DE2154232B2 - Hochtemperaturschmierstoff fur die Warmumformung von Metallen - Google Patents
Hochtemperaturschmierstoff fur die Warmumformung von MetallenInfo
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Description
b) einem Zusatz von große Schwierigkeiten auftreten können.
, , . 7<-r. ·, t7. 25 Ferner sind zum Schmieren bei hohen Temperaturen
w 51 ^ew!c£;sProzet" £n£ Salzgemische und Schmelzprodukte auf Phosphatbasis
1 bis 25 Gewichtsprozent CaF2, . . 6 ,. , . . ,r D ,.- .. ,
1 bis 25 Gewichtsprozent NaF oder ^f an.nt· ^™end« ™* ?. \ e·.» wasserlösliches
1 bis 25 Gewichtsprozent Graphit Schmiermittel aus Akahphosphat-Alkahtetraboratr
c Mischungen. Ein anderes Hocnternperaturschmiermit-
oder aus Gemischen der genannten Zusatzkompo- 3° tel besteht aus einem Gemisch von Ortho- oder konnent;n
besteht. densierten Phosphaten der Alkalimetalle und Metall-S.Verwendung des Hochtemperaturschmierstoffs oxyden. Es ist auch die Verwendung eines Natriumnach
den Ansprüchen 1 und 2 in Form einer Kalium-Phosphatgemisches bestimmter Zuso.mmenwäßrigen
Dispersion. Setzung, wobei gegebenenfalls bis zu 10%, vorzugs-
4. Verwendung des Hochtemperaturschmierstoffs 35 weise bis zu 5%, des Natriums und/oder Kaliums
nach den Ansprüchen 1 bis 3 in Form einer durch durch äquivalente Mengen eines oder mehrerer zwei-Zusatz
von hochdisperser Kieselsäure stabilisierten wertiger Metalle, insbesondere Magnesium, Zink oder
wäßrigen Dispersion. Mangan ersetzt sein können, als Hochtemperatur-
5. Verwendung des Hochtemperaturschmierstoffs schmiermittel bekannt.
nach den Ansprüchen 1 bis 4 in Form einer durch 4= Außerdem sind als Gleitmittel zum Heißziehen von
Zusatz von 2 bis 10% hochdisperser Kieselsäure Metallen Alkali-Phosphorsäure-Gläser aus 29 bis
stabilisierten wäßrigen Dispersion. 61 Molprozent P2O5, gegebenenfalls B2O3 10 bis 20
6. Verwendung des Hochtemperaturschmierstoffs Molprozent Al2O3, woljei bis zur 5 Molprozent durch
nach den Ansprüchen 1 bis 5 in Form einer den andere Oxyde 3weitiger Metalle wie Fe2O3 oder Cr2O3
Hochtemperaiurschmierstoff in einer Menge von 45 ersetzt sein können, 9 bis 33 Molprozent Natrium-,
10 bis 70% enthaltenden wäßrigen Dispersion. Kalium- und/oder Lithiumoxyd, 16 bis 20 Molprozent
7. Verwendung des Hochtemperaturschmierstoii's Oxyde 2wertiger Metalle, wobei jedoch ein Gehalt an
nach den Ansprüchen 1 bis 6 in Form einer durch PbO stets kleiner als 5 Molprozent ist und wobei die
Sprühen, Streichen, Tauchen oder Begießen auf Summe der Alkalioxyde und der Oxyde 2wertiger
das Werkstück aufgebrachten wäßrigen Dispersion. 5° Metalle weniger als 50 Molprozent beträgt, bekannt.
8. Verwendung des Hochtemperaturschmierstoffs Es ist ferner bekannt, Metallfluoride oder -sulfide
nach den Ansprüchen 1 bis 2 in Form eines auf das oder Graphite als Zusatz zu Schmierstoffen zu verWerkstück
aufzubringenden Puders. wenden. Solche Schmierstoffe sind auf organischer
Basis oder auf Basis von Silikatgläsern aufgebaut. 55 Phosphate sind dabei nicht enthalten.
Es wurde nun gefunden, daß Schmierstoffe, die aus einer Schmelze von Phosphaten und Boraten der
Die vorliegende Erfindung betrifft neuartige Alkalimetalle und gegebenenfalls des Zinks und/oder
Schmierstoffe für die Warmumformung von Metallen. Aluminiums und einem Zusatz von Zinksulfid, CaI-Diese
auf Phosphatbasis aufgebauten Produkte erlau- 6o ciumfluorid, Natriumfluorid oder Graphit oder Geben
einen universellen Einsatz beim Walzen, Pressen, mischen davon bestehen, bedeutend bessere Schmier-Schmieden,
Ziehen, Lochen und Stoßen und weisen eigenschaften als bisher bekannte Schmierstoffe beeine
ausgezeichnete Schmierwirkung bei den Verfor- sitzen.
mungsvorgängen, bei denen hohe Temperaturen und Dabei kann das Schmelzprodukt zusammengesetzt
Drucke auftreten, auf. 65 S£!in aus 30 bis 60 Gewichtsprozent P2O5, 10 bis 35 Ge-
Die 2:ur Zeit zur Verfügung stehenden Schmierstoffe wichtsprozent Alkalioxyd, 5 bis 25 Gewichtsprozent
sind nicht in der Lage, den Reibungswiderstand zwi- B2O3, 0 bis 25 Gewichtsprozent ZnO und 0 bis 25 Gesehen
dem heißen zu verformenden Metall und den wichtsprozent Al2O3. Der Zusatz kann bestehen aus
1 bis 25 Gewichtsprozent ZnS, 1 bis 25 Gewichtsprozent
CaF8, 1 bis 25 Gewichtsprozent NaF, 1 bis 25 Gewichtsprozent Graphit oder Gemischen davon.
Durch den Zusatz des Zinksulfids, der Metallfluoride
oder des Graphits zu den eigentlichen Grundsubstanzen auf Phosphatbasis wird eine beträchtliche
Verbesserung der Schmiereigenschaften, insbesondere beim Strangpressen von Stahl, erzielt. Die Schmiereigenschaften
der Kombinationen liegen dabei bedeutend besser als die der Einzelkomponenten.
Der Schmelzbereich des Schmiermittels muß so gewählt werden, daß der Schmierstoff optimales Haftvermögen
auf dem Werkzeug und relativ leichtes Aufschmelzen auf dem Werkstück aufweist. Andererseits
darf die Viscosität während des Umformvorgangs nicht zu niedrig werden, damit der Schmierstoff nicht
abfließt oder der Schmiermittelfilm reißt.
Die dem Schmierstoff-Grundkörper zusätzlich zugemischten Schmierhilfsstoffe unterstützen und verbessern
den Schmiervorgang. Die Viskositätseigenschaft des Phosphatkörpers bestimmt die Einbaumöglichkeiten
des nachträglich zugesetzten Schmierzusatzstoffes.
Die Wirkung der Zusatzstoffe beim Umforrnvorgang läßt sich folgendermaßen erklären:
Graphit und Zinksulfid (Wurtzit) wirken als typische
Schichtgittermineralien in fester Form als Gleitmittel; ebenso ist Calciumfluorid auf Grund der guten Spaltbarkeit
des Flußspats nach dem Octaeder als Gleitmittel in fester Form anzusehen. Natriumfluorid bewirkt
dagegen als wasserlösliches Fluorid eine Entfernung der harten und spröden Sekundärzunderschicht.
Mit den neuen Schmierstoffen kann sowohl eine Block-, Matrizen- und Dornschmierung vorgenommen
werden. Das hat den Vorteil, daß zur Schmierung des relativ kalten Werkzeugs als auch des heißen Werkstücks
nur ein Schmierstoff benötigt wird.
Durch den neuen Schmierstoff wird im Falle des Strangpressens, Stoßens oder Lochens bei der Herstellung
nahtloser Rohre eine beträchtliche Standzeiterhöhung für die teuren Werkzeuge erreicht.
Die neuen Schmierstoffe können durch Bepudern auf die Werkstücke aufgebracht werden. Sie können
jedoch auch als Dispersion angewendet werden und dann durch Bestreichen, Besprühen, Begießen oder
Tauchen auf Werkzeug und Werkstück aufgebracht werden. Dabei muß die verwendete Dispersion sehr
homogen sein und darf sich nach Möglichkeit im Vorratsgefäß nicht absetzen. Wenn solch eine Dispersion
des Schmierstoffs beim Strangpressen sowohl zur Schmierung des Werkzeuges als auch des Werkstückes
eingesetzt werden soll, so muß sie sowohl auf dem relativ kalten Werkzeug als auch auf dem heißen
Werkstück in gleicher Weise gut haften und muß in beliebig dicker Schicht aufgetragen werden können.
Um diese Wirkung zu erzielen, genügt es üblich«- weise nicht, den Schmierstoff nur in Wasser zu dispergieren.
Es hat sich vielmehr gezeigt, daß eine Dispersion des Schmierstoffs, der hochdisperse Kieselsäure,
wobei 2 bis 10%, insbesondere 5 bis 10%, bezogen auf
die fertige Dispersion, angewandt werden, als Dispergierhilfsmittel zugesetzt wird, eine bedeutende Verbesserung
bringt. Dadurch wird eine homogene, gut haftende Dispersion erhalten. Der Anteil des Schmierstoffs
in der wäßrigen Dispersion kann K) bis 70, insbesondere 40 bis 60% betragen.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern:
Es wurde ein Hochtemperaturschmierstoff gemischt, der 90 Teile eines Alkali-Phosphat-Borat-Schmelzproduktes,
bestehend aus
46,6 Gewichtsprozent P2O5,
20.6 Gewichtsprozent Na2O,
12,7 Gewichtsprozent K2O und
20,1 Gewichtsprozent B2O3
20,1 Gewichtsprozent B2O3
und 10 Teile CaF2 enthält.
Das Alkali-Phosphat-Borat-Schmelzprodukt hatte einen Schmelzbereich von 500 bis 6000C. Dieser
Hochtemperaturschmierstoff, der in feinpulvriger Form vorlag, wurde zum Strangpressen von Stahl
St 45 verwendet, indem er als Pulver auf den etwa 1100°C heißen Stahlblock aufgepudert und in Form
einer 50%igen wäßrigen Dispersion auf die Matrize gepinselt wurde. Auf einer hydraulischen Strangpresse
wurden Stahlblöcke von 540 mm Länge und 230 mm Durchmesser zu Rohrluppen der Abmessung
94,5 · 7,25 mm verpreßt. Die Standzeit einer Matrize betrug 43 Rohre.
Ein Hochtemperaturschmierstoff wurde hergestellt, indem man 85 Teilen eines Schmelzproduktes, bestehend
aus
58,4 Gewichtsprozent P2O5,
18,3 Gewichtsprozent Na2O,
18,3 Gewichtsprozent Na2O,
8.6 Gewichtsprozent K2O.
9,0 Gewichtsprozent B2O3 und
9,0 Gewichtsprozent B2O3 und
5.7 Gewichtsprozent Al2O3,
35
35
15 Teile NaF zumischt.
Der Schmelzbereich des Schmelzprodukts wurde durch das NaF von 540 bis 950 C auf 520 bis 780C
erniedrigt. Der gemahlene Hochtemperaturschmierstoff hatte einen Feinanteil von 98%
<40 μ. Zum Strangpressen von Stahl St 35 wurde der Hochtemperaturschmierstoff
als 50%ige wäßrige Dispersion auf den etwa HOO3C heißen Stahlblock gesprüht und auf
die Matrize aufgepinselt. Wie im Beispiel 1 wurden Stahlblöcke von 400 mm Länge und 200 mm Durchmesser
zu dünnwandigen Rohrluppen der Abmessung 89 · 4,5 mm verpreßt. Die Standzeit einer Matrize lag
bei 40 Rohren.
Ein Hochtemperaturschmierstoff wurde hergestellt, indem man 90 Teile eines Schmelzprodukts, bestehend
aus
55,6 Gewichtsprozent P2O5,
13,0 Gewichtsprozent Na2O,
9,1 Gewichtsprozent K2O,
15,6 Gewichtsprozent B2O3 und
6,7 Gewichtsprozent Al2O3,
13,0 Gewichtsprozent Na2O,
9,1 Gewichtsprozent K2O,
15,6 Gewichtsprozent B2O3 und
6,7 Gewichtsprozent Al2O3,
mit 10 Teilen ZnS versetzte.
Der Schmelzbereich der feinpulvtigen Mischung lag bei 600 bis 1050 C. Dieser K,ochtemperatur-Schmierstoff
wurde zum Strangpressen; von Stahl St 35 auf den etwa 1100'C heißen Block gepudert und in
Form einer 60%igen wäßrigen Dispersion auf die Matrize gesprüht. Bei Block- und Rohrabmessungen
wie in Beispiel 1 betrug die Standzeit einer Matrize 62 Rohre.
Es wurde ein Hochtemperaturschmierstoff hergestellt, bei dem 92 "Teilen eines Schmelzproduktes,
welches aus
59,6 Gewichtsprozent P2O5,
17,5 Gewichtsprozent Na2O,
7,8 Gewichtsprozent K2O und 15,1 Gewichtsprozent B2O3
bestand, 8 Teil; Graphit zugemischt wurden.
Der Schmelzbereich des Schmelzprodukts lag bei 550 bis 650' C. Die gemahlene Mischung hatte einen
Feinanteil von 85% <40 μ. Zum Strangpressen von Stahlrohren der Qualität St 55 wurde der Hochtemperaturschmierstoff
in Form einer 45%igen wäßrigen Dispersion sowohl auf die etwa 110O0C heißen Stahlblöcke
als auch auf die Matrize gesprüht.
Stahlblöcke von 480 mm Länge und 230 mm Durchmesser wurden zu Rohrluppen der Abmessung
60,3 · 8 mm verpreßt. Die Standzeit einer Matrize lag bei 45 Rohren. 2j
Zu einem Hochtemperaturschmierstoff wurden 90 Teile eines Phosphat-Borat-Schmelzprodukts, das
55,4 Gewichtsprozent P2O5,
18,2 Gewichtsprozent Na2O,
7,2 Gewichtsprozent K2O,
12,1 Gewichtsprozent B2O3 und
7,1 Gewichtsprozent Ai2O3
enthielt, und 10 Teile NaF gemischt.
Der Schmelzbereich des Schnelzprodukts lag zwischen 580 und 960 C. Durch den Zusatz von NaF
wurde dieser Bereich auf 530 bis
OVJLl V, ......^ o_. _ _
Schmierstoff hatte eine Körnung von Stahl St
1100 C heilsen diock um»«·»· —
.
aus Schmelzprodukt und NaF bestehenden wäßrigen
MischunT 5 Gewichtsteile hochdisperser Kieselsaure
Tufemer hydraulischen Strangpresse wurden Stahlblöcke
deicher Abmessungen, wie im Beispiel 3 bereks
erwännt, verpreßt. Die Standzeit einer Matnze
betrug 48 Rohre.
Es wurde ein Hochtemperaturschmierstoff aus 85 Teilen eines Schmelzprodukts, das
58,4 Gewichtsprozent P2O5,
18,3 Gewichtsprozent Na2O,
18,3 Gewichtsprozent Na2O,
8.6 Gewichtsprozent K2O,
9,0 Gewichtsprozent B2O3,
9,0 Gewichtsprozent B2O3,
5.7 Gewichtsprozent Al2O3
enthält und 15 Gewichtsteilen ZnS gemischt. e Der 'Schmelzbereich des Hochtemperaturschm.er-
- ch von 550 bis 750 C.
Hochtemperaturschmierstoff hatte
"oT 5
^tATd*"ocTrne 5ner Stoßbankanlage
Zum ^mi5Ie"u 75rc heißen Dorne mit einer
Dispel™ defnochtemperaturschmierstoffs
Äem Verformungsfaktor von 22 ir,der, RoI^nkalibern
der Stoßbank wurde eine ausgezeichnete
Haltbarkeit der Dornstangen festgestellt.
Claims (5)
1. Hochtemperaturschmierstoff für die Warm- verwendeten Matrizen bereits nach wenigen Pressunverformung
von Metallen, dadurch ge- 5 gen ausgetauscht werden, da die Maßgenauigkeit der
kennzeichnet, daß er aus einem Schmelz- gepreßten Rohre infolge des Verschleißes der Matrizen
produkt von Phosphaten und Boraten der Alkali- nicht mehr gewährleistet ist.
metalle und gegebenenfalls des Zinks und/oder Alu- Es hat aus wirtschaftlichen Gründen nicht an Überminiums
und einem Zusatz von Zinksulfid, CaI- legungen gefehlt, als Schmierstoffe für die Warmumciumfluorid,
Natriumfluorid, Graphit oder Ge- ic formung von Metallen relativ billige Rohstoffe zu vermischen
davon besteht. wenden, so hat man z. B. billige Rohstoffe aus dem
2. Hochtemperaturschmierstoff für die Warm- Mineralbereich verwendet, die entweder in ihrer urverformung
von Metallen nach Anspruch 1, da- sprünglichen Form durch Zerkleinern oder nach Sindurch
gekennzeichnet, daß er terungs- oder Schmelzprozessen eingesetzt wurden.
15 Man hat außerdem anorganische Zusätze beigemischt,
a) aus einem Schmelzprodukt mit der Zusam- wje z B Natriumcarbonat, Natriumborat, Calciummensetzung
fluorid, eisenhaltige Silikate, Calciumoxyd oder Magne-30 bis 60 Gewichtsprozent P2C)6, tit, oder Natriumchlorid, Eisen-, Aluminium- oder
10 bis 35 Gewichtsprozent Alkalioxyd, K jpferoxyd.
5 bis 25 Gewichtsprozent B2C)3, 20 Außerdem ist die Verwendung von Schmierstoffen,
0 bis 25 Gewichtsprozent Zn(D, die hauptsächlich aus Graphit bestehen, für die Warm-
0 bis 25 Gewichtsprozent Al2O3 und Umformungsprozesse üblich, wobei jedoch infolge der
auftretenden Aufkohlung der metallischen Werkstoffe
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