DE961611C - Schmierverfahren beim Strangpressen von insbesondere schwer verpressbaren Metallen, einschliesslich Stahl - Google Patents

Description

Das Strangpressen von leicht verformbaren Metallen, wie Kupfer- und Aluminiumlegierungen, in heißem Zustand bietet keine Schwierigkeiten. Das Strangpressen von schwer verformbaren Metallen, wie Stahl, läßt sich bisher nur auf Kosten sehr rascher Abnutzung der Werkzeuge, insbesondere der Matrizen, und nur mit sehr hohen Preßdrücken bewerkstelligen. Die dabei auftretenden Schwierigkeiten rühren von der Erhitzung der Matrizen sowie von der Reibung her, die zwischen

dem Preßblock und dem Zylindermantel der Strangpresse und gegebenenfalls auch zwischen dem Stempel der Strangpresse und dem Zylindermantel auftritt. Dabei bringt das nur mit großem Energieaufwand mögliche Strangpressen auch Mängel an dem gepreßten Erzeugnis mit sich. Der Energieaufwand zur Überwindung der Reibung des gepreßten Metalls an den Werkzeugen kann bei schwer verformbaren Metallen größer sein als der Energieaufwand, der zur Verformung des Metalls

ohne Reibung erforderlich wäre. Die Werkzeuge, insbesondere die Matrize, leiden durch die hohe Beanspruchung und müssen sehr häufig ausgebessert oder ersetzt werden.

Es ist versucht worden, zur Abhilfe dieser Übelstände ein Schmiermittel zwischen den Preßblock und die Preßwerkzeuge einzubringen. Verwendet man dabei öl, gegebenenfalls mit Graphit oder Teer, Talkum oder Kreide gemischt, so ist die ίο Schmierwirkung unzureichend. Es ist auch bekannt, ein Schmiermittel, das bei gewöhnlicher Temperatur fest ist, z. B. eine Schlacke, in der Form als Schmiermittel beim Strangpressen zu verwenden, daß der Stoff in flüssigem bzw. geschmolzenetn Zustand durch einen engen Kanal zwischen Preßblock und Matrize mit so hohem Druck eingeführt wird, daß das zu verformende Metall in den Schmiermittelkanal nicht eindringen kann. In der Praxis hat sich diese Art von Schmierung nicht als brauchbar erwiesen. Mit den beim Warmpressen angewendeten Pfeßdrücken von 5000 bis 10 000 kg/cm² würde es praktisch zu "große Schwierigkeiten mit sich bringen, eine geschmolzene Schlacke unter dem notwendigen hohen Druck in flüssigem Zustand einzuführen und zu verhindern, daß der Schmiermittelkanal sich verstopft. Verwendet man aber Öl und Graphit oder Borax bei diesem bekannten Schmierverfahren, so ist wiederum die Schmierwirkung für schwer verformbare Metalle nicht ausreichend, jedenfalls nicht für die Schmierung zwischen Matrize und Metallblock.

Für Ziehvorgänge beim Drahtziehen und zur Verformung von Blechen sind einerseits zur Verhinderung einer Oxydation des Werkstückes, andererseits zur Schmierung der Werkstückoberfläche auch schon Salze, wie Natriumcarbonat, Bariumchlorid und Alkaliazetate od. dgl., vorgeschlagen worden, die bei dem Ziehvorgang schmelzen sollen. Für Warmpreßvorgänge ist außerdem die Verwendung von Oxalaten als Mittel zur Verhinderung der Desoxydation und gleichzeitig zur Schmierung bekannt.

In allen diesen Fällen handelt es sich um Salze, die einen ganz bestimmten Schmelzpunkt haben und bei der Warmverformung des Metalls sofort in den flüssigen Zustand übergehen, ohne über einen ausgedehnten Temperaturbereich erst zähflüssig zu sein. Versuche haben gezeigt, daß derartige Salze beim Warmpressen von schwer verformbaren Metallen mittels Strangpressen praktisch überhaupt keine nennenswerte Schmierwirkung am Vorderende des Metallblockes und an der Matrize ausüben und daß die Vorgänge beim Ziehen von Draht od. dgl., wo solche Salze mit genau bestimmtem Schmelzpunkt empfohlen werden, ganz anders ablaufen als beim Strangpressen. Beim Strangpressen ergibt sich eine gewisse Schmierwirkung bei der Verwendung solcher Salze nur zwischen dem Metallblock und dem Zylindermantel. Damit werden aber die großen Reibungswiderstände am Vorderende des Metallblockes und an der Matrize, welche die eingangs geschilderten Übelstände beim Strangpressen von schwer verformbaren Metallen hervorrufen, nicht beseitigt.

Die Erfindung bezweckt die Behebung dieser Ubelstände beim Strangpressen von insbesondere schwer verpreßbaren Metallen, einschließlich Stahl, und geht dabei von dem bekannten Schmierverfahren aus, bei dem ein Schmierstoff zwischen den Berührungsflächen von Werkstoff und Werkzeugen verwendet wird, der nach Art des Glases keinen bestimmten Schmelzpunkt hat und im Preßtemperaturbereich zähflüssig ist. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, bei denen, wie vorstehend ausgeführt, der Schmierstoff, z. B. eine Schlacke oder Borax, unter hohem Druck in flüssigem Zustand eingeführt wird, wird gemäß der Erfindung der Schmierstoff in Form einer nach Maßgabe ihrer Dicke nach und nach abschmelzenden Platte oder in einer entsprechenden, nach und nach abschmelzenden Stückform vor Beginn des Pressens eingebracht, und zwar zwischen Matrize und Preßblock oder auch zwischen allen seinen Berührungsflächen mit den Werkzeugen.

Der Schmiervorgang vollzieht sich dann in neuartiger Weise so, daß bis zum Ende des Warmpreßvorgangs jeweils nur die dem Metallblock gegenüberliegende Seite der Schmierschicht schmilzt und zähflüssig wird, während die an der Matrize anliegende Seite dieser Schicht im wesentlichen noch fest bleibt.

Bei einem Verfahren zum Herstellen von Gußeisen oder Stahl ist es bekannt, das Schmieden, Hämmern oder Ziehen der heißen Blöcke dadurch zu erleichtern, daß ein feinteiliger Stoff, insbesondere ein Silicatpulver, mittels eines z. B. gasförmigen, strömenden Mediums oder Wasser der Oberfläche des Blocks zugeführt wird, um dessen Oberflächenoxydation herabzusetzen und eine Schutzschicht gegen weitere Oxydation zu bilden. Dabei können solche Stoffe in dieser Weise auch dem Innern erhitzter Stahlrohre zugeführt werden und sollen die Reibung zwischen dem Ziehdorn und dem Werkstück beim Ziehen herabsetzen. Die in einem Gas- oder Flüssigkeitsstrom zugeführten feinen Stoffe wirken dabei selbst nicht unmittelbar als durch einen Schmelzvorgang gebildeter Schmierstoff, sondern die Reibung wird allenfalls erst in zweiter Linie durch die Bildung der Schutzschicht etwas herabgesetzt. Diese Maßnahme läßt sich vom Ziehen od. dgl. nicht mit Erfolg auf die ganz andersartigen Vorgänge beim Strangpressen übertragen und legt auch das erfindungsgemäße Schmierverfahren für das Strangpressen nicht nahe, weil es bei diesem Verfahren auf die Einbringung einer nach und nach abschmelzenden Schmierstoffschicht in Stückform vor Beginn des Strangpressens ankommt.

Körper, die gemäß der Erfindung als Schmier-Stoffschicht in Stückform zu verwenden, sind, haben geringe Wärmeleitfähigkeit und können insbesondere ein Glas, z. B. Fensterglas, sogenanntes Neutralglas, sein. Man kann unter anderem auch natürliche oder synthetische Schlacken, die die gewünschten Eigenschaften besitzen, verwenden.

Die zwischen Matrize und Preßblock eingebrachte Schmierstoffschicht kann in Form einer Platte oder kleiner Stücke eingeführt werden.

Die Menge des zu verwendenden Stoffes ist um so größer zu wählen, je größer die Länge des beim Strangpressen herzustellenden Erzeugnisses sein soll. Verwendet man das Schmiermittel in Form einer Platte oder in Stückform, so soll die Dicke dieser Platte bzw. der Stückform um so größer

ίο sein, je länger das zu pressende Werkstück nach dem Pressen ist, d. h., die Dicke soll von der Länge dieses Werkstückes nach dem Pressen abhängig gemacht werden.

Soll ein Rohr gepreßt werden, so gewährleistet man in ähnlicher Weise die Schmierung des bei dem Preßvorgang verwendeten Dorns und der Innenfläche des Rohres, indem man den Dorn ζ. Β. mit einem Glasrohr umgibt. Dabei ist es vorteilhaft, eine Glasscheibe am Vorderende des Stempels anzubringen, um die Ablösung des Preßgutes vom Dorn nach Beendigung des Arbeitsganges zu erleichtern.

Die Reibung zwischen dem Metallblock und dem Zylindermantel kann noch durch Zwischenlegen eines schmelzbaren Rohres vermindert werden, welches den Metallblock umschließt. Es genügt aber im allgemeinen, den Zylindermantel mit diesem Stoff anzustreichen oder das Pulver dieses Stoffes in den Zylindermantel in an sich bekannter Weise einzustäuben oder auf den Metallblock das Pulver eines schmelzbaren Schmiermittels aufzutragen. Man kann auch, wie bekannt, eine Suspension oder eine Lösung des Stoffes mit einer Flüssigkeit verwenden, die in Berührung mit den heißen Werkzeugen verdampft: z.B. hat es sich als vorteilhaft erwiesen, in Verbindung mit dem Verfahren nach der Erfindung eine Lösung von Natriumborat oder Borax zu verwenden, wie sie an sich als Schmiermittel für derartige Arbeitsgänge schon bekannt sind, und zwar streicht man diese Lösung oder Suspension auf die Innenwandungen des Zylindermantels auf, bevor der Hauptschmierstoff gemäß der Erfindung in Stückform zwischen Matrize und Preßblock eingebracht wird.

An Stelle des Anstreichens des Zylindermantels kann man auch den heißen Metallblock in ein Bad eintauchen, das aus den geschmolzenen Schmiermitteln besteht.

Bevor man den Schmierstoff zwischen die Ober-So fläche des erhitzten Metallblocks und des Zylindermantels aufbringt, ist es vorteilhaft, den Metallblock von Oxyden zu befreien, mit denen er oberflächlich überzogen ist. Dies kann dadurch geschehen, daß man den Metallblock in einer pulverförmigen desoxydierenden Mischung rollt, beispielsweise in Borax, und dabei dann die Schicht des Oxyds entweder durch Abklopfen oder durch Kratzen oder dadurch entfernt, daß man den Metallblock mit einer Metallbürste behandelt. Man kann den Metallblock auch in ein geschmolzenes Bad eines Beizsalzes eintauchen.

Bei der Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung schmilzt die Schmierstaffplatte bei der Berührung mit dem Preßblock und geht durch die Matrize ·— im Fall eines Rohres auch dem Dorn entlang — gleichzeitig mit dem Metall hindurch. Das Schmelzen der Masse des Schmierstoffes schreitet nach und nach in gleichem Maß wie das Strangpressen des Metalls fort, so daß ein ständiges Zufließen des Schmierstoffes selbsttätig ohne Einwirkung sonstiger Hilfsmittel gewährleistet wird.

Das Verfahren nach der Erfindung erlaubt einerseits, die Vorteile der an sich bekannten Schmierung mittels eines bei der Preßtemperatur zähflüssig bleibenden Schmierstoffes auszunutzen und dabei die Schwierigkeiten zu vermeiden, die bei den bekannten Verfahren auftreten, bei denen die Schmierstoffe in Pulverform in flüssigem Zustand in die Presse unter einem sehr hohen Druck eingespritzt werden-, der höher als der Preß druck sein muß und was sehr umständliche Vorrichtungen erfordert; andererseits gewährleistet das Verfahren nach der Erfindung eine gleichmäßigere Verteilung des Schmierstoffes und demzufolge eine bessere Schmierung.

Dabei nimmt jedes Flächenelement der Metalloberfläche im Verlauf des Strangpressens die zu seiner Schmierung notwendige Menge an geschmolzenem Schmierstoff mit sich. Es besteht also keine Gefahr, daß die zwischen dem gepreßten Metall und den Innenwandungen der Matrize oder des Dorns befindliche Schmierstoffschicht ungleichmäßig wird oder abreißt.

Bei dem bekannten, mit Einspritzung des Schmierstoffes in geschmolzenem Zustand arbeitenden Verfahren muß überdies der Schmierstoff, um das Einspritzen zu ermöglichen, zuvor sehr weitgehend in den flüssigen Zustand übergeführt werden, was unter anderem einen beträchtlichen Aufwand an Wärme erfordert. Demgegenüber erlaubt das Verfahren nach der Erfindung, lediglich die Wärme des Preßblocks heranzuziehen und den abströmenden Schmierstoff durch Wahl der Preßtemperatur in einem günstigen Zustand von Zäh- *°5 flüssigkeit zu halten, der seiner Schmierwirkung zustatten kommt.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß das Verfahren nach der Erfindung die Möglichkeit gibt, im Vergleich zu allen bekannten Verfahren entweder den Preßdruck oder die Preßtemperatur oder beide und den Verschleiß der Werkzeuge herabzusetzen sowie bessere Erzeugnisse herzusteilen.

Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. In den Zeichnungen stellt dar "5

Fig. ι einen teilweisen Querschnitt einer Einrichtung zur Anwendung des Preßverfahrene bei einem vollen Stab,

Fig. 2 einen ähnlichen Schnitt für eine Einrichtung zur Anwendung der Erfindung beim Durchpressen eines Rohres.

Bei der Ausführungsform, die in Fig. 1 dargestellt ist, wird eine Glasplatte 1 am Ende 2 des Zylindermantels 3 vor dem Loch 4 der Ziehdüse 5 angeordnet. Der heiße Metallblock 6 wird in üblicher Weise durch den Stempel 7 gedrückt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird eine Glasscheibe 8, die in der Mitte ein Loch g aufweist auf den Dorn io geschoben, der von dem Stempel 7 getragen wird. Dieser Dorn ist mit einem Glasrohr 11 versehen, über das man den Metallblock 6 zieht Schließlich schiebt man noch eine Glasscheibe 12 auf das Glasrohr 11 und bringt das Ganze in den Zylindermantel 3 ein, an dessen Ende die übliche Matrize angeordnet ist.

Sowohl in dem einen als auch in dem anderen Fall bewirkt der vom Stempel 7 ausgeübte Druck das Austreten des Metallblockes oder -rohres aus der Matrize, wobei das Erzeugnis mit einer dünnen Schicht geschmolzenen und erstarrten Glases überzogen ist. Diese Schicht wird nachher entfernt.

Beispiel 1

Gewöhnlicher weicher Kohlenstoffstahl. Metallblock mit einem Durchmesser von 100 mm; Länge 200 mm; Preßtemperatur 1100°; Dauer des Pressens etwa 3 Sekunden. Durchmesser des gepreßten Stabes: 25 mm

Schmierung mit Fettstoffen: Erste Hälfte des Stabes gut geformt, zweite Hälfte des Stabes verkratzt; die Matrize muß nach dem ersten Preßvorgang überholt werden; mittlerer Preßdruck beim Durchpressen: 52 kg/qmm.

Schmierung mit Borax auf der Innenwand des Zylindermantels: Stab etwas verkratzt, mittlerer Preßdruck: 43 kg/qmm.

Schmierung mit Borax auf der Innenwand des

Zylindermantels und Glasplatte von 4 mm Dicke vor der Matrize: Der Stab weist nicht die geringste Streifung auf; mittlerer Preßdruck: 29 kg/qmm.

Die Matrize ist vollständig unbeschädigt.

Beispiel 2

Gewöhnlicher mittelharter Kohlenstoffstahl. Durchmesser des Metallblocks 100 mm; Länge 200 mm; Preßtemperatur 1100⁰; Dauer des Pressens etwa 3 Sekunden. Durchmesser des gepreßten Stabes: 25 mm

Schmierung mit Fettstoffen: Der Stab ist leicht verkratzt; die Matrize muß nach dem ersten Preß-Vorgang überholt werden; mittlerer Preßdruck: 58 kg/qmm.

Schmierung mit Borax auf der Innenwand des

Zylindermantels und Glasplatte von 4 mm Dicke vor der Matrize: Der Stab weist keinerlei Streifung auf; mittlerer Preßdruck: 42 kg/qmm. Die Matrize ist vollständig unbeschädigt.

Beispiel 3

Korrosionsfester Stahl; i8°/o Chrom, 8%. Nickel, Durchmesser des Metallblocks 100 mm; Länge 200 mm; Temperatur des Durchpressens: 1125°, Durchmesser des gepreßten Stabes: 25 mm

Schmierung mit Fettstoffen: Der Metallblock ließ sich nur zur Hälfte durchpressen, obwohl ein Preßdruck von 71 kg/qmm verwendet wurde.

Schmierung mit Borax auf der Innenwand des Zylindermantels und Glasplatte von 4 mm Dicke vor der Matrize: Der Metallblock läßt sich rasch

und leicht durchpressen; der Stab weist keine Streifung auf; der mittlere Preßdruck beträgt 42 kg/qmm. Die Matrize ist vollständig unbeschädigt.

Beispiel 4

Rotkupfer: Durchmesser des Metallblocks 100 mm; Länge 400mm; Temperatur 950°; Abmessungen des Querschnitts des gepreßten Stabes 60 · 6 mm

Schmierung mit Fettstoffen: Nach dem Durchpressen von vier Metallblöcken ist die Matrize in der Mitte verformt und bedarf einer Nachbearbeitung. Mittlerer Preß druck: 63 kg/qmm.

Schmierung mit Borax auf der Innenwand des Zylindermantels: Die gleiche Verformung der Matrize, aber der mittlere Preßdruck fällt auf 55 kg/qmm.

Schmierung mit Borax auf der Innenwand des Zylindermantels und Glasplatte von 4 mm Dicke vor der Matrize: Keinerlei Verformung der Matrize; mittlerer Preßdruck: 38 kg/qmm.

Diese Beispiele zeigen, daß man mit Hilfe der beschriebenen Erfindung Preßdrücke erreichen kann, die für Stahl und Rotkupfer von derselben Größenordnung sind wie diejenigen, die man beim Durchpressen von Legierungen wie beispielsweise Messing mit den üblichen Schmiermitteln erreicht, go

Die Erfindung, die für das Durchpressen von schwer verformbaren Metallen vorteilhaft angewendet werden kann, läßt sich auch bei Metallen benutzen, die leicht preßbar sind, wie beispielsweise Messing und Duraluminium, wobei der schmelzbare Stoff z. B. eine Schlacke darstellt. Die Schlacke wird so gewählt, daß sie in Berührung mit dem erhitzten Metallblock schmilzt, die Preßdrücke sind dann wesentlich herabgesetzt im Verhältnis zu den übrigen Drücken, wodurch man in die Lage kommt, die Leistung der Presse für eine bestimmte Querschnittsverminderung herabzusetzen.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Schmierverfahren beim Strangpressen von insbesondere schwer verpreßbaren Metallen, ■einschließlich Stahl, unter Verwendung eines Schmierstoffes zwischen den Berührungsflächen von Werkstoff und Werkzeugen, der nach Art des Glases keinen bestimmten Schmelzpunkt hat und im Preßtemperaturbereich zähflüssig ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Matrize und Preßblock oder auch zwischen seinen sonstigen Berührungsflächen und denen der Werkzeuge eingebrachte Schmierstoffschicht, insbesondere Glas, die Form einer Platte hat, deren Dicke um so größer ist, je langer der Preßstrang ist, oder eine entsprechende, nach und nach abschmelzende Stückform hat.
2. 2. Schmierverfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß beim Rohrpressen zusätzlich ein Hohlzylinder entsprechender

   Wandstärke aus dem Schmierstoff auf dien Dorn aufgeschoben und die Stempelstirnseite mit einer Schmierstoffplatte belegt wird, die Ringform hat.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 133848;

   britische Patentschriften Nr. 3197 aus dem Jahre 1875, 16463 aus dem Jahre 1902, 128876;

   USA.-Patentschriften Nr. 319 918, 567410, 1683437, 203821s;

   »Taschenbuch für Chemiker und Physiker« von J. D'Ans und E. Lax (Verlag Springer), 1943, S. 322/323.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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