CH596294A5

CH596294A5 - High temp. lubricants for hot forming of metals

Info

Publication number: CH596294A5
Application number: CH624274A
Authority: CH
Inventors: Kurt Feneberger; Rolf Gely
Original assignee: Lonza Ag
Priority date: 1974-05-08
Filing date: 1974-05-08
Publication date: 1978-03-15
Also published as: PL101948B1; SU625621A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochtemperaturschmiermittel für die Warmverformung von Metallen.

Es ist bekannt, Gemische aus Graphit und Öl anzuwenden.

Bei der Anwendung solcher Produkte erfolgt eine Zersetzung der Öle, was sich nicht nur nachteilig auf die Materialeigenschaften von Werkzeug und Werkstücken auswirkt, sondern durch die Zersetzungsprodukte der Öle auch zu unzumutbaren Belästigungen der Umwelt führt.

Es wurde beispielsweise vorgeschlagen, eine genau definierte Mischung von Alkalisulfat, Borax, Kaliumchlorid, Na triumtriacetat und Graphit, gegebenenfalls zusammen mit weiteren Zusätzen, in Form einer wässrigen Dispersion als Hochtemperaturschmiermittel für die spanlose Metallumformung anzuwenden (DAS 2 046 727). Damit soll erreicht werden, dass für den Einsatz in der Warmverformung von Metallen eine flüssige Schmelze, die notwendig sein soll, vorhanden ist.

Es ist auch bekannt, einen Hochtemperaturschmierstoff aus einem Schmelzprodukt von Phosphaten und Boraten der Alkalimetalle und gegebenenfalls des Zinks und/oder Aluminiums und einem Zusatz von weiteren Komponenten zur Warmverformung von Metallen herzustellen (DAS 2 154232).

Schliesslich wurde ein festes Schmiermittel, bestehend hauptsächlich aus Graphit oder Wolframdisulfid und Natriumfluorid, vorgeschlagen. Das Schmiermittel soll zweckmässig in Pastenform angewandt werden (DAS 2 028 804).

Auch Salzschmelzen konnten aber, insbesondere bei der Herstellung nahtloser Rohre auf sogenannten Pilgerstrassen oder Kontistrassen, nicht immer voll befriedigen.

Bei den Hochtemperaturverformungsverfahren entstehen sehr hohe Temperaturen, wodurch die Viskosität solcher Schmelzen so weit sinkt, dass die Tragfähigkeit des Schmierfilms keine ausreichende Schmierung mehr gewährleistet.

Ziel der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden.

Erfindungsgemäss wird dies mit einem Hochtemperaturschmiermittel erreicht, enthaltend: a) 10 bis 90 Gew. % Graphit, b) 2 bis 45 Gew. % Homo- oder Copolymerisat von olefinisch ungesättigten Monomeren, c) 0,5bis 8 Gew. % Dispergiermittel.

Das Hochtemperaturschmiermittel wird so hergestellt, dass man Graphit in eine wässrige Suspension eines Homo- oder Copolymerisats von olefinisch ungesättigten Monomeren und eines Dispergiermittels einbringt, so dass das Mittel 10 bis 90 Gew. % Graphit, 2 bis 45 Gew. % Homo- oder Copolymers sat von olefinisch ungesättigten Monomeren und 0,5 bis 8 Gew. % Dispergiermittel enthält.

Die erfindungsgemässen Mittel werden in Form von wässrigen Suspensionen mit Feststoffgehalten von 5 bis 80 Gew. % als Hochtemperaturschmiermittel für die Warmverformung von Metallen verwendet.

Die Homo- oder Copolymerisate von olefinisch ungesättigten Monomeren werden zweckmässig nach dem Emulsions Polymerisationsverfahren hergestellt. Beispielsweise können die Polymerisate oder Mischpolymerisate des Vinylacetats, Vinylpropionats, Vinyllaurats, Äthylens, Butadiens, der Acrylsäure, der Acrylsäure mit Copolymeren, des Styrols, des Maleinsäureesters usw. angewendet werden.

Um einen optimalen Schmiereffekt zu erzielen, muss ein trockener Schmierfilm vorliegen. Die wässrige, das Schmiermittel enthaltende Suspension wird zweckmässig auf an sich bekannte Weise, wie Aufsprühen oder Aufstreichen, auf das heisse Werkzeug aufgebracht; dabei verdampft das Wasser und durch Schmelzen bildet das Polymerisat oder Mischpolymerisat einen zähviskosen Film. Die Filmdicke beträgt zweckmässig 0,05 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,2 mm. In die sem Film orientieren sich die Graphitteilchen, aufgrund ihrer Struktur, plättchenförmig gleichmässig über die ganze Oberfläche. Zu Beginn des Bearbeitungsprozesses schwimmt das Werkstück gewissermassen auf dem Polymerfilm. Schliesslich brennt das Homo- oder Copolymerisat sauber ab, ohne Rückstände zu hinterlassen. Der Abbrand erzeugt ein Gaspolster, das die Trennung zwischen den Reibflächen unterstützt.

Gleichzeitig ergibt der Graphit eine tragfähige Trenn- und Schmierschicht, die bei lokaler Überlastung und dadurch verursachtem Abreissen des hydrodynamisch wirkenden Schmelzfilms und besonders bei Spitzentemperaturen während des Prozesses wirksam wird.

Durch den Abbrand der erfindungsgemässen Zusatzstoffe ist anzunehmen, dass eine Art Schutzatmosphäre zwischen Werkzeug und Werkstück entsteht, die den Abbrand von Graphit bei höheren Temperaturen verzögert.

Der im erfindungsgemässen Hochtemperaturschmiermittel angewandte Graphit weist zweckmässig eine Korngrösse bis höchstens 300 Lcm und eine Reinheit von wenigstens 96 %, vorzugsweise eine Korngrösse bis 100,um und eine Reinheit von 99,5 %, auf.

Der zur Anwendung gelangende Stabilisator (Dispergiermittel) ist ein Polysaccharid, eine Alkylcellulose, beispielsweise Methylcellulose, oder ein Alginat. Es kann auch vorteilhaft ein Netzmittel in geringen Mengen zur Suspension zugegeben werden.

Das erfindungsgemässe Hochtemperaturschmiermittel kann grundsätzlich zur spanlosen Metallumformung angewendet werden, beispielsweise in Gesenkschmieden. Eine bevorzugte Anwendungsform ist die Schmierung des Dornes bei der Herstellung von nahtlosen Rohren, beispielsweise auf sogenannten Pilger-, Konti- oder MPM-Strassen.

Beispiel
Einer wässrigen Suspension mit einem Anteil eines Vinylacetat-Mischpolymerisats von 31,1% und 3,3 % eines Polysaccharids wird Graphit und Wasser zugemischt, so dass eine Suspension mit einem Gehalt von 20 % Graphit, 9,5% Vinylacetat-Mischpolymerisat,
1 % Polysaccharid und 69,5% Wasser entsteht. Diese erfindungsgemässe Mischung wird auf den Dorn in einer MPM-Strasse, die zur Herstellung nahtloser Rohre dient, aufgesprüht.

Die Zusammensetzung des Schmiermittels erlaubt es, den Schmierfilm während des Rücktransportes auf die Oberfläche des Dornes aufzusprühen. Auf der heissen Dornoberfläche bildet sich augenblicklich ein trockener wasserabstossender Film. Unmittelbar nach dem Auftragen des Films kann der Dorn im Wasserbad oder durch Aufdüsen von Wasser gekühlt werden, ohne dass der Schmierfilm abgetragen wird. Der Schmierfilm wird auch durch die intensive Wasserkühlung der Walzen, der der Dorn zu Beginn des Walzprozesses ausgesetzt ist, nicht beschädigt.

Aus der Anwendung des Schmierfilms ergeben sich gegen über herkömmlichen Schmiermitteln Vorteile, wie in Wasser suspendierte physiologisch unbedenkliche Formulation, sauberer Abbrand (kein umweltfeindlicher Ölqualm). Das Schmiermittel hinterlässt eine blanke Dornoberfläche, ohne Rückstände. Die Leistung, die notwendig ist, um Rohre durch Walzwerke zu ziehen, wird erheblich verringert, die Walzgerüste arbeiten gleichmässiger und der Dornverschleiss wird stark verringert. Das Rohr umschliesst den Dorn gleichmässig, woraus eine bessere Rohrqualität resultiert, und es ist schliesslich auch möglich, mit einer gegebenen Anlage dünnere Rohrwandstärken zu erreichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

I. Hochtemperaturschmiermittel für die Warmverformung von Metallen, enthaltend a) 10 bis 90 Gew. % Graphit, b) 2 bis 45 Gew. % Homo- oder Copolymerisat von olefinisch ungesättigten Monomeren, c) 0,5 bis 8 Gew. % Dispergiermittel.

II. Verfahren zur Herstellung eines Hochtemperaturschmiermittels gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man Graphit in eine wässrige Suspension eines Homooder Copolymerisats von olefinisch ungesättigten Monomeren und eines Dispergiermittels einbringt, so dass das Mittel 10 bis 90 Gew. % Graphit, 2 bis 45 Gew. % Homo- oder Copolymerisat von olefinisch ungesättigten Monomeren und 0,5 bis 8 Gew. % Dispergiermittel enthält.

III. Verwendung der Mittel gemäss Patentanspruch I in Form von wässrigen Suspensionen mit Feststoffgehalten von 5 bis 80 Gew. % als Hochtemperaturschmiermittel für die Warmverformung von Metallen.