DE975128C - Verfahren zum Ziehen von sich verjuengenden Metallhuelsen und anderen metallischen Werkstuecken - Google Patents

Description

• Verfahren zum Ziehen von sich verjüngenden Metallhülsen und anderen metallischen Werkstücken: Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Ziehen von sich verjüngenden Metallhülsen und anderen metallischen Werkstücken, deren durch das Ziehen zu erzielende Gestalt ihr Ausstoßen aus der Form erschwert.
• Es ist bekannt, daß ein chemischer Überzug auf der Metalloberfläche das Ziehen des Metalls erleichtert und die Beschaffenheit der Oberfläche des gezogenen Metalls verbessert. Es ist auch bekannt, daß die gemeinsame Anwendung eines chemischen Überzuges und bestimmter Seifen oder wäßriger Seifenlösungen die Verformung des Metalls noch weiter verbessert.
• Es ist bereits ein Verfahren zur spanlosen Formgebung phosphatierter Werkstücke aus Eisen oder Stahl bekannt, bei dem ein wäßriges Schmiermittel mit einem pH-Wert zwischen 8 und 9, beispielsweise in Form einer wäßrigen Seifenlösung, bei der Formgebung verwendet wird. Es ist außerdem die Verwendung eines Schmiermittels, bestehend aus Verseifungsprodukten von tierischen Fetten, insbesondere Wollfetten, und gegebenenfalls unverseiften tierischen Fetten mit vorzugsweise einem pH-Wert über 8 zur spanlosen Verformung von phosphatiertern Verformungsgut bekannt, wobei das Schmiermittel in Form der Emulsion in Wasser angewandt werden kann.
• Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird ein Schmiermittel von der Art der Seife benutzt,; 1@'f JG.@ @', sy' vc«t>a'eyCZ-22Ze@, r das "sich gegenüber den für die Verformung von Metallen bekannten Schmiermitteln dadurch unterscheidet, daß es bestimmte Bestandteile enthält, die eine bessere ölige Beschaffenheit und eine größere Fettigkeit dem Überzug, der auf dem zu verformenden Metall aufgebracht ist, verleihen als die üblichen Schmiermittel. Diese Erhöhung der Fettigkeit kann auch als erhöhte Weichheit des Überzuges bezeichnet werden, und diese Eigenschaften des Überzuges ermöglichen 'die leichte Trennung des Gegenstandes aus der Form.
• Das bei dem Verfahren gemäß der Erfindung zu verwendende Hilfsmittel besteht aus einer wäßrigen Emulsion einer Seife aus einem Gemisch von Tallöl, tierischer Fettsäure, Stearinsäure und/oder Pal mitinsäure und einem Mineraläl in Mengen gemäß dem Beispiel A. Das Mittel kann auch Morpholin enthalten. Außerdem können noch für seine Wirkungsweise unerhebliche färbende oder geruchsverbessernde Mittel, beispielsweise Kiefernöl, zugesetzt werden.
• Beispiel A 25 bis Zoo Gewichtsteile Mineralöl, 65 bis ioo Gewichtsteile Tallöl, 2o bis 6o Gewichtsteile tierische Fettsäure, 2,5 bis io Gewichtsteile Stearinsäure, 5 bis 3o Gewichtsteile Alkahhydroxyd. Welches Mineralöl gewählt wird, ist unwesentlich.
• Die Daten eines beispielsweise mit Erfolg angewandten Mineralöls sind:

  spezifisches Gewicht .............. 23° API

  Viskosität nach Sayboldt

  ... bei 38° ................... 90 bis 110

  55° ................... 62 - 69

  ,.. - ioo° ................... 37 - 40

  Flammpunkt minimum ........... 16o° C

  Entzündungspunkt minimum ..... i77° C

  Stockpunkt minimum . .. . . .. . . .. . -q.° C

  Tallöl, tierische Fettsäure und Stearinsäure bilden mit Alkalihydroxyd den Seifenanteil des Schmiermittels. Das Tallöl gibt dem Seifenfilm die ölige Beschaffenheit und trägt zur Stabilisierung der wäßrigen Emulsion bei. Bei steigendem Gehrah an Mineralöl im Vergleich zum Seifenanteil wird vorzugsweise zur Aufrechterhaltung einer stabilen Emulsion der Gehalt an Tallöl bis zu einem Maximum von ioo Gewichtsteilen erhöht, wenn der Anteil an Mineralöl bis zu seinem Maximum von Zoo Gewichtsteilen steigt.
• Die tierische Fettsäure, die jede Fettsäure' mit verhältnismäßig niedrigem Titer sein kann;, beispielsweise eine Fettsäure mit einem Titer . von etwa 40, und. die Stearinsäure bilden, einen Seifenfilm, der weder klebrig noch flockig ist. Wenn tierische Fettsäure und Stearinsäure oder äquivalente Säure, beispielsweise Palmitinsäure, fehlen, dann ist die Tallölseife unerwünscht klebrig und neigt dazu, flockig zu werden. Die gleichen unerwünschten Eigenschaften haben die Seifenfilme auch, wenn nicht genügend tierische Fettsäure und Stearinsäure oder äquivalente Säure anwesend ist. Wenn die angegebenen maximalen. Gehalte an tierischer Fettsäure und Stearinsäure überschritten werden, dann ist der erhaltene Seifenfilm nicht ölig genug, um ein leichtes Herauslösen des. geformten Gegenstandes aus der Form zu ermöglichen.
• Die angegebene Menge Alk-alihydroxyd genügt zur vollständigen Neutralisation der Fettsäureverbindungen der Seife. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Menge Alka,lihydroxyd etwas niedriger gewählt wird, als stöchiometrisch erforderlich ist, um die Fetisäureverbindungen vollständig zu neutralisiere. Unter den Alkalihydroxyden wird vorzugsweise Kaliumhydroxyd verwendet.
• Es würde gefunden, daß sowohl zur Erzielung eines weichen Seifenfilms auf .dem Metall als auch zur Erleichterung des Herauslösens nach dem Verformen vorzugsweise das Gewichtsverhältnis von zu verwendenden Seifenmengen zwischen etwa zwei Drittel und dpm Dreifachen der Mineralölmenge betragen soll.
• Bei den üblichen Gemischen nach Beispiel A ist es wünschenswert, aber ,nicht notwendig, eine geringe Menge eines nicht ionogenen Emulgators zuzumischen. Hierfür geeignete Mengen an sauren Monoestern vom Polyäthylenglykoltypus sind 15 bis 3o Gewichtsteile. Sie können 5 bis 50 Mol Äthylenoxyd enthalten und beispielsweise saure Monoester der Kokosfettsäure, der Ölsäure, der Harzfettsäure oder der Stearinsäure sein. Anionische und kationische Netzmittel haben sich nicht als befriedigend erwiesen.
• Bei Anwendungszwecken, die einen fettigen Film verlangen, wie er mit Zusammensetzungen nach Beispiel A erhalten wird, haben sich geringe Mengen Morpholin als günstig erwiesen. Eine vorzugsweise Zusammensetzung, die Morpholin enthält, ist im Beispiel B angegeben. Beispiel B 25 bis Zoo Gewichtsteile Mineralöl, 65 bis ioo Gewichtsteile Tallöl, 2o bis 6o Gewichtsteile tierische Fettsäure, 2,5 bis io Gewichtsteile Stearinsäure, 9 bis i i Gewichtsteile Morpholin, 3 bis 25 Gewichtsteile Kaliumhydroxyd, nicht ionogener Emulgator (saurer Monoester von Polyäthylenglykolen).
• Das Morpholin scheint sich beim Trocknen zu zersetzen und eine Fettsäureschicht zu bilden., die die Fettigkeit des Überzuges erhöht. DieseWirkung scheint nur dem Morpholin zuzukommen., und vergleichbare Ergebnisse lassen sich nicht durch Erhöhung -des Anteils an tierischen Fettsäuren. erhalten, da hierdurch unerwünschte Einwirkungen auf -die Azidität der Behandlungslösung eintreten.
• Die Anwendung wäßriger Seifenlösungen im Spritzverfahren ruft gewöhnlicherhöhbes Schäumen hervor, dessen Regelung üblicherweise besondere Vorsichtsmaßnahmen in der Anlage der Verfahrenseinrichtungen erforderlich macht oder eine sorgfältige Überwachung während der Durchführung des Verfahrens. Eines der praktisch bedeutungs- V`,;@ t @ i' Z e ist, daß diese Mittel lange Zeit in kontinuierlichem Verfahren verspritzt werden können., ohne daß besonders viel Schaum auftritt. Während man früher bei den bekannten. wäßrigen Seifenlösungen die zum Schmieren von Metalloberflächen verwendet wurden, Antischaummittel und Entschäumer verwendete, wirken die erfindungsgitmäßen Mittel ohne solche Antischaummittel. Die einzusetzenden Emulsionen können durch Zusatz von Wasser zu den Konzentraten nach Beispiel A und Bim Verhältnis von 6 bis 18 kg Konzentrat auf ioo 1 Lösungsgemisch hergestellt werden. Die günstigste Konzentration für jeden Anwendungsfall kann: experimentell bestimmt werden. Im allgemeinen führt eine Konzentration von 12 kg Konzentrat in ioo 1 Lösungsgemisch zu guten Ergebnissen..
• Man kann die wäßrigen Emulsionen auf eine blanke Metalloberfläche auftragen. Es ist auch möglich, das Metall mit einem Überzug in Form eines üblichen Phosphatüberzuges zu versehen und danach die phosphatüberzogene Oberfläche erfindungsgemäß zu behandeln. Die Emulsionen können bei Temperaturen zwischen 65 und 82° C während etwa i bis 5 Minuten angewandt werden. Die günstigste Behandlungszeit und Behandlungstemperatur richten sich nach dem besonderen Anwendungszweck und können leicht durch einfache Versuche unter den Anwendungsbedingungen. ermittelt werden. Nachdem das Mittel während. der erforderlichen Zeit mit der Oberfläche in Berührung war, empfiehlt es sich., das mit dem Mittel bedeckte Werkstück abtropfen zu lassen und sorgfältig zu trocknen. Die Gegenstände können an. der Luft trocknen gelassen werden oder auch in einem Ofen bei einer Temperatur von etwa 77 bis 1o2° C. Wenn der Überzug gut trocken ist, kann der Gegenstand gezogen werden.
• Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich beispielsweise folgende Emulsionen Beispiel i Es wurde eine Mischung folgender Zusammensetzung hergestellt: 5o g :@Zineralöl, 6o g Tallöl, 6o g tierische Fettsäure (Titer 4Q ), io g Stearinsäure, 15 g nicht ionnogener Emulgator; 7 g Morpholin, 8 g Natriumhydroxyd. Das Nätriumhydroxyd wurde in Wasser gelöst und auf 65° C erhitzt. Alle übrigen Bestandteile wurde rniteinan.der gemischt, bei 7ö bis 82° C zusammengeschmolzen zu der wäßrigen Natriumhydroxydlösung gegeben, und mit Wasser auf 2 1 aufgefüllt. Es bildete sich eine weiße stabile Emulsion, die einen pÄ Wert von 9 bis 9,2 besitzt, gemessen mit Hydrionpapier.
• Beispiel 2 3.4,3 kg Mineralöl, 29,2 kg Tallöl, i3,7 kg tierische Fettsäure, i,7 kg Stearinsäu,re, 5,i kg nicht ionogener Emulgator, 3,4 kg Morpholin, 4,8 kg Kaliumhydroxyd, aufgefüllt mit Wasser auf iooo 1.
• Eiserne go-mm-Hülsen wurden mit einem Phosphatüberzug bedeckt durch Eintauchen in eine Zinkphosphatlösung mit Chlorat als Beschleuniger. Die Hülsen wurden in Wasser gespült und in die vorstehend angegebene Lösung bei 70° C 3 Minuten einget,ucht, herausgenommen und getrocknet. Die überzogenen Hülsen wurden konisch gezogen in Düsen, die eine allmähliche Verengung an dem Ende bilden., das das Geschoß aufnehmen soll. Nach dem Ziehen konnten die Hülsen leicht aus der Ziehdüse ausgestoßen werden, sie blieben nicht am Werkzeug hängen. Beispiel 3 ioo kg Mineralöl, 32,5 kg Tallöl, 29 kg tierische Fettsäure, 1,5 kg Stearinsäure, 12,5 kg nicht ionogener Emu,lgator, 4.,5 kg Natriumhydroxyd, aufgefüllt mit Wasser auf iooo 1.
• Die weiße stabile Emulsion wird auf dem Werkstück aufgetrocknet, und der so gebildete Überzug unterstützt den Vorgang des Verengens von blanken eisernen go-mm-Hülsen außerordentlich und ermöglicht einen glatten Ausstoß der eingezogenen Hülsen. Beispiel q. 3o kg Mineralöl, 7o kg Tallöl, 3o kg tierische Fettsäure, io kg Stearinsäure, 6,8 kg Natriumhydroxyd, aufgefüllt mit Wasser auf iooo 1. Diese Emulsion kann als Ziehhilfsmittel von phosphatierten Teilen verwendet werden.
• Es sind bereits Tallöl enthaltende Schmiermittel, beispielsweise für das Walzen von Metallen, bekannt, die neben i bis 17 Teilen Tallöl 83 bis 99 Teile Fett bei einem Gesamtgehalt an freier Säure unter i5°/o enthalten. Von diesem Mittel unterscheidet sich das bei denn erfindungsgemäßen Verfahren angewendete Schmiermittel durch den das Kleben verhindernden Zusatz von Mineralöl in Abstimmung auf die übrigen Seifenbestandteile und dadurch, daß im Vergleich zu den bekannten Schmiermitteln nicht aus Fetten, ölen und freier Fettsäure, sondern aus Ölen und Seifen aufgebaut ist, also nicht nur eine andere Konsistenz, sondern auch eine andere chemische Zusammensetzung besitzt.
• Gleichfalls als Schmiermittel für das Walzen von Metallen sind Emulsionen von löslichen Ölen in Wasser bekannt, wobei Mineralöl zugesetzt werden kann. Der wesentliche Unterschied des erfindungsgemäß zu verwendenden Mittels liegt in dem Alkaliseifengehalt und dem Tallölgehalt.
• Es war außerdem bekannt, daß stabile Mineralölemulsionen unter Zuhilfenahme von Tallölseifen hergestellt werden können. Gegenüber auf diese Weise gewonnenen Emulsionen unterscheiden sich die erfindungsgemäß zu verwendenden in ihrer Zusammensetzung durch die Gehalte an tierischer Fettsäure und Stearinsäure oder äquivalenter Säuren, beispielsweise Palmitinsäure, also an gesättigten Fettsäuren, durch deren. Zusatz die Bildung klebriger Überzüge, die durch Tallölseifenzusätze bedingt sind, verhindert wird.
• Außerdem sind Bohröle bekannt, die aus einer Kaliseife der Rizinusölsäure, einer Triäthanolaminseife der gleichen Säure, Triäthanolaminphosphat und wasserlöslichen Polyalkylenglykolen sowie einem rostschützenden Natriumsalz und einem Schimmelverhinderer bestehen. Diese Mittel sind nicht nur anders zusammengesetzt als das erfindungsgemäß zu verwendende Mittel, das sich aus wesentlich anderen Komponenten aufbaut. Es ist für den Fachmann heute auch nicht gegeben, daß' er unter den Bohrölen nach brauchbaren Ziehschmiermitteln sucht, weil beide Schmiermittelsorten sich weitgehend differenziert haben, so daß ältere Darstellungen, wonach man zum Naßziehen Bohrölemulsionen verwenden kann, heute den Fachmann nicht veranlassen, die bekannten Bolhrölemulsionen auf -ihre Eignung zum Ziehen durchzuprobieren.
• Es sind Schneidöle bekannt in Form von wäßrigen Ölemulsionen, die Mineralöl, Tallöl, Degras und Lardöl bzw. Mineralöl, Tallöl, tierische Fettsäure, Stearinsäure und Alkalihydroxyd enthalten. Bei Schneidölen kommt es besonders auf die Kühlwirkung an, was an diesen bekannten Mitteln besonders gerühmt wird. Kein Fachmann wird, wenn er schwierige Ziehprobleme zu lösen hat, bei denen es auf eine Kühlwirkung praktisch, nicht ankommt, für seinen besonderen Zweck gerade die Brauchbarkeit von solchen. Schneidölen untersuchen, deren Kühlwirkung besonders hervorgehoben ist. .

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Ziehen von sich verjüngenden Metallhülsen und anderen metallischen Werkstücken, deren durch das Ziehen zu erzielende Gestalt ihr Ausstoßen aus der Form erschwert, in Ziehdüsen unter Verwendung einer wäßrigen Emulsion einer Mischung aus gegebenenfalls unter Zusatz eines nichtionogenen Emulgators und/oder von Mo.rpholin, wobei der Gehalt' an Alkalihydroxyd nicht über, vorzugsweise etwas unter der stöchiometrisch zur vollständigen Neutralisation der Fettsäuren erforderlichen Menge liegt, mit nachfolgender Trocknung derselben auf der Oberfläche des Werkstückes. In Betracht gezogene Druckschriften USA.-Patentschriften Nr. 1919 125, 2 438 461, 2 565 938, 2 599 353, 2 617 769, 2 625 509; britische Patentschrift Nr. 577:203 (Referat in Abridgements of Spezifications, 1949, S. 24-2); belgische Patentschrift Nr. 5o5 262; .schweizerische Patentschrift Nr. 24o 8o I ; Farben-, Lack- und Kunststofflexikon (i952), S. 715; Seifen - Öle - Fette - Wachse (195o), Nr. 9, S. 177; Maaß, Die Fabrikation der konsistenten Fette und Hochdruckschmierstoffe (194o), S. 79; Lüdecke, Fette und Seifen (1951), S.686; K a d m e r, Schmierstoffe und Maschinenschmierung (1941), S.245, 249; S woboda, Technologie der technischen Öle und Fette (1931), S.287; Zerbe, Mineralöle und verwandte Produkte (1952), S. 922; Betriebsblatt AWF 37 (Ausschuß für wirtschaftliche Fertigung) ; Bastian, Metalworking Lubricants (z951), S.69.