DE2330806C3

DE2330806C3 - Schmiermittel für die spanlose Verformung von Metallen

Info

Publication number: DE2330806C3
Application number: DE19732330806
Authority: DE
Inventors: Hans Dieter 2050 Hamburg Graßhoff
Original assignee: Deutsche Texaco AG
Current assignee: Wintershall Dea Deutschland AG
Filing date: 1973-06-16
Publication date: 1976-07-01

Description

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch mit verschiedenen Emulgatoren und weiteren Zusätzen gekennzeichnet, daß es Neutralfett und/oder öl 15 sowie Ziehöle und Ziehfette.

sowie Seife enthält, wobei das Verhältnis Neutral- In der DT-AS 10 88 646 wird vorgeschlagen,

fett und/oder öl zur Seife etwa 2 bis 3:1 beträgt. Borsäure oder Borsäureverbindungen, welche rninde-

3. Schmiermittel nach Anspruch 1 oder 2, stens noch eine freie OH-Gruppe am Boratom ausdadurch gekennzeichnet, daß es als Neutralfett ein weisen, in äquimolarer Mischung mit natürlichen oder tierisches Fett, vorzugsweise Rindstalg, enthält. 20 synthetischen Harzen, die eine oder mehrere freie

4. Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, Carboxyl- und/oder Hydroxylgruppen besitzen, i_a dadurch gekennzeichnet, daß es eine Seife enthält, einem Mineralöl als Zichschmiermittel einzusetzen, deren Fettsäure oder Fettsäuregemisch durch Durch diese Mischung soll ein ein verbessertes Verseifung eines tierischen Fettes erhalten werden Druckaufnahmevermögen aufweisendes Ziehschmierist, wobei die jeweilige Fettsäure 10 bis 35 C-Atome, 35 mittel erhalten werden.

vorzugsweise 10 bis 25 C-Atome, aufweist. Der Erfindungsgegenstand, wie er in der DT-AS

5. Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 bis 4, 10 30 954 offenbart wird, ist ein Verfahren zur Hsrdadurch gekennzeichnet, daß es als Alkalimetall- stellung eines Hilfsmittels auf Seifenbasis für die salz einer Borsäure Alkalisalze der Heptoxotetra- Metallverformung. Nach diesem Verfahren soll ein borsäure, vorzugsweise Natrium- oder Kalium- 30 leichtes, granuliertes, nicht backendes Schmiermittel tetraborat, enthält. für die Schmierung von Metall vor dessen Verformung

6. Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 bis 5, erhalten werden, welches sich aus einer Fettsäure, Soda, dadurch gekennzeichnet, da£ es als pflanzliches öl NaCl, Eorax und Wasser zusammensetzt. Bei der Rüböl, Kokosöl oder Palmkernöl enthält. Beschreibung der Erfindung wird angegeben, daß ein

7. Verfahren zur Herstellung des Schmiermittels 35 schnelles Auflösen des Schmiermittels auf Grund seiner nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn- granulierten, porösen Beschaffenheit und seiner gerinzeichnet, daß man die Fettsäure oder ein Gemisch gen Teilchengröße nur durch Verwendung von Soda von Fettsäuren und Fett und/oder öl in einem und nicht durch Eingabe von NaOH, geschweige denn Kessel auf etwa 8O⁰C erhitzt, eine zur Seifenbildung durch Zugabe von Pottasche oder KOH erreicht ausreichende, aber keine zur Verseifung ausrei- 4° werden kann.

chende Menge Alkalihydroxid gelöst in einem Teil Aus dem Stand der Technik ist weiterhin die DT-PS Wasser der Mischung zuführt und nach erfolgter 8 50 051 bekannt, in welcher zur Herstellung hoch-Seifenbildung unter intensivem Rühren das rest- druckbeständiger, konsistenter Schmierfette bis zu liehe Wasser und das Borat einrührt. 2% Sulfate, Sulfite, Thiosulfate, Phosphate oder

45 Borate in die Hochdruckschmierfette eingearbeitet werden sollen. In der US-PS 31 25 523 wird vorgeschlagen, Wälzlagerschmierfette dadurch herzustellen, daß man ein Schmieröl auf Fettkonsistenz durch

Zugabe einer Hydroxyfettsäureseife, vorzugsweise

50 einer Lithiumseife, und etwa 0,1 bis 10 Gewichtsprozent Aminsalze bestimmter Konstitution von Diborsäuren bringt. Zu erwähnen ist schließlich die DT-OS 15 94 512. Als Erfindungsgegenstand wird hier die Herstellung eines Schmiermittels zur Erleichterung 55 der Kaltverformung metallischer Werkstücke genannt,

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mineralöl- wobei das Schmiermittel aus einem Gemisch fettsaurer freies, wasserlösliches, pastöses Schmiermittel, welches Salze und von Alkaliphosphat und/oder Alkalitetraneben einer in Wasser emulgierten Alkalimetallseife, borat besteht. Bei der Verwendung eines derartigen ein Neutralfett und ein Alkalimetallsalz einer Bor- Schmiermittels erfolgt der Auftrag einer wäßrigen säure enthält, für die spanlose Verformung von 60 Lösung auf das zu verformende Werkstück und Metallen. dasselbe muß voi dem Verformungsvorgang getrocknet

Bei der spanlosen Metallformung sind die für werden. Ferner ist ein Abwaschen, was sich häufig als den Tribologen wichtigsten Gebiete das Schmieden, schwierig erweist, der Seife vom Werkstück erforder-Walzen und Ziehen. Gemeinsam ist den für diese Hch.

Metallbearbeitungstechniken erforderlichen Schmier- 65 Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, bestoffen die Aufgabe gestellt, den Bearbeitungsvorgang stehende Vorurteile, wie sie beispielhaft in der zitierten zu erleichtern und zur Verbesserung der gefertigten DT-AS 10 30 954 zum Ausdruck kommen, zu überWerkstücke beizutragen. Beim Ziehen unterscheidet prüfen und die beispielsweise in der DT-OS 15 94 512

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genannte Arbeitsweise einfacher und damit auch wirl· ausreichenden Menge der vorgelegten Mischung,

'schaftlicher zu gestalten mit dem Ziel, verbesserte bestehend aus Neutralfett und/oder öl und Fettsäure,

Schmiermittel für die spanlose Verformung von zugegeben. KOH und NaOH haben sich als vorteilhaft

Metallen zu finden. ff,_r rfj_e Herstellung des Schmiermittels erwiesen, und

Die Lösung dieser Aufgabe gelang durch ein kon- 5 sie werden in einer für die Seifenbüdung ausreichenden,

sistentes Schmiermittel für die spanlose Verformung aber zur Verseifung des Fettes bzw. des Öls nicht

von Metallen, welches aus einem Neutralfett und/oder ausreichenden Menge eingesetzt,

einem pflanzlichen öl, einer Alkalimetallseife, Wasser Alkali metallsalze von Borsäuren sind erfindungs-

und einem Alkalimetallsalz einer Borsäure besteht, wesentlicher Bestandteil des Schmiermittels, da, wie sich

wobei das Schmiermittel mineralölfrei, wasserlöslich io bei der Prüfung der Schmiermittelansätze zeigt, ohne

und pastös ist. Zur Herstellung werden die folgenden diese Salze keine vorteilhaften Eigenschaften für die

Komponenten eingesetzt: Verwendung bei der Verformung von Metallen erzielen lassen. Die borsauren Salze, Borate, leiten sich

a) ein Neutralfett und/oder pflanzliches öl, von der Bor- und der m-Borsäure, sowie von wasser-

b) eine Fettsäure oder ein Gemisch von Fettsäuren ^{15 ärmeren} Formen ab. Die technisch wichtigsten Borate ....,,.,„,., ' leiten sich von der Heptoxotetraborsäure ab, und es

c) em Alkalimetallhydroxid, _{werden für das CT}ß_ndungsgemäße Schmiermittel be-

d) Wasser und vorzugt Alkalimetalltetraborate der allgemeinen For-

f) ein Alkalimetallsalz einer Borsäure !"^el ^⁰A™ψ ™° ^ei!¹ _t ^Me.^{taI1 de} _t ^r }' Hauptgruppe

' ^u ao des Periodischen Systems ist, eingesetzt.

Die Mengen der einzusetzenden Komponenten

Der fertige Schmiermittelansatz enthält werden durch die folgenden Bereiche bestimmt, in

Gewichtsprozent (bezogen auf den fertigen Ansatz): das Neutralfett oder pflanzliche Öl,
die Alkalimetallseife, _z5 Neutralfett oder Öl 20 bis 50

Wasser und Seifenanteil 10 bis 30

das Borat eines Alkalimetalle. „,,. ,

Borat 0,5bis 6

Unier »Neutralfette wird ein tierisches Fett ver- Wasser Rest

standen, welches von dem dem Ansatz zugesetzten 30

Alkalimetallhydroxid nicht verseift worden ist und Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung ist,

das als Talg im Handel erhältlich ist. Bevorzugt wird neben der Anwesenheit von Borat, das Verhältnis von

im erfindungsgemäßen Schmiermittel der Einsatz von Neutralfett und/oder öl zur Seife. Beste Ergebnisse

Rindstalg, welcher hauptsächlich aus mit Glycerin werden erzielt, wenn das Verhältnis Neutralfett und/

veresterter Palmitin-, Stearin-, öl- und Linolsäure 35 oder Öl/Seife bei etwa 2 bis 3:1 liegt,

besteht. Erfindungszugehörig ist auch die Maßnahme, Die Herstellung der Schmiermittel erfolgt dergestalt,

ein pflanzliches öl an Stelle des Neutralfettes oder daß man die Fettsäure und das Fett und/oder öl in

zusammen mit dem letzteren in den Schmiermittel- einem geeigneten Behälter vorlegt und auf etwa 8O⁰C

ansatz einzubringen. Als pflanzliche öle sind beispiels- erhitzt. Zur Seifenbildung gibt man dem Ansatz bei

weise öle vom Raps (Rüböl), Senf, Lein, Olive, 40 dieser Temperatur das Hydroxid gelöst in Wasser zu.

Sojabohne oder der Kokospalme verwendbar. Insbe- Nach Beenden der Seifenbüdung erfolgt bei intensiver

sondere Rüböl, Kokosöl oder Palmkernöl werden in Rührung die Zugabe des restlichen Wassers und des

das Schmiermittel eingearbeitet. Borates. Zur Prüfung des Schmiermittels erfolgte die

Unter »Fettsäure« werden alle Fettsäuren verstanden, Penetrationsmessung nach DIN 5i 804 und die Mes-

die sich auf bekanntem Wege aus dem Neutralfett 45 sung des Druckaufnahmevermögens nach DIN 51 350

oder den pflanzlichen ölen gewinnen lassen und im auf dem Vierkugelapparat.

Regelfall als ein Gemisch von beispielsweise die Die Versuche und die Prüfergebnisse sind in der

Zusammensetzung des Talgs bestimmenden Fettsäuren Tabelle I zusammengefaßt.

vorliegen. Diese Fettsäuren weisen 10 bis 35 C-Atome, Der Versuch A wurde ohne Boratzusatz durchgevorzugsweise 10 bis 25 C-Atome, auf. Das Gemisch 5° führt und diente ais ein Vergleichsversuch. Aus den der bei der Verseifung des Talgs erhaltenen Fettsäuren Ergebnissen der Versuche B bis D läßt sich das hohe wird ohne auf eine weitere Raffinierung abzielende Druckaufridhmevermögen der erfindungsgemäßen Behandlung, jedoch kann eine Härtung der Fettsäure Schmiermittel im Vergleich zum Versuch A entnehmen, durchgeführt werden, direkt zur Formulierung des Beim Tiefziehen liegt die Anzahl der einwandfrei, Schmiermittels eingesetzt. Es führt nicht aus dem 55 d. h. ohne Riefen, Risse usw., gefertigten Stücke bei Bereich der Erfindung heraus, wenn an Stelle eines Einsatz des Schmiermittels sehr hoch, während beim auf dem beschriebenen Wege erhaltenen Fettsäure- Drahtziehen ein stark verminderter Verschleiß des gemisches Fettsäuren, wie beispielsweise Stearin-, Zieheisens bzw. Drahtabriebs festgestellt wurde.
Palmitin-, Margarin-, Myristin-, öl- oder Linolsäure, Ein weiterer Vergleichsversuch wurde mit dem allein zur Verwendung gelangen. Man wird aber aus 6° Schmiermittel gemäß Beispiel 1 der DT-OS 15 94 512 Kostengründen in der Regel die in technischer Qualität und einem Schmiermittel nach der Erfindung beim käuflichen Säuren verwenden, wobei dann neben der Tiefziehen zylindrischer Abdeckhauben mit Mehrgewünschten Säure als Hauptbestandteil noch weitere, Schnittwerkzeugen durchgeführt. Die Bandmaterialkeinen Einfluß auf die Eigenschaften des erfindungs- stärke betrug 1,5 mm und war ein ST3-Blech gemäß gemäßen Schmiermittels ausübenden Bestandteile 65 DIN 17 006. Die Ergebnisse sind in der Tabelle II vorliegen können. wiedergegeben und zeigen, daß mit dem erfindungs-

Zur in-situ-Herstellung der Metallseife wird ein gemäßen Schmiermittel schneller, billiger und sauberer

Hydroxid eines Alkalimetalls in einer zur Seifenbüdung bei der Metallkaitverformung gearbeitet werderi karm.

r-

Tabelle I

	Versuch	R	C	Schmiermittel	D
	Λ			Erfindung
Ausgangsmatcrialien in kg		Talgfettsäure	Stearinsäure		Tranfettsäurc,
Fettsäure	Tranfettsäure,			gehärtet
	gehärtet	170	200	100
	180	Talg	Rüböl	Talg
Fctt/Öl	Talg	380	400	250
	400	KOH	NaOH	KOH
Hydroxid	KOH	35	29	21
	37	Na₂B₄O,	K₂B₄O₇	Na₈B₁₁O₇
Borat	_	20	20	50
		395	351	579
H₂O	383
Prüfergebnisse		200 mm/10	220 mm/10	240 mm/10
Penetration	180	1600N	1800N	2200N
Druckaufnahmevermögen (Gutkraft)	1200N
Tabelle II
Tiefziehen zylindrischer Abdeckhauben	Schmiermittel nach DT-OS 15 94 512	gemäß der
Arbeitsvorgänge	(Beispiel 1)

Auftragen des Schmiermittels

Trocknungszeit

Ziehen

Nachbehandlung (Reinigen)

Aussehen der Werkstücke Werkzeugslandzeit

mühevoll, da das Band zunächst entrollt und kontinuierlichdurch einTauchbad laufen muß

etwa 5 Minuten Trockenvorgang bei 100° C im Trockner

gleich

schwieriges Reinigen, nur mit Industriereinigung, wie z. B. P 3 bei erhöhter Temperatur

zuerst einwandfrei, allmähliches Auftragen von Schmiermittelrückständen

Werkzeuge mußten mehrfach während der Versuchszeit gereinigt werden

Schmiermittel wird direkt vor dem Ziehen kontinuierlich aufgewalzt

entfällt

gleich

normales Abbrausen mit Wasser

einwandfrei

keine Reinigung der Werkzeuge während der Versuchszeit

Claims

man tins Preß-, Rohr- Standen-, Stab- und Drahtziehen. Patentansprüche· Bc'm Preßziehen ist insbesondere das Tiefziehen von 1 Blechen von schmiertechnischem Interesse. Als Zjeh-

1. Schmiermittel für die spanlose Verformung mittel für das Tiefziehen wurden z. D. Seifenlösungen, von Metallen, bestehend aus 5 Η,Ο-löehche Ölemulsionen beiepieleweiee ma oder

ohne chemisch-aktiven Additiven, Trockenseifenfilme

20 bis 50 Gewichtsprozent Meutralfctt und/ und Phosphatüberzüge vorgeschlagen und eingesetzt. _oder öl Beim Rohr- und Stangenzichen dienen Ziehole, Seifen

10 bis'30 Gewichtsprozent Alkalimctallseife, oder Ziehfette als Schmiermittel. Beim Rohrziehen 0,5 bis 6 Gewichtsprozent Alkalimetallsalz 10 wird die Schmiermittelauswahl von der Vorbehandeiner Borsäure und - zu 100 % ergänzt - aus lung der Rohre beeinflußt, Die beim Drahtziehen zum W_asser Einsatz gelangenden Schmiermittel sind z. B. Tropken-

seifenverbindungen, Ziehmittellösungen als Emulsionen