DD292271A5 - Schmiermittel fuer die warmumformung metallischer werkstoffe - Google Patents

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DD292271A5 DD32460288A DD32460288A DD292271A5 DD 292271 A5 DD292271 A5 DD 292271A5 DD 32460288 A DD32460288 A DD 32460288A DD 32460288 A DD32460288 A DD 32460288A DD 292271 A5 DD292271 A5 DD 292271A5
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lubricant
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mass
alkali
fatty acid
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DD32460288A
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Heinz-Ruediger Vogel
Harri Weinhold
Dieter Rauschenbach
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Zi Fuer Festkoerperphysik Und Werkstofforschung,De
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein waeszriges Schmiermittel fuer die Warmumformung metallischer Werkstoffe, insbesondere fuer das Gesenkschmieden. Es enthaelt in Wasser Fettsaeuresalze * Alkali- oder Ammoniumborat * Alkali- oder Ammoniumphosphat * eine polymere organische Verbindung (D) sowie (E) Sacharid; Oligosacharid und/oder Polysacharid sowie deren Borsaeureester und (F) Reaktionsprodukte der Komponenten A bis E, entstanden in waeszriger Loesung bei einem p H-Wert groeszer 6,9 und bei Temperaturen kleiner 80C. Die Fettsaeuresalze A bestehen zum Teil aus Stearaten. Dieses Schmiermittel besitzt eine erhoehte Stabilitaet und Entformungswirkung.{Schmiermittel, waeszrig; Warmumformung; Gesenkschmieden; Fettsaeuresalz; Borat; Phosphat; Polymer; Stearat; Sacharid; Borsaeureester; Reaktionsprodukte; Stabilitaet; Entformungswirkung}

Description

(F) 0,005 bis 8 Massenanteile in % in wäßriger Lösung bei einem pH-Wert größer 6,9 und bei Temperaturen kleiner 80°C entstandene Reaktionsprodukte oder Komponenten A bis E enthalten sind, wobei die Summe der Komponenten A bis F kleiner 25 Massenanteile in % ist.
2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stearatgehalt der
Fettsäuresalze A im Bereich von 40 bis 70 Massenanteile in % liegt.
3. Schmiermittel nach Ansprurh 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fettsäuresalze A Erdaikalifettsäuresalze verwendet sind.
4. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 0,1 bis 2 Massenanteile in % der
Komponente E enthalten sind.
5. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente E Stärke, Natriumcarboxymethylzellulose, Ethylzellulose und/oder Methylzellulose sowie deren Borsäureester enthalten ist.
6. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 0,1 bis 2 Massenanteile in %
Reaktionsprodukte F enthalten sind.
7. Schmiermittel nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß (F 1) Produkte von Reaktionen der Fettsäuresalze A mit dem Alkali- oder Ammoniumborat B in teiivveiser nichtstöchiometrischer Zusammensetzung als Reaktionsprodukte F enthalten sind.
8. Schmiermittel nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß (F3) Produkte von Reaktionen
der Fettsäuresalze A mit den Produkten F2 als Reaktionsprodukte F enthalten sind.
9. Schmiermittel nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß (F4) Produkte von Reaktionen des Alkali- oder Ammoniumborats B mit den Produkten F2 als Reaktionsprodukte F enthalten sind.
10. Schmiermittel nach Anspruch 1 und9, dadurch gekennzeichnet, daß (F5) Produkte von Reaktionen der Fettsäuresalze A mit den Produkten F4 als Reaktionsprodukte F enthalten sind.
11. Schmiermittel nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß (F6) Produkte von Reaktionen der polymeren organischen Verbindung D mit den Produkten F2 als Reaktionsprodukte F enthalten sind.
12. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß (F7) Produkte von Reaktionen des Alkali- oder Ammoniumborate B mit der polymeren organischen Verbindung D als Reaktionsprodukte F enthalten sind.
13. Schmiermittel nach Anspruch 1,7 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß (F8) Produkte von Reaktionen der Produkte F2 mit den Produkten F7 als Reaktionsprodukte F enthalten sind.
14. Schmiermittel nach Anspruch '!,dadurch gekennzeichnet, daß (F9) Produkte von Reaktionen des Alkali- oder Ammoniumborats B mit der Komponente E als Reaktionsprodukte F enthalten sind.
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Chemie und betrifft ein wäßriges Schmiermittel für die Warmumformung metallischer Werkstoffe, insbesondere für das Gesenkschmieden.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
L m Gesenkschmieden werden Schmiermittel verwendet, die zur Erzielung einer Trennwirkung zwischen Umformgut und Werkzeug dienen, den Werkzeugverschleiß verringern und zur Kühlung des Werkzeugs beitragen. Als Schmiermittel sind u.a. solche auf Wasserbasis bekannt.
Ein bereits vorgeschlagenes graphitfreies, wäßriges Schmiermittel enthält für die Warmumformung Salze der Fett- oder Naphthensäuren als Schmierstoff, Borate, Polyphosphate und polymere Verdickungsmittel.
Dieses Schmiermittel ist umweltfreundlich und hat prinzipiell gute umformtechnische Eigenschaften. Allerdings verändert sich nach seiner Herstellung relativ schnell seine Viskosität. Infolge dessen sind unter konstanten Beschichtungsbedingungen keine konstanten Schmiermittelschichtauflagen möglich. Daraus können sich Probleme hinsichtlich der Reproduzierbarkeit der Anwendungstechnologie und der Umformung ergeben, welche die Verfahrensökonomie ungünstig beeinflussen. Außerdem kann es bei diesem Schmiermittel unter ungünstigen Lagerbedingungen zu Absetzerscheinungen kommen. Bei kompliziert gestalteten Gesenken treten relativ starke Ablagerungen auf, die häufige Säuberungsarbeiten erforderlich machen bzw. die Maßhaltigkeit der Werkstücke beeinträchtigen. Hinzu kommt eine bei Gesenken ohne Auswerfer unbefriedigende Entformungswirkuna· Darüber hinaus ist eine Verbesserung der Schmierwirkung wünschenwert, insbesondere für schwierige Umformprozesse und komplizierte Werkstückformen.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Voraussetzungen für eine Verbesserung der Gebrauchswerteigenschaften von graphitfreien, wäßrigen Schmiermitteln für die Warmumformung.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schmiermittel für die VVarmumformung metallischer Werkstoffe, bei dem in Wasser Persäuresalze (A), Alkali- oder Ammoniumborat (B), Alkali- oder Ammoniumphosphat (C) sowie eine polymere organische Verbindung enthalten sind, dahingehend zu verändern, daß sich dessen Viskosität und Lösungsstabilität während der Zeit der Lagerung und Anwendung nicht oder nicht wesentlich verändern und daß eine bessere Entformungswirkung erreicht wird, insbesondere für Gesenke ohne Auswerfer und bei solchen mit tiefer Gravur. Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Fettsäuresalze A zu 10 bis 96 Massenanteile in % aus Stearaten bestehen und daß zusätzlich (E) 0,01 bis 12 Massenanteile in % Sacharid, Oligosacharid und/oder Polysacharid sowie (F) 0,005 bis 8 Massenanteile in % in wäßriger Lösung bei einem pH-Wert größer 6,9 und bei Temperaturen kleiner 80°C entstandene Reaktionsprodukte der Komponenten A bis E enthalten sind. Die Summe der Komponenten A bis F ist dabei kleiner 25 Massenanteile in %.
Vorzugsweise werden Fettsäuresalze A mit einem Stearatgehalt im Bereich von 40 bis 70 Massenanteile in % verwendet. Besonders geeignet sind Erdalkalifettsäuresalze. Der Vorzugsbereich für den Gehalt an der Komponente E beträgt erfindungsgemäß 0,1 bis 2 Massenanteile in %. Als Komponente E sind insbesondere Stärke, Natriumcarboxymethylzellulosn, Ethylzellulose und/oder Methylzellulose sowie deren Borsäureester enthalten. Der Vorzugsbereich für den Gehalt an Reaktionsprodukten F beträgt erfindungsgemäß 0,1 bis 2 Massenanteile in %. Als Reaktionsprodukte E können nach der Erfindung insbesondere enthalten sein:
(FD Produkte von Reaktionen der Fettsäuresalze A mit dem Alkali-oder Ammoniumborat B in teilweiser nichtstöchiometrischer Zusammensetzung
(F2) Produkte einer teil aisen oder vollständigen Hydrolyse von Natriumpolyphosphat C (F3) Produkte von Reaktionen der Fettsäuresalze A mit den Produkten F2
(F4) Produkte von Reaktionen des Alkali- oder Ammoniumborats B mit den Produkten F 2 (F5) Produkte von Reaktionen der Fettsäuresalze A mit den Produkten F4
(F6) Produkte von Reaktionen der polymeren organischen Verbindung D mit den Produkten F2 (F7) Produkte von Reaktionen des Alkali- oder Ammoniumborats B mit der polymeren organischen Verbindung D (F8) Produkte von Reaktionen der Produkte F2 mit den Produkten F7 und
(F9) Produkte von Reaktionen des Alkali- oder Ammoniumborats B mit der Komponente E.
Die Reaktionsprodukte können mittels einer separaten Reaktionsdurchführung oder unmittelbar während der Schmiermittelherstellung erzeugt werden.
Das erfindungsgemäße Schmiermittel zeichnet sich vor allem durch eine stabile Viskosität und eine hohe Treibwirkung aus. Das ermöglicht das Erzeugen konstanter Schmiermittelschichtauflagen und sichert auch bei Gesenken ohne Auswerfer die notwendige Entformung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Schmiermittel umformtechnisch höher belastbar ist, da die Reaktionsprodukte FaIs Hochdruckzusätze fungieren. Aufgrund seiner verbesserten Gebrauchseigenschaften ist das erfindungsgemäße Schmiermittel besonders für schwierige Umformprozesse und komplizierte Werkstückformen einsetzbar und ermöglicht eine Leistungssteigerung sowie Erhöhung der Erzeugnisqualität.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das sich auf ein Schmiermittel für das Gesenkschmieden bezieht und bei dem in Wasser enthalten sind:
4,75 Massenanteile Caliumstearat (A)
0,4 Massenanteile Natriumtetraborat (B)
4,75 Massenanteile Natriumpolyphosphat (C)
0,05 Massenanteile Nonylphenolpolyethylenoxid-Addukt (D)
0,8 Massenanteile Natriumcarboxymethylzellulose (E) und
0,6 Massenanteile Reaktionsprodukte (F), entstanden aus den Komponenten A bis E in wäßriger Lösung bei einem pH-Wert von 7 und einer Temperatur von 40°C.
Als Calciumstearat A ist solches verwendet, das einen Stearatgehalt von 60 Massenanteile in % besitzt.
Dieses Schmiermittel wird vor seinem Gebrauch unter Verwendung von Wasser im Verhältnis 1:3 verdünnt und kann dann vorzugsweise beim auswerterlosen Gesenkschmieden und beim Gesenkschmieden mit tiefen Gravuren angewandt werden.

Claims (1)

1. Schmiermittel für die Warmumformung metallischer Werkstoffe, bei dem in Wasser 0,25 bis 10 Massonanteile in % Fettsäuresalze (A), 0,05 bis 3 Massenanteile in % Alkali- oder Ammoniumborat (B), 0,05 bis 8 Massenanteile in % Alkali oder Ammoniumphosphat (C) sowie 0,01 bis 6 Massenanteile in % einer polymeren organischen Verbindung (D) enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettsäuresalzo A zu 10 bis 96 Massenanteile in % aus Stearaten bestehen und daß zusätzlich
(E) 0,01 bis 12 Massenanteile in % Sacharid, Oligosacharid und/oder Polysacharid sowie deren Borsäureester
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