DE102007045820A1 - Improved lubricant formulation for metal forming processes at elevated temperatures - Google Patents
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Abstract
Verbessertes Schmiermittelsystem, das nützlich bei Metallumformverfahren ist. Die Schmiermittelformulierungen enthalten ein Bornitridschmiermittel mit Graphitzusätzen. Diese Formulierungen verbessern das Schmiervermögen, während eine gute Haftung bei erhöhten Temperaturen erhalten bleibt.Improved lubricant system useful in metal forming processes. The lubricant formulations contain a boron nitride lubricant with graphite additives. These formulations improve lubricity while maintaining good adhesion at elevated temperatures.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Schmiermittelformulierungen, die für Metallumformverfahren bei erhöhten Temperaturen wie z. B schnelle plastische Umform-, superplastische Umform- und Warmumformverfahren nützlich sind.The The present invention relates generally to lubricant formulations. the for Metal forming process at elevated Temperatures such. B fast plastic forming, superplastic Forming and hot forming process are useful.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die Entwicklung von Schmiermitteln für Metallumformverfahren bei erhöhten Temperaturen, wie z. B. schnelles plastisches Umformen (qick plastic forming = QPF), superplastisches Umformen (superplastic forming = SPF) oder Warmumformen erfordert die folgenden Merkmale: einen niedrigen Reibungskoeffizienten, eine gute Haftung am Rohling, ein gleichmäßiges Auftragungsmuster, geringe Kosten und eine einfache Entfernung nach dem Umformen. Schmiermittel auf petrochemischer Basis sind auf Grund der in diesen Verfahren verwendeten hohen Temperaturen unwirksam. Das am häufigsten verwendete Schmiermittel für Verfahren, die solche erhöhten Temperaturen beinhalten, ist Bornitrid (BN). Es wurden jedoch auch andere Schmiermittel, wie z. B. Graphit, Molybdändisulfid und Magnesiumhydroxid (in wässriger Suspension häufig als Magnesiamilch bezeichnet) verwendet.The Development of lubricants for Metal forming process at elevated Temperatures such. B. rapid plastic forming (qick plastic forming = QPF), superplastic forming (SPF) or Hot forming requires the following features: a low coefficient of friction, good adhesion to the blank, a uniform application pattern, low Cost and easy removal after forming. lubricant On a petrochemical basis are due in this process used high temperatures ineffective. The most common used lubricant for Procedures that increased such Temperatures include boron nitride (BN). There were, however, too other lubricants, such as. As graphite, molybdenum disulfide and magnesium hydroxide (in aqueous Suspension often used as Magnesia Milk).
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Erfindung soll Vorteile und Alternativen gegenüber Ausführungen nach dem Stand der Technik bieten, indem verbesserte Schmiermittelformulierungen vorgesehen sind, die bei Metallumformverfahren bei erhöhten Temperaturen nützlich sind. Die Formulierungen enthalten ein Bornitridschmiermittel mit Graphitzusätzen. Diese Formulierungen verbessern das Schmiervermögen, während eine gute Haftung an der Oberfläche des Rohlings erhalten bleibt.The Invention is intended to advantages and alternatives over embodiments of the prior Provide technology by providing improved lubricant formulations which are useful in metal forming processes at elevated temperatures. The formulations contain a boron nitride lubricant with graphite additives. These Formulations improve the lubricity while adhering well the surface of the blank is preserved.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die beiliegenden Zeichnungen, die in dieser Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, die gemeinsam mit der oben stehenden allgemeinen Beschreibung und der unten stehend dargelegten detaillierten Beschreibung dazu dient, die Prinzipien der Erfindung zu erklären, wobei:The accompanying drawings, which are included in this description and form part of it, illustrate an exemplary embodiment of the invention, together with the above general Description and detailed description set forth below serves to explain the principles of the invention, wherein:
Während Ausführungsformen der Erfindung oben stehend veranschaulicht und allgemein beschrieben wurden und hierin nachfolgend in Verbindung mit bestimmten eventuell bevorzugten Prozeduren und Ausführungen beschrieben werden, sollte verständlich und einzusehen sein, dass die Erfindung keinesfalls auf solche Ausführungsformen und Prozeduren, die hierin veranschaulicht und beschrieben sein können, beschränkt sein soll. Die vorliegende Erfindung soll sich vielmehr auf alle Alternativen und Abwandlungen erstrecken, die die weit reichenden Prinzipien der Erfindung innerhalb des wahren Geistes und Umfangs davon umfassen können.While embodiments of the invention illustrated above and generally described and in connection with certain of them, if any preferred procedures and designs should be described, should be understood and to be understood that the invention in no way refers to such embodiments and procedures illustrated and described herein can, limited should be. Rather, the present invention is intended to be directed to all Alternatives and variations that extend the far-reaching principles of the invention within the true spirit and scope thereof can.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Zur/m besseren Bezugnahme und Verständnis ist die nachfolgende Beschreibung unter Bezugnahme auf ein vereinfachtes beispielhaftes Metall-Formgestaltungsverfahren dargelegt. Es ist wichtig zu verstehen, dass das Schmiersystem der vorliegenden Erfindung keinesfalls auf ein derartiges Formgestaltungsverfahren beschränkt ist. Es wird vielmehr in Erwägung gezogen und es ist beabsichtigt, dass das Schmiersystem in breitem Um fang auf eine beliebige Anzahl von Metall-Formgestaltungsverfahren bei erhöhten Temperaturen anwendbar ist.To / m better reference and understanding is the following description with reference to a simplified exemplary metal forming method explained. It is important to understand that the lubrication system of the present invention by no means to such a shaping method limited is. It is rather considered pulled and it is intended that the lubrication system in wide To start with any number of metal forming processes at elevated Temperatures is applicable.
Nun
wird Bezug auf die verschiedenen Zeichnungen genommen, in denen
so weit möglich gleiche
Elemente in den verschiedenen Ansichten mit entsprechenden Bezugsziffern
bezeichnet sind. Die
Wie
in
Die
untere Fläche
Wie
für den
Fachmann einzusehen sein wird, ist das in den
Unabhängig von dem verwendeten Formgestaltungsverfahren wird typischerweise eine bestimmte Art von Schmierung während der Metallumformverfahren verwendet. Eine Schmierung ist notwendig, um ein Stecken zu verhindern und dadurch die Verformung des Werkstückes zu erleichtern. Eine Schmierung dient auch dazu, das Lösen des umgeformten Teils von Pressform- und Werkzeugelementen zu unterstützen. Das Schmiermittel kann auf die Fläche des Werkstücks, das einer Verformung unter zogen wird, und/oder auf Flächen der Formgestaltungswerkzeuge aufgebracht werden.Independent of the molding process used is typically a certain type of lubrication during the metal forming process used. Lubrication is necessary to prevent sticking and thereby the deformation of the workpiece facilitate. Lubrication also serves to release the To assist the formed part of die and tool elements. The Lubricant can affect the area of the workpiece, which is subjected to deformation, and / or surfaces of the Mold design tools are applied.
Die vorliegende Erfindung sieht ein verbessertes Schmiersystem unter Verwendung eines Bornitrid (BN)-Schmiermittels mit Graphitzusätzen vor, um das Schmiervermögen zu verbessern, während eine gute Haftung an dem Metallrohling und/oder den Werkzeugelementen, auf den/die es aufgebracht ist, erhalten bleibt. In einer eventuell bevorzugten Ausführungsform führt der Zusatz von mindestens 5% und bevorzugter etwa 5% bis etwa 50% Graphit zu dem Bornitrid zu einem verbesserten Schmiervermögen (einem niedrigeren Reibungskoeffizienten) im Vergleich mit BN allein. Im Gegensatz zu Schmierungsformulierungen, die vorwiegend aus Graphit bestehen, erhalten die erfindungsgemäßen Bornitrid-Graphit-Formulierungen eine gute Haftung an den Metallrohling- und Formgestaltungswerkzeugflächen. Es können weitere Bestandteile in dem Schmiermittel vorhanden sein, vorausgesetzt, dass sie die Merkmale des Schmiervermögens und der Haftung nicht wesentlich verschlechtern.The The present invention provides an improved lubrication system Use of a boron nitride (BN) lubricant with graphite additives to the lubricity to improve while a good adhesion to the metal blank and / or the tool elements, on which it is applied is preserved. In a possible preferred embodiment leads the Addition of at least 5% and more preferably about 5% to about 50% graphite to the boron nitride for improved lubricity (a lower coefficient of friction) in comparison with BN alone. in the Contrary to lubrication formulations consisting mainly of graphite, obtain the boron nitride-graphite formulations according to the invention good adhesion to the metal blank and mold tooling surfaces. It can be present in the lubricant, provided that that they do not have the characteristics of lubricity and adhesion significantly worsen.
Gemäß dem in Erwägung gezogenen Verfahren können die erfindungsgemäßen Bornitrid-Graphit-Formulierungen unter Verwendung herkömmlicher Farbaufsprühverfahren auf den Metallrohling oder ein anderes Werkstück gesprüht werden und können mithilfe von Standardverfahren, die derzeit für reines BN verwendet werden, entfernt werden. In einem eventuell bevorzugten Verfahren besteht das Metallwerkstück aus Aluminium oder Magnesium, obwohl gleichermaßen andere Werkstückmaterialien verwendet werden können. Die erfindungsgemäßen Bornitrid-Graphit-Formulierungen werden als besonders geeignet für Formgestaltungsverfahren angesehen, die bei Temperaturen von etwa 250 Grad C oder mehr ausgeführt werden.According to the in consideration drawn procedures can the boron nitride-graphite formulations according to the invention using conventional Farbaufsprühverfahren can be sprayed on the metal blank or other workpiece and can help with standard procedures currently used for pure BN be removed. In a possibly preferred method the metal workpiece aluminum or magnesium, although equally used other workpiece materials can be. The boron nitride-graphite formulations according to the invention are as particularly suitable for Forming process considered at temperatures of about 250 degrees C or more become.
Die
wesentlichen Vorteile im Hinblick auf das Schmiervermögen, die
als Ergebnis des Graphitzusatzes erzielt werden, sind in
Wie gezeigt, ergab ein Standard-Bornitridschmiermittel ohne Graphitzusatz (Kolonnen ganz links) wesentlich höhere Werte für den Reibungskoeffizienten als Proben mit Graphitzusatz. Die Daten zeigen auch, dass mit dem Zusatz von Graphit das Schmiervermögen die Tendenz zeigt über längere Zeitperioden bei im Wesentlichen gleichen Niveaus erhalten zu bleiben. Dies zeigt sich durch die Tatsache, dass während späterer Stadien des Reibungstests keine wesentliche Zunahme des Reibungskoeffizienten vorlag. Überdies zeigte eine optische Überprüfung der Proben nach den Reibungstests, dass reines Graphit (Spalten ganz rechts) die Tendenz zeigte, sich bis zu einem gewissen Grad abzulösen, während die BN-Graphit-Kombinationen eine beträchtliche Haftung beibehielten. Die Schmiermittelmischung bietet somit den Vorteil eines verbesserten Schmiervermögens in Verbindung mit einer Langzeithaftung unter Reibung.As showed a standard boron nitride lubricant without added graphite (Columns far left) much higher values for the coefficient of friction as samples with graphite additive. The data also show that with the Addition of graphite The lubricity shows the tendency over longer periods of time to be maintained at substantially the same levels. this shows yourself by the fact that while later Stages of friction test no significant increase in the coefficient of friction present. moreover showed a visual check of the Samples after the friction tests that pure graphite (columns completely right) showed a tendency to detach to a certain extent while the BN-graphite combinations a considerable one Retained liability. The lubricant mixture thus offers the Advantage of an improved lubricity in connection with a Long-term adhesion under friction.
Es sollte einzusehen sein, dass, während die vorliegende Erfindung in Bezug auf eventuell bevorzugte Ausführungsformen, Konstruktionen und Prozeduren veranschaulicht und beschrieben wurde, diese Ausführungsformen, Konstruktionen und Prozeduren nur illustrativ beispielhaft sind und dass die Erfindung keinesfalls auf diese beschränkt ist. Vielmehr wird in Erwägung gezogen, dass einem Fachmann zweifellos Abwandlungen und Varianten einfallen werden, die die Prinzipien der Erfindung einschließen. Es wird daher in Erwägung gezogen und es ist beabsichtigt, dass sich die Erfindung auf alle derartigen Abwandlungen und Varianten erstrecken soll, die die weit gefassten Aspekte der Erfindung innerhalb ihres wahren Geistes und Umfangs einschließen können.It should be understood that while the present invention with reference to possibly preferred embodiments, Constructions and procedures have been illustrated and described Embodiments, Constructions and procedures are illustrative only and that the invention is by no means limited to these. Rather, it is being considered undoubtedly drawn to a specialist modifications and variants that will incorporate the principles of the invention. It is therefore considered drawn and it is intended that the invention be limited to all such Variations and variants should extend that the broad Aspects of the invention within its true spirit and scope lock in can.
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