DE2450716A1

DE2450716A1 - Hochtemperaturschmiermittel fuer die warmverformung von metallen

Info

Publication number: DE2450716A1
Application number: DE19742450716
Authority: DE
Inventors: Kurt Feneberger; Rolf Gely
Original assignee: Lonza AG
Current assignee: Lonza AG
Priority date: 1974-05-08
Filing date: 1974-10-25
Publication date: 1975-11-27
Also published as: CA1054134A; ES437493A1; IT1021859B; SE7505263L; DE2450716C3; SE412919B; GB1438215A; RO70139A; DE2450716B2; FR2270319A1; SU632305A3; DD120465A5; JPS5937317B2; CS196268B2; JPS50144868A; US4052323A; FR2270319B1

Description

PATEN TANWALTE

DlpWng. P. WIRTH · Dr. V. SCH MI ED-KOWARZIK DlpL-lng. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL

281134 6 FRANKFURT AM MAIN

TELEFON <06in

287014 GR. ESCHENHEIMER STRASSE

L.P. 1126/1138

LON-ZA. AG, Gampel/Vallis

(Geschäfts!eLtung: Base!) Schweiz

Hochtemperaturschmiermittel für die Warmverformung

von Met 0.13. en

609848/0933

_ 2 —

Die Erfindung betrifft ein Hochtemperaturschiniermittel 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, ITatriumtriacetat und Graphit, gegebenenfalls zusammen mit weiteren Zusätzen, in Form einer wässrigen Dispersion als Hochtemperatur schmiermittel für die spanlose Metallumformung .anzuwenden (DAS 2.04G.727). Damit soll erreicht werden, daß für den Einsatz in der Warmverformung von Metallen eine flüssige Schmelze, dje 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 2.154.232).

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.

509848/0933

Bei den Hochtemperaturverformungsverfahren entstehen sehr hohe Temperaturen, wodurch die Viskosität solcher Schmelzen soweit sinkt, daß die'Tragfähigkeit des Schmierfilms keine ausreichende Schmierung mehr gewährleistet.

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

Erfindungsgemäß wird das mit einem Hochtemperaturschiniermittel erreicht, bestehend aus:

a) 10 bis 90 % Graphit

b) 2 bis 60 % Alkylenpolymerisate oder -mischpolymerisate - c) 0,2 bis 8 % Suspensionshilfsmittel und gegebenenfalls

d) 2 bis 40 % Filmstabilisator

Nach einer, speziellen Ausführungsforin, die beispielsweise für die Verwendung an Profilwalzen bei Temperaturen von rund 900⁰C besonders gut geeignet ist, hat das Hochtempcraturschmiermittel die folgende Zusammensetzung:

a) 35 bis 90 % Graphit

b) 2 bis 60 % Alkylenpolymerisate oder -mischpolymerisate

c) 0,2 bis 8 % Suspensionshilfsmittel- . .

d) 2 bis 40 % Filmstabilisator

Das Hochtemperaturschmiermittel kann auch ohne Filmstabilisator verwendet werden und hat in dem Falle bevorzugt die Zusammensetzung:

a) 10 bis 90 % Graphit

b) 2 bis 45 % Alkylenpolymerisat oder -mischpolymerisat

c) 0,5 bis 8 % Suspensionshilfsiüittel

S09848/0933

Das Hochtemperaturschmierinittel wird so hergestellt, daß man Graphit, Alkylenpolymerisat oder -mischpolymerisat. Suspensions-hilfsmittel und gegebenenfalls Filmstabilisator, wobei die Mengenanteile 10 bis 90 % Graphit, 2 bis 6C % Alkylenpolymerisat oder -mischpolymerisat und 0,2 bis 8 % Suspensionshilfsmittel betragen, trocken vermischt, oder indem man Graphit in eine wässrige Suspension eines Alkylenpolymerisats oder -mischpolymerisats und eines Dispergiermittels einbringt, wobei der Feststoffanteil aus 10 bis 90 % Graphit, 2 bis 4-5 % Alkylenpolymerisat oder -mischpolymerisat und 0,5 bis 8 % Dispergiermittel besteht. Zweckmäßig wird der trockenen oder wässrigen Mischung zusätzlich ein Filmstabilisator in Mengen von 2 bis 4-0 % zugemischt.

Unmittelbar vor der Verwendung wird das Hochtemperaturschmiermittel in Wasser suspendiert, derart, daß eine wässrige Suspension mit einem Feststoffgehalt von 5 bis 80 % entsteht.

Die Alkylenpolymerisate oder -mischpolymerisate werden zweckmäßig nach dem Emulsions-Polymerisationsverfahren hergestellt. Beispielsweise können die Polymerisate oder Mischpolymerisate von Vinylestern, vorzugsweise Vinylestern mit bis zu 16 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinyllaurat, von Allylestern, vorzugsweise mit bis zu 16, insbesondere bis zu 6 Kohlenstoffatomen, von Mono- oder Diolefinen, vorzugsweise mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen, wie Aethylen, Butadien, der Acrylsäure und ihren Estern, vorzugsweise mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen, der Acrylsäure und ihren Estern, vorzugsweise mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen mit Copolymeren des Styrols, des Styrols mit Copolymeren und der ungesättigten Dicarbonsäureester, vorzugsweise mit bis zu 8, insbesondere bis zu 4 Kohlenstoffatomen, wie Maleinsäureester, wie z.B. Maleinsäuredimethyl- und -diäthylester angewendet werden.

Als Filmstabilisator werden zweckmäßig Natriumsilikate, Boroxide, Phosphate, Kieselsäure allein oder in Gemischen untereinander angewendet.

S09848/0933

Um einen optimalen Schmiereffekt zu erzielen, soll■zweckmäßigerweise 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 oder Werkstück aufgebracht; dabei verdampft das Wasser und durch Schmelzen "bildet das Polymerisat oder Mischpolymerisat einen zahviskosen stabilen Film. Die Filmdicke beträgt zweckmäßig 0,05 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,2 mm. In diesem PiIm orientieren sich die Graphitteilchen, aufgrund ihrer Struktur, plattchenförmig gleichmäßig über die ganze Oberfläche. Zu Beginn des Bearbeitungsprozesses schwimmt das Werkstück gewissermaßen auf dem Polymerfilm. Schließlich brennt das Polymerisat oder Mischpolymerisat sauber ab. Der Abbrand erzeugt ein Gaspolster, das die Trennung zwischen den Reibflächen unterstützt* Gleichzeitig ergibt der Graphit eine tragfähige '!'renn- und Schmierschicht, die bei lokaler Oberbelastung und dadurch verursachtem Abreißen des hydrodynamisch v/irkenden 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 /um und eine Reinheit von wenigstens 96 %, vorzugsweise eine Korngröße bis 100 /um und eine Reinheit.von 99>5 % auf.

Das zur Anwendung gelangende Suspensionshilfsmittel ist ein Polysaccharide eine Alkylcellulose, beispielweise Methylcellulose, oder ein Alginat. Es kann auch vorteilhaft ein Netzmittel in geringen Mengen zur Suspension zugegeben werden. · -

609848/0933

245Q716

Dem erfindungsgemäßen Hochtemperaturschmiermittel können gegebenenfalls noch Zusätze wie mikrobiologische Hilfsstoffe und Oxidationsinhibitoren^-in geringen Mengen beigemischt 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- ode?.· MPM-Straßen.

Eine bevorzugte Anwendungsform insbesondere des einen stabilisator enthaltenden crfindnngsgemäßen Hochtemperaturschmiermittels sind Profilwalzen« Auch bei den dabei auftretenden Temperaturen von 900°C und mehr ist der Schmierfilm stabil und wirksam.

Beispiel Λ

In eine wässrige Dispersion eines Vinylacetat-dibutylmaleinatpolymerisatgemisches und eines Polysaccharides wird Graphit in Mengen eingetragen, daß sich eine Endkonzentration von

12 % Graphit

28 % Vinylacetat-Dibutylmaleinatpolymerisatgemisch 0,5 % Polysaccharid
59 % Wasser

ergibt. Die Suspension kann auf übliche Weise durch Aufsprühen oder Aufstreichen auf das Werkzeug oder Werkstück aufgebracht werden. Nach dem Abdampfen des Wassers bleibt ein S¹Um des Hochtemperaturschmiermittels auf der behandelten Oberfläche zurück.

509848/0933

Beispiel 2

Die Komponenten des Eochtemperaturschmiermittels, 69,4- % Graphit, 29,7 % Aethylen-Vinylacetat-Copolymerisat und 0,9 % eines Polysaccharide werden trocken gemischt. Unmittelbar vor der "Verwendung wird eine Suspension mit Wasser hergestellt, wobei die Feststoffmenge auf 50 % des Gesamtgewichtes der Suspension gestellt wird. Auf die gleiche beschriebene Weise wird das Hochtemperaturschmiermittel in Suspension auf das Werkzeug oder Werkstück aufgetragen.

Beispiel 3 ■

Einer wässrigen Dispersion eines Polyisobutylenpoiymerisates wird ein Polysaccharide Kolloid-Kieselsäure, wässrige Natriumsilikatlösung von Be 33/4-0 und Graphit beigemischt so, daß sich folgende Konzentration ergibt:

20 % Graphit

5 % Pol.yisobutylenpolymerisat

4 % Kolloid-Kieselsäure
10 % Natriumsilikatlösung

2 % Polysäccharid
59 % Wasser

Diese Suspension kann auch auf das Werkstück oder iormgut aufgetragen werden. Die Filmstabilisatormischung ergibt einen gleichmäßigen, optimal wirkenden Schmierfilm auch bei den üblichen angewendeten Umformungstemperaturen, beispielsweise beim Profilwalzen, von bis über 900⁰C.

609848/0933

245071B

Beispiel 4

Die folgenden Komponenten werden in pulvriger Form trocken miteinander innig vermischt oder vermählen;

59 % Graphit

19 % Acryl-Styrol-Mischpolymerisat

6 % Kolloid-Kieselsäure
13 % JTatriumsilikat

3 % Polysaccharid

Am Anwendung?; ort, kurz vor dem Gebrauch wird das l'rocken£,elüisch in die gleiche Menge Wasser eingerührt, se daß eine Suspension mit 50 % Feststoffgehalt entsteht. Die Suspension ist versprühbar und wird so auf das Werkstück und/oder Werkzeug aufgebracht, wobei das Wasser auf der heißen Oberfläche verdampft und das Hochtemperaturschmiermittel bei der Verarbeitung wirksam wird. Der Schmierfilm ist auch bei hohen Temperaturen durch die Anwendung des Filmstabilisators äußerst stabil.

Beispiel 5

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

509848/0933

_ 9 —

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 Domes aufzusprühen. Auf der heißen Dornoberfläche bildet sich augenblicklich ein trockener wasserabstoßender PiIm. 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 Schmiermittels ergeben sich gegenüber herkömmlichen Schmiermitteln "Vorteile, wie in Wasser suspendierte physiologisch unbedenkliche Formulation, sauberer Abbrand (kein umweltfeindlicher ölquaIn). 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.

509848/0933

Claims

I NACH NACHGER,. κ. .Tatentansprüche

1) Boclit emperaturs chmiermitt el für die Warmverformung von Metallen, bestehend aus:

a) 10 bis 90 % Graphit

b) 2 bis 60 % Alkylenpolymerisat oder — mischpoly

merisat

c) 0,2 bis 8 % Suspensionshilfsmittel und gegebenen

falls

d) 2 bis 40 % Eilmstabilisätor

2) 3Iochtemperaturschmiermittel nach Anspruch 1), bestehend aus:

a) 35 Ms 90 % Graphit

b) 2 bis 60 % Alkylenpolymerisat oder -mischpolymerisat c)0,2bis 8 % Suspensionshilfsmittel-

d) 2 bis 40 % Tilmstabilisator

3) Hochtemperaturschmiermittel nach Anspruch 1), bestehend aus:

a) 10 bis 90 % Graphit

b) 2 bis 60 % Alkylenpolymerisat oder -mischpoly

merisat

c) 0,5 bis 8 % Suspensionshilfsmittel

4) -Hochtemperaturschniiermittel gemäß Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, d?ß als Filmstabilisator zweckjnäßig NatriumSilikate, Boroxide, Phosphate, Kieselsäure allein oder in Gemischen untereinander eingesetzt werden.

509848/0933

5) Verwendung des Hochtemperaturschmiermittels gemäß Patentanspruch 1 bis 4- in Form einer wässrigen Suspension mit einem Feststoffgebalt von 5 Ms 80 %.

5098 4 8/0933