DE969132C

DE969132C - Verfahren zur Erleichterung der Kaltformgebung von Metallen

Info

Publication number: DE969132C
Application number: DES38448A
Authority: DE
Inventors: Dr Fritz Singer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-03-31
Filing date: 1954-03-31
Publication date: 1958-05-08

Description

Verfahren zur Erleichterung der Kaltformgebung von Metallen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kaltformgebung von Metallen, bei dem durch im Schmiermittel enthaltenen kolloidalen Schwefel auf dem Metall und gegebenenfalls auch auf dem Werkzeug ein Sulfidfilm erzeugt wird, und besteht darin, daß das verwendete Schmiermittel mindestens 30 % an kolloidalem Schwefel enthält.
In der Drahtzieherei ist es bekannt, auf die Drähte vor dem Ziehen eine trockene Mischung von Calciumstearat und Schwefelblumen aufzutragen. Im Gegensatz zu kolloidalem Schwefel ist der gewöhnliche Schwefel, besonders aber in Form von Schwefelblumen, auch in feinster Verteilung äußerst reaktionsträge. Man hat deshalb statt der Kühlung mit Kohlensäureschnee, dem Ziehpulver auch schon Schwefelblumen als Kühlmittel zugesetzt. Kolloidaler Schwefel ist nicht nur als Kühlmittel unwirksam, sondern verursacht durch die bei Bildung des Sulfidfilms auftretende Reaktionswärme eine Temperaturerhöhung, die aber durch die Verminderung des Reibungskoeffizienten mehr als ausgeglichen wird.
Es ist bereits vorgeschlagen, bei der spanlosen Formgebung vieler Nichteisenmetalle und kohlenstoffarmer Stähle, die eine große Affinität zum Schwefel besitzen, eine die Formgebung erleichternde Sulfidbildung durch Zusätze von kolloidalem Schwefel zu den als Schmiermitteln verwendeten, wäßrigen Lösungen von Fettalkoholsulfonaten und ähnlichen Stoffen zu erzielen; hierbei beträgt der Gehalt an kolloidalem Schwefel jedoch nicht mindestens 3o Gewichtsprozent, sondern 5 bis maximal io Gewichtsprozent.
Bei der Kaltformgebung schwefelresistenterer Stähle und Metalle haben sich Schmiermittel mit so niedrigen Gehalten an kolloidalem Schwefel als zu wenig wirksam erwiesen. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Sulfidfilm sich in der Kaltformgebung selbst, also in der außerordentlich kurzen Zeit während des Durchganges des Werkstückes durch das Zieh- oder Strangpreßwerkzeug, bilden muß, kann bei schwefelresistenteren Werkstoffen kein die Kaltformgebung erleichternder, eine ausreichende Trennschicht zwischen Werkzeug und Werkstück bildender Sulfidfilm entstehen.
Es wurde nun gefunden, daß auch bei der spanlosen Formgebung von schwefelresistenteren Stählen eine genügend rasche und ausreichende Bildung des Sulfidfilms erzielt wird, wenn die Konzentration des kolloidalen Schwefels im Schmiermittel wesentlich erhöht wird. Aber nicht nur bei der spanlosen Formgebung von schwefelresistenteren Werkstoffen, sondern auch solcher MTerkstoffe, die eine größere Affinität zugkolloidalem Schwefel besitzen, hat sich eine Steigerung der Konzentration des kolloidalen Schwefels über 300/0 hinaus als vorteilhaft erwiesen, da es auf diese Weise möglich ist, die Formgebungsgeschwindigkeit (Ziehgeschwindigkeit) noch wesentlich zu steigern.
Je nach der Resistenz der spanlos zu formenden Metalle und Stähle, dem Formungsgrad und -geschwindigkeit muß man die Konzentration des kolloidalen Schwefels gegebenenfalls so weit steigern, daß das die Formgebung erleichternde Mittel bis zu 9o0/9 aus kolloidalem Schwefel, Rest Wasser, besteht. Die Möglichkeit einer solchen Steigerung des Gehalts an kolloidalem Schwefel war nicht vorauszusehen, da dieser entsprechend eine Verminderung der Schmierwirkung erwartet werden mußte. Es hat sich aber gezeigt, daß kolloidaler Schwefel an sich bei Gegenwart geringer Mengen Wasser für die Kaltformgebung ausreichende Schmiermitteleigenschaften besitzt, wobei es dahingestellt sein mag, wie weit diese Schmiermitteleigenschaft auf der Bildung des plastischen Sulfidfilms beruht.
Da das Haftvermögen kolloidalen Schwefels gering ist, empfiehlt es sich, dem kolloidalen Schwefel gebräuchliche Schmiermittel und Netz-und Bindemittel zuzusetzen. Als Zusätze gebräuchlicher Schmiermittel sind solche besonders geeignet, die kein oder nur ein geringes Lösungsvermögen für kolloidalen Schwefel besitzen. Alkalisch reagierende, wasserlösliche Schmiermittel, wie Seifen, Schmieröle und Wasser-in-Öl-Emulsionen, sind deshalb als Zusätze zu vermeiden, da sie mindestens einen Teil des kolloidalen Schwefels durch Auflösen unwirksam machen und auf die Bildung des Sulfidfilms eher hemmend als beschleunigend wirken. Als solche Zusätze, die sowohl als Netz- als auch als Schmiermittel wirksani sind, werden vorzugsweise Fettalkoholsulfonate schmierfettartiger Konsistenz, als Bindemittel Celluloseglykolat und ähnliche Stoffe verwendet.
Es wurde ferner gefunden, daß bei der spanlösen Formgebung schwefelresistenterer und schwieriger verformbarer Stähle die Notwendigkeit besteht, nicht nur die Konzentration des kolloidalen Schwefels im Schmiermittel zu erhöhen, sondern auch im Zieh- oder im Kaltpreßwerkzeug die für die Bildung des Sulfidfilms günstigstenTemperaturverhältnisse aufrechtzuerhalten, da die Geschwindigkeit, der Bildung des Sulfidfilms temperaturabhängig ist. Während man in der bisherigen Technik der Kaltformgebung von Metallen, vom Trockenziehen von Drähten vielleicht abgesehen, bestrebt war, die Temperatur des Werkzeuges und des Werkstückes im Zieh- oder Kaltpreßwerkzeug durch intensive Kühlung möglichst niedrig zu halten, besteht bei der spanlosen Formgebung schwefelresistenterer und schwieriger verformbarer Stähle und Metalle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das Erfordernis, im Bereich der formgebenden Teile des Zieh- oder Preßwerkzeuges die Oberflächentemperatur des Werkstückes und de'r formgebenden Teile des Werkzeuges auf der in der Trockenzieherei üblichen Höhe von ioo bis aoo° zu halten. Da sich bei diesen Temperaturen der als Trennschicht wirkende Sulfidfilm mit großer Geschwindigkeit bildet, wird eine ohne diese Trennschicht eintretende übermäßige Reibung und das Ansetzen des Werkzeuges auf dem Werkstück vermieden.
Da die Kühlwirkung des wasserhaltigen Kühl-und Schmiermittels von dem Wassergehalt des Schmiermittels abhängig ist, ist dieser so zu bemessen, daß die für die Bildung des Sulfidfilms jeweils erforderlichen Oberflächentemperaturen auf dem Werkstück und in der Ziehdüse aufrechterhalten werden. Bei der spanlosen Formgebung von Metallen und Stählen, die, wie z. B. kohlenstoffarme Stähle, eine große Affinität zum Schwefel besitzen, kann das Schmiermittel aus wäßrigen Emulsionen von mehr als 30% Gehalt an kolloidalem Schwefel mit Zusätzen von neutralen Fettalkoholsulfonaten oder Konzentraten von Wasser-in-Öl-Emulsionen bestehen. Bei der spanlosen Formgebung schwefelresistenterer Stähle muß gegebenenfalls der Gesamtwassergehalt im Schmiermittel auf io% und darunter gesenkt werden.
Ein für das Ziehen von Stählen mit o,6 bis 0,7% Kohlenstoff geeignetes Ziehmittel kann beispielsweise aus einem handelsüblichen Pulver kolloidalen Schwefels mit 15 bis 29°/o Wasser bestehen. Man kann diesem Pulver einige bis mehrere Prozente eines neutralen Fettalkoholsulfonates einverleiben, das sowohl als Netz- als auch als Schmiermittel wirksam ist.
Da kolloidaler Schwefel, soweit er durch Naßverfahren hergestellt wird, in Form von Pasten erhalten wird, die 40 und mehr Prozent Wasser enthalten, und die Entwässerung solcher Pasten besondere Vorsichtsmaßnahmen erfordern würde, um die Bildung unwirksamen kristallinischen Schwefels zu vermeiden, werden solche wäßrigen Lösungen oder Suspensionen kolloidalen Schwefels nach der Erfindung in der Weise verwendet, daß man die Werkstücke in die wäßrige Lösung oder Suspension des kolloidalen Schwefels taucht, die anhaftende Lösung oder Suspension an der Luft antrocknen läßt und die so mit einem Film geringe Feuchtigkeitsmengen enthaltenden, kolloidalen Schwefels versehenen Werkstücke kalt verformt, sei es mit oder ohne Anwendung gebräuchlicher Schmiermittel. Es ist dabei belanglos, daß die Bildung eines Sulfidfilms schon während des Antrocknens des kolloidalen Schwefels eintritt, da die eigentliche Bildung des die Kaltformgebung erleichternden und als Schmiermittel wirksamen Sulfidfilms erst im Ziehwerkzeug bei den dort herrschenden erhöhten Temperaturen eintritt. Bei dieser Art der erfindungsgemäßen Anwendung des kolloidalen Schwefels hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, den wäßrigen Lösungen oder Suspensionen des kolloidalen Schwefels Netzmittel, wie z. B. Fettalkoholsulfonate, und Bindemittel, wie z. B. Celluloseglykolat, zuzufügen, um eine gleichmäßige Benetzung der metallischen Oberfläche und die gleichmäßige Verteilung des kolloidalen Schwefels auf der Metalloberfläche und dessen Haften zu gewährleisten.
Da die Reaktionsfähigkeit des kolloidalen Schwefels in hohem Maße von der im Ziehwerkzeug herrschenden Temperatur abhängt, könnte es sein, daß bei Verwendung kalter Werkzeuge zu Beginn der Kaltformgebung, bis diese Arbeitstemperatur angenommen haben, kein die Kaltformgebung wirksam erleichternder Sulfidfilm entsteht. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, die Werkzeuge vor Beginn der Kaltformgebung auf die Arbeitstemperatur zu erhitzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erleichterung der Kaltformgebung von Metallen mit Hilfe eines Sulfidfilms, der gleichzeitig mit und am Ort der Kaltformgebung gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltformgebung unter Verwendung eines Schmiermittels vorgenommen. wird, das mindestens 3o Gewichtsprozent an kolloidalem Schwefel enthält.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel aus kolloidalem Schwefel und Wasser besteht.
3. Verfahren nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel aus kolloidalem Schwefel, Wasser und einigen bis mehreren Prozent gebräuchlichen Schmiermitteln, wie neutralen Fettalkoholsulfonaten, Öl-in-Wasser-Emulsionen, besteht.
4. Verfahren nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Schmiermittel Netz- und Bindemittel, wie Celluloseglykolat, zufügt.
5. Verfahren nach Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtwassergehalt des Schmiermittels weniger als io°/o beträgt.
6. Ausführungsart des Verfahrens zur Kaltformgebung von Metallen nach Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die zu verformenden Werkstücke einen Film einer Zusätze von Netz- und Bindemitteln enthaltenden wäßrigen Lösung oder Suspension von kolloidalem Schwefel aufbringt, diesen an der Luft antrocknen läßt und die so mit einem geringe Feuchtigkeitsmengen enthaltenden Film kolloidalen Schwefels versehenen Werkstücke mit oder ohne Zusatz von üblichen Schmiermitteln verformt.
7. Verfahren nach Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet; daß die Werkzeuge vor Beginn der Kaltformgebung auf Arbeitstemperatur erwärmt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: »Stahl und Eisen«, 62. Jahrgang, io88; Werkstoffausschußbericht Nr. ioo (i927), i2; Entgegengehaltene ältere Rechte: Deutsche Patente Nr. 921 o44, 937 784.