000 und 5% Polyvinylpyrrolidon mit einem Molekulargewicht von etwa 20 000 zur Anwendung. In diesem Fall wurde es zum Walzen von Kupferschienen mit sehr gutem Erfolg angewandt Außerdem wurde das Schmiermittel aber auch für neue Materialien und neue Formen verwendet Beispielsweise konnten dünne Folien durch Walzen auf Foliendicken von 5 μ im Falle von Kupfer, Zinn, Gold oder Messing und Foliendicken von 30 μ bei Stahl (Siliciumstahl) hergestellt werden.

Beispiel 2

Ein Konzentrat aus 50 Teilen Wasser, 20 Teilen Propyiengiykoi, 5 Teilen Morpnoiin (oder Triethanolamin), 20 Teilen Mischpolymerisat aus Polypropylenoxyd und Polyäthylenoxyd mit einem Molekulargewicht von etwa 3000 und 2 Teilen Polyvinylpyrrolidon mit einem Molekulargewicht von etwa 1 000 000 wurde hergestellt 23 Teile des Konzentrats wurden mit Wasser zu 100 Teilen der endgültigen Schmiermittelmischung verdünnt

Dieses Schmiermittel diente zum Walzen von Aluminiumblechen bei hohen Walzgeschwindigkeiten mit ausgezeichneten Resultaten. Das Schmiermittel wurde nicht regeneriert sondern ins Abwassersystem gelassen.

Beispiel 3

Ein Konzentrat aus 20 Teilen eines Mischpolyme^l-isats von Cyclohexenoxyd und Äthylenoxyd mit einem Molekulargewicht von etwa 12 000, 5 Teilen eines Mischpolymerisats aus Propylenoxyd und Äthylenoxyd mit einem Molekulargewicht von etwa 2000, 5 Teilen Polyvinylpyrrolidon mit einem Molekulargewicht von etwa 30 000,16 Teilen Benzoesäure, 9 Teilen Triethanolamin, 15 Teilen Triäthanolaminphosphat, 6 Teilen Morpholin und 24 Teilen Wasser wurde hergestellt. 5 Teile dieses Konzentrats wurden mit Wasser zu 100 Teilen der Schmiermittelmischung verdünnt.

Dieses Schmiermittel wurde ebenfalls für das Bohren von Stählen angewandt Das Lastaufnahmevermögen betrug zwischen 380 und 400 kg. Durchschnittliche Schnittgeschwindigkeiten von 60 m/min konnten für einer. Stahl der Klassifikation St 37 und von 30 m/min bei St 50 erreicht werden. Dieses Schmiermittel kann sehr hohe Drücke aufnehmen, wie sie beispielsweise beim Tieflochbohren bei der Herstellung von Gewehrläufen auftreten. Das Schmiermittel kann außerdem beim Höhnen von Metallen zur Herstellung von Oberflächen mit besonders hohem Glanz benutzt werden.

Beispiel 4

Ein Konzentrat aus 15 Teilen eines Mischpolymerisats aus Propylenoxyd und Äthylenoxyd mit einem

ίο Molekulargewicht von ca. 4400 bei einem Verhältnis der Propylen- zu den Äthylenradikalen von 2,1 :1, 5 Teilen Polyvinylpyrrolidon mit einem Molekulargewicht von etwa 800 000, 10 Teilen Diäthanolaminphosphat sowie 46 Teilen einer Korrosionsinhibitormischung wie in den vorhergehenden Beispielen und 24 Teilen Wasser wurde hergestellt. 5 Teile dieses Konzentrats wurden mit Wasser zu 100 Teilen der Schmiermittelmischung verdünnt.

Dieses Suhmienuiüel wurde iriii ausgezeichneten

Resultaten bei der Formgebung von Stahl beispielsweise zu Schienen, Stäben, U-Eisen usw. verwendet. Auch beim Gewindeschneiden hat sich diese Mischung bewährt.

Beispiel 5

Ein Konzentrat aus 20 Teilen eines Mischpolymerisats aus Propylenoxyd und Äthylenoxyd mit einem Molekulargewicht von etwa 2500 und einem Verhältnis von dem Propylenoxyd- zum Äthylenoxydmonomeren von 1,8:1, 4 Teilen Polyvinylalkohol mit einem Molekulargewicht von etwa 10 000 sowie 46 Teilen der Korrosionsinhibitormischung wie in den vorhergehenden Beispielen und 30 Teilen Wasser wurde hergestellt. 10 Teile dieses Konzentrats wurden mit Wasser zu 100 Teilen der Schmiermittelmischung verdünnt

Dieses Schmiermittel eignet sich besonders für Fräs- und Schneidbearbeitungsvorgänge sowie zum Hobeln von Stahl.

Beispiel 6

Ein Konzentrat aus 20 Teilen eines Mischpolymerisats aus Propylenoxyd und Äthylenoxyd mit einem Molekulargewicht von etwa 4400 und einem Verhältnis der Propylen- zu den Äthylenradikalen von 2,1 :1, 5 Teilen Polyvinylpyrrolidon mit einem Molekulargewicht von etwa 200 000, 15 Teilen Diäthanolaminphosphat und 30 Teilen Propyiengiykoi wurde hergestellt

Dieses Schmiermittel ist besonders geeignet zum Schleifen von Stahl und Feinstziehschleifen von Stahl

so zur Herstellung von Präzisionsinstrumenten.

Hierzu ! Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: I. Schmiermittel für die spanende und spanlose Bearbeitung von Metallwerkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus

1) einer 0,1- bis 90gewichtsprozentigen wäßrigen Lösung eines wasserlöslichen, hochmolekularen, lineare Seitenketten tragenden Polymerisationsprodukts aus

einem Mischpolymerisat von Acryl- oder Methacrylsäure und Acryl- oder Methacrylsäureestern von Alkoholen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder mehr und einer Kettenlänge von 100 bis 500 Kettengliedern und

b) einsin Polyvinylpyrrolidon mit einem Molekulargewicht von 100 000 bis 1 000 000 oder einem Polyvinylalkohol mit einem Molekulargewicht von 10 000 bis 1000000 und gegebenenfalls

2) 5 bis 50 Prozent, bezogen auf den Polymerisatanteil, an Glykolen und gegebenenfalls

3) einem Zusatz von Korrosionsinhibitoren besteht

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer 0,5- bis lOgewichtsprozentigen wäßrigen Lösung der Polymeren besteht

3. Schmiermittel nach 2inem der Ansprüche 1 bis

2, dadurch gekennzeichnet, da/ es aus einer eine Viskosität von 5OcPs bei 20⁰C nicht überschreitenden wäßrigen Lösung der Polymeren besteht

4. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Mischpolymerisat aus Äthylenoxyd und Propyienoxyd mit 15 bis 30 Molprozent Polyäthylenoxydblöcken enthält

5. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer wäßrigen Lösung besteht, die

1) ein Mischpolymerisat von Propyienoxyd und Äthylenoxyd mit niedrigem Molekulargewicht, insbesondere mit einem Molekulargewicht von etwa 2000, und

2) ein Mischpolymerisat von Propyienoxyd und Äthylenoxyd mit hohem Molekulargewicht, insbesondere mit einem Molekulargewicht von etwa 8000 enthält

6. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis

5, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent Polyvinylpyrrolidon.

7. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis

6, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol.

8. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Mischung aus

1) 03 bis 5 Gewichtsprozent eines Mischpolymerisats des Äthylenoxyds mit höheren Alkylenoxyden und

2) 0,1 bis 5 Gewichtsprozent Polyvinylpyrrolidon oder Polyvinylalkohol enthält.

9. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Mischung aus

1) 0,5 bis 5 Gewichtsprozent eines Mischpolymeri-

sats von Acrylsäure und Acryl- oder Methaerylsäureestern und

2) 0,1 bis 5 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol enthält

10. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Mischpolymerisat von Äthylenoxyd und Cyclohexen-, Butylen- oder Styroloxyd enthält

11. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß es als Komponente 2 einen Zusatz von PropandioI-1,2, Propandiol-1,3, ButandioI-1,2, Butandiol-1,3, Butandiol-1,4 und/oder Propantriol enthält

12. Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß es als Korrosionsinhibitoren Phosphate, Benzoate, Oxalate, Citrate, Tartrate und/oder Salizylate in Form ihrer Salze mit einem Alkanolamin, insbesondere Äthsnolamin, enthält

13. Schmiermittel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Zusatz von Benzoesäure, Triäthanolamin und/oder Morpholin enthält