DE2314415C3

DE2314415C3 - Schmiermittel für das Halbwarmschmieden, insbesondere von Stahl in Drahtform

Info

Publication number: DE2314415C3
Application number: DE2314415A
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Minami; Yoshimi Nakamura; Akito Shiina
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1972-03-22
Filing date: 1973-03-22
Publication date: 1978-07-27
Also published as: DE2314415A1; GB1424215A; DE2365822A1; DE2365822C3; DE2314415B2; DE2365822B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittel für das Halbwarmschmieden, insbesondere von Stahl in Drahtform, bestehend aus einer wäßrigen, öligen Dispersion, die durch luftloses Versprühen gegebenenfalls in Nebelform auf das angewärmte Werkstück und das Werkzeug aufgesprüht wird.

Die bekannten Schmiedeverfahren lassen sich in drei Gruppen einteilen, nämlich in Kaltschmiedeverfahren, Halbwarmschmiedeverfahren und Warmschmiedeverfahren. In allen drei Verfahrenskategorien werden eigene Schmiermittel und eigene Schmiermethoden angewendet, die im allgemeinen aus den weiter unten angegebenen Gründen nicht gegeneinander austauschbar sind.

Beim Warmschmieden, das (für Stahl) bei Temperaturen oberhalb 800° C durchgeführt wird, braucht auf das zu schmiedende Material wegen der hohen Temperatur, die es besitzt, kein Schmiermittel aufgebracht zu werden. Dagegen cnuß auf das Werkzeug ein Schmiermittel aufgebracht werden, um dis-.es zu kühlen. Zu diesem Zweck werden die beim Warmschmieden verwendeten Schmiermittel in der Re*pl mit Wasser in einem Verhältnis von 1 :30 verdünnt

Dagegen ist beim Kaltschmieden, das bei Temperaturen unterhalb 450°C (für Stahl) durchgeführt wird, die Verwendung eines Schmiermittels für die Werkzeuge nicht erforderlich, wohl aber muß auf das zu schmiedende Werkstück ein Schmiermittel aufgebracht werden. Im allgemeinen wird dafür Zinkphosphorsäure verwendet

Beim Halbwarmschmieden, insbesondere von Stahl in Drahtform, das in der Regel bei Temperaturen zwischen 450 und 800⁰C durchgeführt wird, muß ein Schmiermittel verwendet werden, das nicht nur auf das Werkzeug, sondern auch auf das zu schmiedende Werkstück aufgebracht wird. Durch das verwendete Schmiermittel wird das Werkstück gekühlt, ohne daß dadurch die Temperatur des zu schmiedenden Werkstückes übermäßig stark herabgesetzt wird. Da die Temperatur beim Halbwarmschmieden niedriger ist als beim Warmschmieden, ist eine Abkühlung des Werkzeugs in dem Ausmaße wie beim Warmschmieden nicht erforderlich. Es genügt daher, wenn der Anteil des dem öligen Schmiermittel beigemischten Wassers das 5- bis 20fache der Schmiermittelmenge beträgt, um eine ausreichende Kühlung des Werkzeugs zu erzielen. Da jedoch wegen der niedrigeren Temperatur das Werkstück bedeutend schwieriger zu schmieden ist als nach dem Warmschmiedeverfahren, muß ein Schmiermittel auch auf das Werkstück aufgebracht werden. Wenn nun der Anteil des Wassers des beim Halbwarmschmieden verwendeten Schmiermittels zu hoch ist, wird die Temperatur des zu schmiedenden Werkstückes zu niedrig, so daß die Bearbeitung noch schwieriger wird und die Schmierwirkung unzureichend ist, während dann, wenn der Wasseranteil zu gering ist, eine Rauchbildung auftritt, die ebenfalls die Bearbeitung erschwert und die Gefahr einer Entzündung oder Verbrennung mit sich bringt Aus den nachstehend angegebenen Gründen ist es daher nicht möglich, die beim Warmschmieden oder Kaltschmieden verwendeten Schmiermittel auch beim Halbwarmschmieden einzusetzen.

Wird ein Werkstück bei einer Temperatur unterhalb 300°C geschmiedet, dann können ölige Materialien, z. B. öle. Fette oder Schmierfette, als Schmiermittel verwendet werden. Diese Materialien lassen sich nach Beendigung des Schmiedens leicht von dem Werkstück entfernen. Wird jedoch das Schmieden bei einer Temperatur oberhalb 300° C, insbesondere bei einer Temperatur von mehr als 450° C, durchgeführt, dann geht bei dieser hohen Temperatur das Schmiervermögen des öligen Schmiermittels praktisch verloren. In solchen Fällen wird dann häufig Graphit oder Molybdändisulfid als Schmiermittel verwendet Dabei wird die Oberfläche des Werkstückes mit einem Graphit- oder Molybdändisulfid-Film überzogen, der sich jedoch nach dem Schmieden nur schwer wieder entfernen läßt Um einen solchen Überzug oder Zunder von der Oberfläche des Werkstückes zu entfernen, muß eine sehr starke Säure verwendet werden, welche die Oberfläche des Werkstückes nach der Entzunderung vergröbert, worunter dje präzise Dimensionierung des Werkstückes leidet Außerdem sind diese Maßnahmen außerordentlich zeitraubend, und bei Verwendung von Graphit oder Molybdändisulfid wird dieses während des Schmiedens häufig in die Schmiedeform eingebrannt, so daß diese Form frühzeitig ersetzt werden muß.

In der Zeitschrift »Draht-Welt Düsseldorf«, 57,1971, Nr. 11, Seiten 546 bis 547, ist beispielsweise ein Schmiermittel beschrieben, das neben 01, Mineralölen oder Harzen als Zusatz kolloidales Graphit enthält Aus der Zeitschrift »Werkstattstechnik und Maschinenbau«, Heft 4/1956, Seiten 196 bis 199, ist ein Schmiermittel bekannt, das unter Verwendung einer Luftsprühpistole aufgebracht wird. In der US-Patentscju ift 28 21 016 ist ein Schmiermittel beschrieben, das kolloidale Graphitteilchen enthält Dieses Schmiermittel wird mittels einer Ölpumpe unter einem Druck von 5,6 kg/cm² dem Werkstück zugeführt In der Zeitschrift »Industrie-Anzeiger«, 93. Jahrgang, Nr. 84 vom 8.10.1971, Seite 2089, ist eine Schmiermittelsuspension beschrieben, die aus einem anorganischen Pulver (Molybdändisulfid) besteht, das in Wasser in einem Verhältnis von 1 :10 bis 1 :25 dispergiert ist Dieses Schmiermittel wird zur Kühlung auf das Werkzeug aufgesprüht, ohne daß dabei eine Vernebelung auftritt In der Nr. 30 der gleichen Zeitschrift ist auf Seite 2312 zwar von der Verwendung eines wasserlöslichen Syntheseöls beim Warmschmieden die Rede, dieses Syntheseö! dient jedoch nur als Träger für das eigentliche Schmiermittel, das anorganische Pulver, das diesem zugesetzt wird. In der Literaturstelle »Werkstatt und Betrieb«, 104 (1971), 10, Seite 753, ist in dem Abschnitt »Schmieden bei mittleren Temperaturen«, worunter Temperaturen zwischen 425 und 650° C zu versehen sind, angegeben, daß beim Halbwarmschmieden Seifen und andere anorganische Schmierstoffe, wie sie beim Kaltschmieden verwendet werden können, versagen und nur noch anorganische Stoffe in Pulverform, die in Form einer Suspension aufgebracht werden, als Schmiermittel verwendet werden können (z. B. Graphit, Molybdändisulfid, Wolframsulfid u. dgl.). In der US-Patentschrift 36 05 473 ist

zwar von der Verwendung von Schmiermitteln die Rede, die von Feststorfanteilen frei sind, diese werden jedoch zum Walzen und nicht zum Halbwarmschmieden verwendet, und außerdem ist die darin enthaltene Ölkonzentration wesentlich geringer (um den Faktor 10² bis 10³) als im Falle der vorliegenden Erfindung. In dieser Patentschrift wird ferner darauf hingewiesen, daß schon bei diesen geringen ölkonzentrationen eine zu starke Schmierwirkung erzielt wird, d, h, es wird von der Anwendung höherer ölanteile in dem Schmiermittel abgeraten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Schmiermittel anzugeben, das für das Halbwarmschmieden, insbesondere von Stahl in Drahtform, verwendet werden kann und bei dem die vorstehend geschilderten Probleme nicht auftreten, d. h. bei dem keine Rauchbildung und keine Bildung von giftigen und feuergefährlichen Gasen auftritt und sich das Werkstück nach dem Halbwarmschmieden sehr leicht reinigen läßt, ohne daß dabei der Oberflächenzustand des Werkstücks beeinträchtigt wird.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Schmiermittel keine festen Schmiermittelanteile aufweist

Die Wirkung der damit beanspruchten Maßnahmen besteht darin, daß es möglich ist, Werkstücke einwandfrei halbwarm zu schmieden, ohne daß eine langwierige Nachbehandlung zur Reinigung der geschmiedeten Werkstücke erforderlich ist Bei Verwendung dieses Schmiermittels tritt beim Halbwarmschmieden keine unerwünschte Rauch- und Gasbildung auf, das Schmiermittel läßt sich leicht und gleichmäßig auf das zu schmiedende Werkstück und auf das Werkzeug aufbringen und leicht wieder davon entfernen und zurückgewinnen. Durch den gleichmäßigen Auftrag des erfindungsgemäßen Schmiermittels, der durch luftloses Aufsprühen des Schmiermittels begünstigt wird, ist die Erzielung eines gleichmäßigen Schmiermittelfilms auf dem Werkstück und dem Werkzeug möglich, der ein Festfressen zwischen Werkzeug und Werkstück oder eine Rißbildung zuverlässig verhindert So sind die beim Halbwarmstauchen angewendeten Preßdruckc bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels um etwa 5 Tonnen niedriger als bei Verwendung bekannter Schmiermittel, die dispergierten Graphit enthalten.

Außerdem werden Vorteile beim Rückwärtsfließpressen erzielt, weil die Oberflächenrauhigkeit bei etwa gleichem Preßdruck bedeutend geringer ist Durch das luftlose Aufsprühen des erfindungsgemäßen Schmiermittels ist es außerdem möglich, die Bearbeitung des Werkstücks bei wesentlich höheren Temperaturen durchzuführen, ohne daß übermäßig hohe Preßdrucke auftreten, d.h. ohne daß das Schmiervermögen des erfindungsgemäßen Schmiermittels dadurch beeinträchtigt wird (vgl in diesem Zusammenhang die Literaturstelle »Draht-Fachzeitschrift«, 12/1974, Seiten 694-697).

Das erfindungsgemäße Schmiermittel besteht zweckmäßig aus Ölen, Fetten, Mineralölen und/oder Polyäthylenglykol, die vorzugsweise mehr als 30% des Schmiermittels ausmachen. Es kann zweckmäßig mehr als 50% Polyäthylenglykol und außerdem noch andere organische und anorganische Zusätze, wie Phosphate, Polyacrylsäure, Kaliumhydroxid u. dgl. enthalten.

Als ölige Bestandteile kommen für das erfindungsgemäße Schmiermittel in erster Linie solche in Betracht, die normalerweise beim Halbwarmschmieden verwendet werden, z. B. öle, Fette, Mineralöle und wasserlösliche harzartige synthetische Schmierstoffe, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können. Außer diesen Hauptkomponenten, die vorzugsweise mehr air 30% des erfindungsgemäßen Schmiermittels ausmachen, kann das Schmiermittel noch die vorstehend genannten Zusätze sowie Zusätze zur Regulierung seiner Viskosität enthalten. Nachfolgend sind zwei Beispiele für eine praktisch verwendbare Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Schmiermittels angegeben:

a) Schmiermittel auf Basis von ölen. Fetten und Mineralölen:

■5	Sulfide von ölen und Fetten	30%
	Öle und Fette	10%
	Asphalt	8%
	Anionenaktivator	12%
	Kationenaktivator	5%
2O	Rostschutzmittel	10%
	Mineralöle	30%
	Rest	5%
	b) Schmiermittel auf Basis von '	ivasserlö!
25	synthetischen Verbindungen:
	Polyäthylenglykol	70%
	Phosphat	5%
	Polyacrylsäure	5%
	Kaliumhydroxid	0,5%
	Rest	19,5%

Die erfindungsgemäßen Schmiermittel, welche beispielsweise die vorstehend angegebene Zusammensetzung haben können, werden mit Wasser, vorzugsweise in einem Verhältnis von 1 :5 bis 1 :20, gemischt oder darin gelöst und unter den oben angegebenen Bedingungen auf die Oberfläche des Werkstückes und des Werkzeugs luftlos aufgesprüht Ist die Schmiermittelmenge oder die Viskosität des Schmiermittels zu gering, dann wird keine ausreichende Schmierwirkung erzielt, während bei zu hoher Viskosität das Schmiermittel zum Festbrennen neigt, wenn es auf die Oberfläche eines Werkstückes oder eines damit in Berührung kommenden Werkzeugs aufgebracht wird.

Die Wirkung des in dem erfindungsgemäßen Schmiermittel enthaltenen Wassers ist dabei von großer Bedeutung. Das Wasser dient nicht nur als Verdünnungsmittel, sondern auch als Kühlmittel, welches das Anbrennen und Ankleben des Schmiermittels an den heißen, miteinander in Berührung stehenden Oberflächen verhindert.

Das erfindungsgemäße Schmiermittel wird gegebenenfalls in Form eines Nebels, zweckmäßig unter Verwendung einer Hochdruckdüse, unter Anwendung eines Sprühdruckes zwischen 50 und 150 kg/cm² auf die zu schmierenden Oberflächen luftfrei aufgesprüht. Dabei wird das Schmiermittel mittels komprimierter Luft in einer luftfreien Pumpe indirekt komprimiert, wobei jedoch darauf geachtet wird, daß keine Luft in dem aufgesprühten Nebel enthalten ist Das Aufsprühen kann während und/oder vor dem Halbwarmschmieden durchgeführt werden.

Es hat sich gezeigt, daß eine zufriedeniteiiende Schmierung beim Halbwarmschmieden unter Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels nur dann erzielbar ist, wenn die°es in Form eines Nebels luftfrei aufgesprüht wird.

Durch die luftlose Aufsnrühune des erfindnninicrprnä-

Ben Schmiermittels in Form eines Nebels ist eine gleichmäßige Zufuhr des Schmiermittels zu dem Werkstück und dem Werkzeug sowie eine gleichmäßige Verteilung desselben auf den zu schmierenden Oberflächen gewährleistet. Dabei tritt keine Phasentrennung auf, und es ist kein Einschluß von Luftblasen zu beobachten, so daß das erfindungsgemäße Schmiermittel nach Durchführung des Halbwarmschmiedeverfahrens ohne weiteres wieder zurückgewonnen werden kann.

Das erfindungsgemäße Schmiermittel haftet fest an den Oberflächen des Werkstückes und des Werkzeuges in Form eines dünnen Films, wodurch ein Festbrennen des Werkstückes verhindert wird und die Lebensdauer des Werkzeugs durch die Kühlwirkung des erfindungsgemäßen wäßrigen Schmiermittels verlängert wird.

Das erfindungsgemäße Schmiermittel hat gegenüber bekannten Schmiermitteln, die feste Bestandteile, wie Graphit, rvioiybdänsuifiu oder Woiiranisuifid, enthalten, den Vorteil, daß sein Wirkungsgrad, insbesondere im Bereich höherer Temperaturen, beispielsweise bei Temperaturen oberhalb 300⁰C, außerordentlich hoch ist. So ist es beispielsweise bekannt, daß ein warmgewalzter Draht schlecht verarbeitbar ist und daher nach dem Kaltschmiedeverfahren oder dem Halbwarmschmiedeverfahren bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen nicht in zufriedenstellender Weise verarbeitet werden kann, weil bei den bisher verwendeten öligen Schmiermitteln die Gefahr besteht, daß beim Schmieden Risse auftreten. Man hat daher bisher stets einen angelassenen oder weichgemachten Draht verwendet.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels ist es nun jedoch möglich, einen warmgewalzten Draht selbst bei Temperaturen oberhalb 450⁰C nach dem Halbwarmschmiedeverfahren unter einem Druck zu verarbeiten, wie er beim Schmieden eines angelassenen und weichgemachten Drahtes auftritt, wobei das Problem der Rißbildung überraschenderweise nicht in Erscheinung tritt. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels kann daher ein billiger, warmgewalzter Draht einem Halbwarmschmiedeverfahren unterworfen werden, ohne daß er vorher angelassen und weichgemacht werden muß. Durch das erfindungsgemäße Schmiermittel wird nicht nur die Verarbeitbarkeit eines solchen warmgewalzten Drahtes verbessert, sondern es wird auch die Funkenbildung an den Kontaktstellen zwischen den Elektroden und dem Draht beim Aufheizen des Drahtes durch elektrische Widers andsheizung vermieden. Diese Funkenbildung führt ni.nlich häufig zur Entstehung von unerwünschten Obe.*flächendefekten in Form von kleinen Löchern, die den Obcrflächenzustand der Endprodukte verschlechtern und häufig zu einer Rißbildung während der sich daran anschließenden Verarbeitung führen.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele anhand der Zeichnung näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des Halbwarmschmiedens unter Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels,

Fig.2 eine Seitenansicht des Halbwarmstauchabschnittes der Vorrichtung gemäß F i g. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig.3 eine Draufsicht auf den Halbwarmstauchteil der F i g. 2 in einem noch größeren Maßstabe, die

F i g. 4 und 5 graphische Darstellungen der Beziehung zwischen der Verarbeitungstemperatur und der Belastung eines angelassenen und weichgemachten Stahldrahtes bezüglich des Halbwarmschmiedens bei Verwendung bekannter Schmiermittel sowie bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels,

F i g. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Verarbeitungstemperatur und der Druckbelastung eines warmgewalzten Stahldrahtes und eines angelassenen und weichgemachten Stahldrahts, wobei beide Drähte unter Verwendung eines bekannten Schmiermittels sowie unter Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels verarbeitet worden sind,

ίο F i g. 7 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Verarbeitungstemperatur und der Verarbeitbarkeit ohne Rißbildung eines warmgewalzten Stahldrahtes sowie eines angelassenen und weichgemachten Stahldrahtes, wobei beide Drähte unter Verwendung eines bekannten Schmiermittels sowie unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Schmiermittels verarbeitet worden sind,

Fig.8 eine Seitenansicht eines Teils der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, die insbesondere zur Bearbeitung des Drahtes zum Zwecke der Verhinderung einer Funkenbildung geeignet ist, und

Fig.9 eine vergrößerte Ansicht des Teils A der F ig. 8.
Bei der Durchführung der nachstehend geschilderten Ausführungsformen hat der Stacheldraht die nachfolgend angegebene Zusammensetzung und wird unter Anwendung eines Halbwarmstauchverfahrens zu M 10-Schrauben verarbeitet:

C 0,27, Si 0,27, Mn 1,51, PO₁OlO, S 0,017.

Beispiel 1
(angelassener und weichgemachter Stahldraht)

Ein Stahldraht mit der oben angegebenen Zusammensetzung wird warmgewalzt und anschließend angelassen und weichgemacht. Unter Verwendung des Drahtes als Rohmaterial werden M 10-Schrauben unter Anwendung eines Halbwarmstauchverfahrens hergestellt.

Die Fig. 1 zeigt die zur Bearbeitung des Drahtes verwendete Vorrichtung. Der angelassene und weichgemachte Stahldraht 1 wird auf einen Spulenhalter 2 aufgesetzt und durch eine mechanische Entzunderungsvorrichtung 3 geführt, die Umlenkwalzen 4 und Bürstenwalzen 5 aufweist, um eine Entzunderung zu bewirken. Das an der Oberfläche des Drahtes haftende, Zunderpulver wird durch Luftdüsen 6 weggeblasen, die sich am Ausgang der mechanischen Entzunderungsvorrichtung befinden. Diese Entzunderung dient dazu, die Lebensdauer einer Ziehdüse 10 einer Drahtzieheinrichtung 7 zu verlängern. Der in der mechanischen Entzunderungseinrichtung entzunderte Draht wird der Drahtzieheinrichtung 7 zugeführt and durch ein Bad aus einem eine Funkenbildung verhindernden Schmiermittel geführt und dann durch die Ziehdüse 10 auf die gewünschte Abmessung gebracht

Der ausgezogene Draht wird auf die Trommel 16 aufgewickelt und dann durch eine Vielzahl von Führungswalzen 17 einer Begradigungseinrichtung 18 zugeführt, in welcher der Draht begradigt wird. Der begradigte Stahldraht wird dann einer elektrischen Widerstandsheizeinrichtung 19 zugeführt Da die Oberfläche des der elektrischen Widerstandsheizeinrichtung zugeführten Drahtes gleichmäßig mit einem Film aus einem erfindungsgemäßen harzartigen Schmiermittel mit einem guten elektrischen Leitvermögen, der bei dem vorangegangenen Ausziehverfahren

erzeugt worden ist, überzogen ist, wird eine Funkenbildung an den Kontaktstellen zwischen dem Draht mit den Elektroden 20 vollständig vermieden. Der in der elektrischen Wide.-Standsheizeinrichtung erhitzte Draht wird in eine Halbwarmstaucheinrichtung 22 eingeführt, in der eine Halbwarmstauchung durchgeführt wird.

Die Halbwarmstaucheinrichtung 22 wird in den Fig. ? 'snd 3 näher erläutert. Der Draht wird an einem Abschniit zwischen den zwei Elektroden 20 der elektrischen Widerstandsheizvorrichtung 19 erhitzt und mittels eines Transportwalzenpaares 21 der Halbwarmstaucheinrichtung 22 zugeführt. Das vordere Ende des Drahtes wird zuerst gegen ein Absperrorgan 23, das die Endposition des Drahtes festlegt, geführt, worauf ein Drahtstück mit einer vorher festgelegten Länge mittels eines Schneidwerkzeugs 24 abgeschnitten wird. Die Stücke werden in einem vorherbestimmten Maße halbwarmgestaucht, und zwar durch ein Hauptwerkdauer des Schneidewerkzeugs und der Stempel erheblich verlängert. Bei dem gewöhnlichen Schmieren durch Auftropfenlassen von bekannten Schmiermitteln wird die Schnittoberfläche des Drahtstückes nicht

S geschmiert, so daß die Lebensdauer der Stempel relativ kurz ist. Um die Hochdruckdüse 34-3 voll zur Wirkung kommen zu lassen, ist es günstig, diese Düse in einem Abstand von 300 mm oberhalb des Schneidewerkzeugs 24 unter einem Neigungswinkel zwischen 34 und 45°

ίο anzubringen. Der Sprühdruck sollte vorzugsweise relativ niedrig sein und zwischen 50 und 70 kg/cm² liegen. Eine Sicherheitsabdeckung 35 dient dazu, die Düsen gegen Verstellung zu schützen und ein Verblassen des Schmiermittelnebels zu verhindern, so daß dessen Wirkung erhöht wird. Die auf diese Weise unter Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels halbwarmgestauchten Werkstücke fallen auf eine Rutsche 36 und gelangen zu einer Schmiermittel-Rück-

7ρπσ 25, einen ersten Stemⁿe! 26 und einen zweiten "swinnun^scinrichtun¹⁷ 37, in der d?.s Schrniermitt?!

Stempel 26'.

Während dieses Halbwarmstauchverfahrens wird das erfindungsgemäße Schmiermittel auf die Oberflächen des Drahtes, die mit den Verarbeitungswerkzeugen in Berührung kommen, luftlos aufgesprüht. Das Schmiermittel wird von einem Bad 27 in einem Schmiermittelgefäß 28 mittels einer luftlosen Pumpe 29 in Aufwärtsrichtung gepumpt. Nachdem es unter einen relativ hohen Druck gesetzt worden ist, wird es durch die Filter 30 geschickt, um Verunreinigungen zu entfernen, und dann durch einen Hochdruckschlauch 31 einem Verteiler 32 zügel itet. In der gezeigten Ausführungsform wird das Schmiermittel durch den Verteiler 32 in drei Teile aufgeteilt. Ist jedoch die Staucheinrichtung größer, dann kann der Verteiler mehrere Verzweigungen besitzen. Jeder der entstandenen Schmiermittelteilströme wird durch einen Absperrhahn, durch welchen der Druck reguliert werden kann, geschickt und den Düsen 34-1 und 34-2 oder 34-3 zugeführt. Der Sprühdruck in den Hochdruckdüsen 34-1 bis 34-3 wird auf einen Wert zwischen 50 und 150 kg/cm², je nach dem Material sowie den Abmessungen des Drahtes, eingestellt.

Die Hochdruckdüse 34-1 dient hauptsächlich zum Kühlen und Schmieren des Hauptwerkzeugs sowie zum Wegblasen von Verunreinigungen von dem Hauptwerkzeug. Die Anordnung der Hochdruckdüse 34-1 richtet sich hauptsächlich nach der auf das Hauptwerkzeug und den Draht aufzubringenden Schmiermittelmenge sowie nach dem angewendeten Sprühdruck. Beispielsweise kann die Hochdruckdüse 34-1 vorzugsweise ungefähr 300 mm oberhalb des Hauptwerkzeugs 25 unter einem Neigungswinkel zwischen 35 und 45° angebracht sein. In diesem Falle ist ein relativ hoher Sprühdruck von 100 kg/cm² günstig. Die Hochdruckdüse 34-2 wird gewöhnlich nicht verwendet, sie kann jedoch die Hochdruckdüse 34-1 ersetzen oder diese Düse ergänzen, falls deren Leistung nachläßt Auch dann, wenn die Hochdruckdüse 34-1 aussetzt, wird auf diese Weise die Produktivität der Stauchvorrichtung voll aufrechterhalten. Die Hochdruckdüse 34-3 dient dazu, das Schmiermittel auf die Schnittoberfläche des Drahtmaterials sowie auf die Oberflächen der Stempel 26 und 26' aufzubringen, damit das Drahtstück auf allen seinen Oberflächen geschmiert wird und außerdem Verunreinigungen entfernt werden, die an den Oberflächen des Schneidewerkzeugs 24 und der Stempel 26 und 26' haften.

Durch das durch die Hochdruckdüse 34-3 aufgebrachte erfindungsgemäße Schmiermittel wird die Lebensabgetrennt wird. Da das zurückgewonnene Schmiermittel viele Verunreinigungen enthält, wird es mittels eines Filters 38 filtriert, bevor es erneut dem Schmiermittelbad 27 zugeleitet wird.

Bei Verwendung der in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung läßt sich der angelassene und weichgemachte Stahldräht zu M 10-Schrauben halbwarmschmieden, wobei die dabei erzielten Ergebnisse in den F i g. 4 und 5 wiedergegeben sind.
Die Fig.4 zeigt die Beziehung zwischen der Bearbeitungstemperatur und der Belastung beim Halbwarmschmieden bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels aus ölen, Fetten und Mineralölen unter Anwendung einer luftfreien Pumpe und unter Einhaltung eines Druckes von 100 kg/cm² einerseits sowie andererseits bei Verwendung eines bekannten Schmiermittels durch Auftropfenlassen desselben. Das Arbeitsverhältnis an dem Schraubenkopfteil beträgt 75,0%. Wie aus F i g. 4 hervorgeht, ist die Belastung bei einer Bearbeitungstemperatur unterhalb 250°C die gleiche wie bei Anwendung der bekannten Tropfmethode, jedoch nimmt sie bei einer Bearbeitungstemperatur oberhalb 300° C schnell ab, so daß ein glattes Halbwarmschmieden möglich ist, während bei der üblichen Tropfmethode die Druckbelastung zunimmt, und zwar infolge Brennens und Festklebens des bekannten Schmiermittels. Man hat bisher angenommen, daß Schmiermittel aus Ölen, Fetten und Mineralölen nur in einem Temperaturbereich bis zu 300° C verwendbar sind. Es wurde nun aber festgestellt, daß solche Schmiermittel bis zu einer Temperatur von 700 bis 800° C eingesetzt werden können.

Die Fig.5 zeigt die Beziehung zwischen der Bearbeitungstemperatur und der Belastung beim Halbwarmschmieden von M 10-Schrauben, wobei das Halbwarmschmieden zum einen unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Schmiermittels aus ölen, Fetten und Mineralölen durch Versprühen des Schmiermitteis unter einem Sprühdruck von 100 kg/cm² und zum andern unter Verwendung eines bekannten Graphitschmiermittels nach der üblichen Tropfmethode durchgeführt wurde. Wie aus der F i g. 5 hervorgeht war die Druck-Belastung niedriger als bei Anwendung der üblichen Methode; das machte über den ganzen Bearbeitungs-Temperaturbereich 4 bis 8 Tonnen aus, woraus hervorgeht, daß das erfindungsgemäße Schmiermittel dem bekannten Schmiermittel überlegen ist Wird ein aus ölen, Fetten oder Mineralölen oder wasserlöslichen harzartigen Schmiermitteln bestehen-

des erfindungsgemäßes Schmiermittel verwendet, dann lassen sich die Schmiermittel sehr leicht durch Abbeizen mit einer schwachen Säure entfernen, ohne daß dabei die Gefahr besteht, daß die Oberfläche der Produkte gröber wird als sie vorher war. Das bei Anwendung des s bisher üblichen Hochtemperatur-Stauchverfahrens verwendete Graphit oder Molybdändisulfid läßt sich dagegen nur sehr schwer entfernen.

Beispiel 2
(warmgewalzter Stahldraht)

IO

Der Stahldraht mit der oben angegebenen Zusammensetzung wird in warmgewalztem Zustand unter Anwendung eines Halbwarmstauchverfahrens sowie unter Einsatz der durch die Fi g. 1 bis 3 wiedergegebenen Vorrichtung zu M 10-Schrauben verarbeitet. Die F i g. 6 zeigt die Beziehung zwischen der Bearbeitungstemperatur und der Druck-Belastung in zwei Fällen, wobei es sich bei dem einen Fall um das Halbwarmschmieden des warmgewalzten Siahidrahies unier Verwendung eines erfindungsgemäßen Schmiermittels aus ölen, Fetten und Mineralölen, das unter einem Sprühdruck von 100 kg/cm² aufgebracht wird, handelt, während der andere Fall das Halbwarmschmieden eines angelassenen und erweichten Stahldrahtes unter Verwendung eines in üblicher Weise aufgetropften bekannten Schmiermittels betrifft. Das Arbeitsverhältnis an dem Schraubenkopfabschnitt beträgt 75,0%. Wie aus F i g. 6 hervorgeht, wird bei einer Bearbeitungstemperatur oberhalb 400⁰C beim Halbwarmschmieden der warmgewalzte Stahldraht bei einer Druck-Belastung verarbeitet, die der Druck-Belastung des angelassenen und erweichten Stahldrahtes, der unter Verwendung eines üblichen Schmiermittels verarbeitet worden ist, entspricht oder geringer als die Belastung ist. Daraus geht hervor, daß mit dem erfindungsgemäßen Schmiermittel ein glattes Halbwarmschmieden möglich ist.

Die F i g. 7 zeigt, daß bei der Durchführung des anhand der F i g. 6 beschriebenen Halbwarmschmiedeverfahrens keine Rißbildung auftritt. Beim Halbwarmschmieden unter Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels wird in einem Bearbeitungstemperaturbereich von 300 bis 400⁰C die Bearbeitbarkeit infolge der Blausprödigkeit des Stahls vermindert Da in diesem Bereich die Bearbeitbarkeit in der Größenordnung von 72,5% liegt und sich unterhalb des erwarteten Arbeitsverhältnisses (75%) des Schraubenkopfabschnitts befindet, besteht die Gefahr, daß Risse in dem Abschnitt des Schraubenkopfes auftreten. Erreicht jedoch die Bearbeitungstemperatur 450⁰C, dann wird die gute Verarbeitbarkeit schnell zurückgewonnen. Bei einer Bearbeitungstemperatur oberhalb 500⁰C erreicht die Bearbeitbarkeit ohne Rißbildung den Wert von 80%. In einem solch hohen Temperaturbereich ist keine Rißbildung festzustellen.

Beispiel 3
(Schmiermittel zur Verhinderung der Funkenbildung)

Ein angelassener und erweichter Stahldraht mit der oben angegebenen Zusammensetzung wird zuerst gebeizt und dann mit Kalk behandelt und anschließend der Bearbeitungskammer 8 zugeführt (F i g. 8 und 9). In der Bearbeitungskammer 8 wird der Draht mit dem erfindungsgemäßen Schmiermittel 9 überzogen und dann durch die Ziehdüse 10 zur Einstellung der gewünschten Dimensionen ausgezogen. Das erfindungsgemäße Schmiermittel 9 besteht aus 70% Polyäthylenglykol, 5% Phosphat, 5% einer Polyacrylsäure, 0,5% Kaliumhydroxyd und zum Rest aus Wasser. uic wuci 1 mi-lie UCS uuK.il uie £iv.iiuüsc ausgezogener; Drahtes ist gleichmäßig mit einem Film 11 aus dem erfindungsgemäßen Schmiermittel mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit überzogen.

Das erfindungsgemäße Schmiermittel wird in einem Gefäß 12 gelagert und durch eine Umlaufpumpe 13 der Bearbeitungskammer 8 zugeführt, von welcher es über eine Umkehrleitung 14 erneut dem Gefäß 12 zugeleitet wird. Da das Schmiermittel, das aus der Bearbeitungskammer 8 kommt, Verunreinigungen enthält, wird es mittels eines Filters 15 filtriert. Der ausgezogene Draht wird auf die Trommel 16 aufgewickelt, um eine Vielzahl von Führungswalzen 17 herumgeführt und dann der Begradigungseinrichtung 18 zugeführt. Der begradigte Stahldraht wird dann durch die elektrische Widerstandsheizeinrichtung 19 geleitet.

Bei dem in dieser Einrichtung durchgeführten elektrischen Widerstandsheizen wird eine Funkenbildung an den Elektroden 20 dadurch vermieden, daß der Draht · mit dem Film mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit überzogen wird. Der durch das elektrische Widerstandsheizen erhitzte Draht wird der Stauchvorrichtung 22 zugeführt und dort halbwarmgestat/cht. Der Schmtermittelfilm, der im wesentlichen aus Polyäthylenglykol besteht, verhindert auch ein Rosten des Drahtes und läßt sich leicht durch Waschen mit einem Entfettungsmittel, beispielsweise einer schwachen Säure, zum Beispiel einer 10%igen wäßrigen Chlorwasserstoffsäure und/oder Salpetersäure, von der Oberfläche der fertigen Produkte entfernen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch;

Schmiermittel for das Halbwarmschmieden, insbesondere von Stahl in Drahtform, bestehend aus einer wäßrigen, öligen Dispersion, die durch luftloses Versprühen gegebenenfalls in Nebelform auf das angewärmte Werkstück und das Werkzeug aufgesprüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß es keine festen Schmiermittelanteile aufweist _xo