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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Drähten aus
Kupfer oder aus einer Kupferlegierung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Die hierfür
geeigneten Kupferlegierungen sind zum Beispiel in der Norm DIN EN
1044 genormt. Sie enthalten neben Kupfer als Legierungszusätze Cadmium,
Zink, Silizium, Zinn, Mangan, Nickel, Silber, Phosphor und weitere
Nichteisen-Metalle. Aus diesen Legierungen werden gewöhnlich Drähte mit
Durchmessern von 1 bis 5 mm hergestellt.
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Verfahren
und Vorrichtungen zur Herstellung von Drähten und Stäben aus Kupfer oder Kupferlegierungen
werden zum Beispiel in den deutschen Offenlegungsschriften
DE 39 29 287 A1 und
DE 196 02 054 A1 sowie
in den US-Patenten
US 2,290,684 und
US 2,795,520 beschrieben.
Ausgangspunkt für
die Herstellung der Drähte
sind in der Regel zylindrische Gußblöcke, die auf 550 bis 600°C erwärmt und
mit einer Strangpresse zu einem oder mehreren Drähten extrudiert werden. Die
hierbei erhaltenen Rohdrähte
müssen
gewöhnlich durch
weitere Zieh- oder Walzprozesse auf die gewünschten Enddurchmesser gebracht
werden.
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Mit
den beschriebenen Extrusionsverfahren lassen sich Drähte oder
Stäbe mit
unterschiedlichen Querschnittsformen herstellen. Runde oder quadratische
Querschnitte werden bevorzugt eingesetzt. Die extrudierten Drähte werden
gewöhnlich
durch ein- oder
mehrmaliges Kaltziehen auf Fertigmaß gebracht. Bei jedem Ziehvorgang
ist im Falle von Legierungen nur eine Kaltumformung mit einem Verformungsgrad
zwischen 25 und 30% möglich.
Der Verformungsgrad ist von der gewählten Legierung abhängig. Bei
reinem Kupfer ist auch ein höherer
Verformungsgrad erreichbar. Der Verformungsgrad ist definiert als
das Verhältnis
der Querschnittsänderung
relativ zum Anfangsquerschnitt.
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Kupfer
oder Kupferlegierungen bilden bei hohen Temperaturen eine dunkle
Oxidhaut aus Cu(II)-oxid an der Oberfläche und neigen bei großen Formänderungen
während
der Zieh- oder Walzprozesse zur Versprödung. Ohne weitere Vorkehrungen
zur Vermeidung dieser Probleme müssen
die aus der Strangpresse austretenden Rohdrähte zur Entfernung der Oxidhaut
in verdünnter
Schwefelsäure
gebeizt und anschließend
mit Wasser gespült
werden. Die Versprödung
kann durch Glühen
rückgängig gemacht
werden. Die zitierten Patentdokumente vermeiden die Bildung der
Oxidhaut durch Besprühen
der aus der Strangpresse austretenden heißen Drähte mit Wasser aus geeigneten
Sprühdüsen, um „metallisch
blanke" Drähte zu erhalten.
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Mit
den beschriebenen Extrusionsverfahren lassen sich Drähte oder
Stäbe mit
unterschiedlichen Querschnittsformen herstellen. Runde oder quadratische
Querschnitte werden bevorzugt eingesetzt. Die extrudierten. Drähte werden
gewöhnlich
durch ein- oder
mehrmaliges Kaltziehen auf Fertigmaß gebracht. Bei jedem Ziehvorgang
ist abhängig
vom Werkstoff nur eine Kaltumformung mit einem Verformungsgrad zwischen 25
und 50% möglich.
Der Verformungsgrad ist hierbei definiert als die Querschnittsänderung
relativ zum Anfangsquerschnitt.
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Konventionell
extrudierte Drähte
weisen erfahrungsgemäß eine Schwankungsbreite
ihrer Querschnittsabmessungen von ±5% auf. Für Kupferlegierungen nach DIN
EN 1044 betragen jedoch die geforderten Grenzabmaße für Drähte ±3%. Zur
Einhaltung der Grenzabmaße
wird vor dem Fertigziehen zunächst
ein sogenannter Kalibrierzug vorgenommen, um die Toleranz der Querschnittsabmessungen
zu vermindern. Hierbei werden Drahtabschnitte mit großerem Querschnitt
stärker
verformt als dünnere
Drahtabschnitte. Das führt
zu unterschiedlicher Bruchdehnung, Zugfestigkeit und Härte längs der
Drähte.
Im allgemeinen nehmen Härte
und Zugfestigkeit mit steigendem Umformungsgrad zu, während die
Bruchdehnung abnimmt. Vor dem Fertigziehen müssen die Drähte daher zwischengeglüht werden,
um die beim Umformen entstandene Kaltverfestigung durch Glühen oberhalb
der Rekristallisationstemperatur wieder zu beseitigen.
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Die
Qualität
der Extrusion hat also einen entscheidenden Einfluß auf die
nachfolgenden Arbeitsgänge.
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Weiterhin
hat sich gezeigt, daß das
aus dem Stand der Technik bekannte Besprühen der extrudierten Lotdrähte mit
kaltem Wasser teilweise zu fleckigen Oberflächen der Drähte führt. Außerdem sind die so hergestellten
Drähte
spröde
und können
nicht ohne vorheriges Glühen
in anschließenden
Ziehprozessen verarbeitet werden.
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Für das Ziehen
auf Fertigmaß stehen
Ziehapparaturen zur Verfügung,
deren Herzstück
sogenannte Ziehsteine aus Diamant oder Hartmetall sind. Sie weisen
eine Ziehöffnung
auf, durch die der Draht hindurchgezogen wird. Da die Ziehöffnung kleiner
ist als der Drahtdurchmesser, muß der Draht in einer geeigneten
Vorrichtung angespitzt werden, bevor er durch die Ziehöffnung hindurchgefädelt werden
kann. Dieser Vorgang ist zeitraubend und verhindert eine durchgehende
Fertigung vom Gußblock
bis zum Lotdraht mit Fertigmaß.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindungen ist es daher, ein kontinuierliches
Verfahren zur Herstellung eines Drahtes aus Kupfer oder aus einer
Kupferlegierung anzugeben, wobei ohne Unterbrechung ausgehend von
der Extrusion eines Gußblocks
in nur einem nachgeschalteten Ziehvorgang ein metallisch blanker
Draht mit Fertigmaß hergestellt
wird.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch das im Hauptanspruch angegebene Verfahren. Bevorzugte Ausführungsformen
des Verfahrens werden in den Unteransprüchen beschrieben.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
geht von den aus dem Stand der Technik bekannten Extrusionsverfahren
aus. Kupfer oder Kupferlegierung werden in Form eines Gußbolzens
(1) in eine Strangpresse (2) eingelegt und bei
einer Temperatur oberhalb von 500°C
durch eine Matrize (4) mit einer oder mehreren Matrizenöffnungen
gepreßt
und danach in einer Kühlzone
abgekühlt.
Der oder die aus der Matrize austretenden Rohdrähte (5) werden in
nur einem nachgeschalteten Ziehprozeß auf Fertigmaß gezogen.
Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- a)
Schützen
der aus der Matrize (4) austretenden heißen Drähte (5)
in einer Reckzone (I) mit einem Schutzgas vor Oxidation,
- b) Abkühlen
der Drähte
in einer Kühlzone
(II) in einem temperierten Wasserbad (6) mit einer Temperatur größer als
60°C,
- c) Messen der Querschnittsabmessungen der Drähte nach Austritt aus dem Wasserbad
und Ausüben
einer geregelten Zugkraft auf die Drähte, so daß die Abweichungen der Querschnittsabmessungen
der Drähte von
einem Soll-Querschnitt durch Recken der Drähte in der Reckzone minimiert
werden und
- d) Einlegen der Drähte
ohne vorheriges Anspitzen in einen geteilten Ziehstein (14),
Schließen
des Ziehsteins und Ziehen der Drähte
auf Fertigmaß ohne
Unterbrechung bis der Gußbolzen
(1) verbraucht ist.
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Mit
dem Verfahren können
mehrere Drähte
parallel gefertigt werden. Die Matrize der Strangpresse muß hierzu
entsprechend viele Extrusionsöffnungen
aufweisen. Bevorzugt wird die Matrize mit zwei Extrusionsöffnungen
ausgestattet. Der Einfachheit halber beziehen sich die folgenden
Erläuterungen
nur auf die Herstellung eines Drahtes. Bei der Herstellung von mehreren
Drähten,
müssen
die Verfahrensabläufe
für jeden Draht
unabhängig
voneinander vorgenommen werden.
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Mit
dem Verfahren können
Drähten
mit unterschiedlichen Querschnittsformen hergestellt werden, bevorzugt
werden Drähte
mit rundem Querschnitt erzeugt.
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Erfindungsgemäß ist zwischen
Matrize und Kühlzone
eine Reckzone angeordnet. In der Reckzone ist die Temperatur des
Drahtes unmittelbar hinter dem Austritt aus der Matrize immer noch
so hoch, daß der
Draht eine plastische Beschaffenheit aufweist und mit relativ geringem
Kraftaufwand in die Länge
gezogen werden kann. Hierbei werden die Querschnittsabmessungen
des Drahtes ausgehend von den Querschnittsabmessungen der Matrizenöffnung auf
einen Sollquerschnitt vermindert. Dieser Vorgang ist mit einer Fertigungstoleranz von
etwa ±5%
behaftet. Es hat sich gezeigt, daß durch Regeln der an den Draht
angreifenden Zugkraft die Toleranz der Querschnittsabmessungen auf ±3% vermindert
werden kann.
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Bei
Runddrähten
hat es sich bewährt,
wenn der Durchmesser der Matrizenöffnung um den Faktor 1,4 bis
2, bevorzugt um den Faktor 1,5 bis 1,8, größer ist als der gewünschte Drahtdurchmesser
nach Verlassen der Reckzone. Ein größerer Matrizendurchmesser verringert
die Anforderungen an den Preßdruck
der Strangpresse.
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Die
Ziehgeschwindigkeit für
die Drähte
hinter der Reckzone beträgt
bevorzugt zwischen 0,5 und 1,5, insbesondere zwischen 0,7 und 1,0
m/s.
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Die
Zugkraft für
den Reckvorgang kann durch einen hinter der Kühlzone angeordneten Reckantrieb
in den Draht eingebracht werden. Zur Regelung der Zugkraft wird
der Ist-Querschnitt
nach dem Austritt des Drahtes aus dem Wasserbad und vor dem Reckantrieb
gemessen und mit dem Soll-Querschnitt verglichen. Der Ist-Querschnitt
bildet die Regelgröße, deren
Abweichung vom Soll-Querschnitt in einem Regler ermittelt und zur
Bestimmung der notwendigen Änderung
der Zugkraft des Reckantriebs verwendet wird. Der Soll-Querschnitt
des Drahtes kann zum Beispiel mit einem optischen Drahtdickenmeßgerät ermittelt
werden.
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Die
Länge der
Reckzone zwischen Matrize und Kühlzone
kann zwischen 30 und 500 mm lang sein, bevorzugt hat sie eine Länge von
50 bis 300 mm. Da der frisch extrudierte Draht in dieser Zone noch
sehr heiß ist,
ist es ratsam, die Oxidation an der Drahtoberfläche durch Befüllen oder
Durchfluten der Reckzone mit einem Schutzgas zu verhindern. Geeignete
Schutzgase sind Argon oder Stickstoff, bevorzugt wird Stickstoff
eingesetzt.
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Die
beschriebene Extrusion mit angeschlossener geregelten Reckeng der
extrudierten Rohdrähte führt zu Drähten, deren
Dickenschwankungen so weit vermindert sind, daß ein einziger nachgeschalteter
Ziehprozeß ausreicht,
um die Drähte
auf Fertigmaß zu
ziehen. Damit dieser Ziehprozeß unmittelbar
ohne Unterbrechung nach Verlassen der Kühlzone angeschlossen werden
kann, muß der
Draht die Kühlzone
in metallisch blanker Form verlassen. Unter „metallisch blank" wird im Rahmen dieser
Erfindung verstanden, daß sich an
der Oberfläche
der Lotdrähte
kein schwarzes Cu (II) Oxid befindet, sondern nur das unvermeidliche
rote Cu (I) Oxid. Das Beizen des Drahtes zwecks Entfernung der Oxidhaut
kann dann entfallen.
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Erfindungsgemäß wird die
metallisch blanke Oberfläche
des Drahtes hinter der Kühlzone
durch mehrere Maßnahmen
sichergestellt:
- • in der Reckzone wird der Draht
durch Befüllen
oder Durchfluten mit einem Inertgas vor Oxidation geschützt;
- • in
der Kühlzone
wird der Draht in einem temperierten Wasserbad bei einer Temperatur
oberhalb von 60, bevorzugt oberhalb von 80°C auf unter 100°C abgekühlt werden.
Zu diesem Zweck werden die Drähte
bevorzugt innerhalb von 1 bis 10 Sekunden durch das Wasserbad gezogen;
- • bevorzugt
wird das Wasserbad beständig
verwirbelt, um zu verhindern, daß sich auf der heißen Drahtoberfläche Gasbläschen bilden.
Das kann zum Beispiel dadurch geschehen, daß die Drähte quer zur Laufrichtung mit
heißem
Wasser angeströmt
werden.
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Die
obigen Maßnahmen
führen
zu Lotdrähten
mit metallisch blanker Oberfläche,
die noch ein ausreichendes Formänderungsvermögen für nachfolgende
Ziehprozesse aufweisen. Wesentlich hierbei ist, daß das Wasserbad
auf etwa 60 bis 95°C
temperiert wird. Temperaturen des Wasserbades unter 60°C führen zu
einer Versprödung
des Drahtes, die beim nachfolgenden Fertigziehen häufigen Drahtbruch
zur Folge hat.
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Nach
dem Abkühlen
des Drahtes im Wasserbad wird er in einem einzigen Ziehprozeß auf Fertigmaß gezogen.
Damit dieser Ziehprozeß unterbrechungsfrei
in das Gesamtverfahren integriert werden kann, wurde ein geteilter
Ziehstein entwickelt. Hierdurch wird das sonst übliche Anspitzen des Drahtes
und Einfädeln
in den Ziehstein überflüssig. Nach
dem Anfahren der Extrusion wird der Anfang des Drahtes in den geöffneten
Ziehstein eingelegt, der Ziehstein wird geschlossen und der Draht
auf Fertigmaß gezogen.
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Das
Verfahren eignet sich prinzipiell für alle Extrusionsverfahren,
bei denen ein Endlosprofil mit verringerten Toleranzen der Querschnittsabmessungen
erzeugt werden soll. Bevorzugt wird das Verfahren jedoch für die Herstellung
von Drähten
aus Kupfer oder aus Kupferlegierungen verwendet, die neben Kupfer
Legierungszusätze
aus Silber, Cadmium, Zink, Silizium, Zinn, Mangan, Nickel oder Phosphor
oder Kombinationen dieser Zusätze
enthalten. Das Verfahren ermöglicht
es, in einem kontinuierlichen Arbeitsgang aus einem Gußblock einen
gebrauchsfertigen Draht mit metallisch blanker Oberfläche herzustellen.
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Im
folgenden wird die Erfindung an Hand der Beispiele und Figuren näher erläutert. Es
zeigen:
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1:
Prinzipieller Aufbau zur Durchführung
des Verfahrens
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2:
Meßprotokoll
für die
Durchmesser von zwei parallel gezogenen Drähten ohne Regelung des Reckantriebes
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3:
Meßprotokoll
für die
Durchmesser von zwei parallel gezogenen Drähten mit Regelung des Reckantriebes
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4:
Aufbau des geteilten Ziehsteins
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1 zeigt
den prinzipiellen Aufbau zur Durchführung des Verfahrens. Bezugsziffer
(1) bezeichnet den Gußbolzen
aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung. Er befindet sich in der
Strangpresse (2) und wird durch eine hier nicht gezeigte
externe Beheizung auf einer Temperatur von zum Beispiel 600°C gehalten.
Mit dem Stempel (3) wird der Gußbolzen durch eine Öffnung in
einer Matrize (4) gepreßt. Der extrudierte Rohdraht ist
mit Bezugsziffer (5) bezeichnet. An die Matrize (4)
schließt
die Reckzone (I) an, in der der Draht nur mäßig abgekühlt wird. Zur Vermeidung einer
Oxidation des Drahtes wird die Reckzone zum Beispiel mit einem Schutzgas
befüllt
oder durchflutet. In der anschließenden Kühlzone (II) wird der noch heiße Draht
auf eine Temperatur unter 100°C
abgekühlt,
indem er durch ein temperiertes Wasserbad (6) geführt wird,
welches auf einer Temperatur von mindestens 60°C gehalten wird. Das Wasserbad
ist in Draufsicht auf die Wasseroberfläche dargestellt. Die von gegenüberliegenden
Seiten auf den Rohdraht (5) gerichteten Pfeile stellen
eine Anströmung
des Drahtes mit Wasser aus mehreren Düsen dar, die längs des
Drahtes im Wasserbad angeordnet sind. Das hierfür notwendige Wasser wird im
Kreis geführt.
Zu diesem Zweck befindet sich am Boden des Wasserbades ein Auslauf, über den
eine Pumpe Wasser absaugt und über
die Anströmdüsen dem
Wasserbad wieder zuführt.
Die Quer-Anströmung
der Drähte
verhin dert, daß sich
auf den Drahtoberflächen
Gasbläschen
festsetzen und zu einer fleckigen Oberfläche führen.
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Hinter
der Abkühlzone
(II) ist eine Meßsystem
(7) zur Bestimmung der Querschnittsabmessungen des Drahtes
angeordnet. Geeignet sind mechanische oder optische Meßsysteme.
Das Meßsignal
wird im Regler (8) mit dem Wert für den Soll-Querschnitt verglichen
und aus der sich ergebenden Regelabweichung eine Stellgröße an den
Antriebsmotor des Reckantriebs (9) ausgegeben. Ist der
gemessene Querschnitt größer als
der Sollquerschnitt wird die Zugkraft des Reckantriebs erhöht, was
zu einer Längenausdehnung
mit entsprechender Verringerung des Querschnitts führt. Ist
umgekehrt der gemessene Querschnitt kleiner als der Soll-Querschnitt,
wird die Zugkraft des Reckantriebs vermindert. Mit dieser Regelung
kann die Toleranz der Querschnittsabmessungen des extrudierten Drahtes
von ±5%
auf weniger als ±3%
verringert werden.
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In
einer nachfolgenden Bearbeitungsstation (11) wird der Draht
auf Fertigmaß gezogen.
Diese Bearbeitungsstation besteht aus einer Presse mit Unterstempel
(12) und Oberstempel (13). Herzstück dieser
Bearbeitungsstation ist eine Anordnung aus einem Ziehstein und einer
Fassung. Ziehstein und Fassung sind geteilt, im ein Einlegen des
mit der Strangpresse extrudierten Drahtes bei laufender Extrusion
zu ermöglichen. Je
eine Hälfte
der Anordnung (14) ist an Unter- und Oberstempel befestigt.
Vor Beginn der Extrusion des Rohdrahtes werden die beiden Stempel
der Presse auseinandergefahren. Erreicht der Rohdraht diese Presse,
so wird er in den offenen Ziehstein eingelegt und der Anfang des
Drahtes hinter dem Ziehstein um den Ziehantrieb (16) gewickelt.
Dann wird der Oberstempel der Presse auf den Unterstempel abgesenkt,
bis die beiden Trennflächen
des Ziehsteins aufeinanderliegen. Der Ziehantrieb zieht den Draht
durch den Ziehstein auf Fertigmaß. Der fertige Lotdraht wird
auf einem in 1 nicht gezeigten Wickler aufgewickelt.
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Extrusionsgeschwindigkeit,
Recken und Ziehen auf Fertigmaß werden
während
der gesamten Dauer des Verfahrens aufeinander abgestimmt, so daß der Gußbolzen
ohne Unterbrechung bis auf einen unvermeidlichen Rest extrudiert
werden kann. Bevorzugt beträgt
die Ziehgeschwindigkeit der Drähte
hinter der Kühlzone zwischen
0,5 und 1,5 m/s.
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Um
das Anfahren des Prozesses zu erleichtern befindet sich hinter dem
ersten Wickelantrieb ein sogenannter Tänzer (10), der kurzzeitige
Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen
des Verfahrens ausgleichen kann. Die Bezugsziffer (15)
bezeichnet eine mit einer Schmierstation kombinierte Drahtführung.
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4 zeigt
die Anordnung aus Ziehstein und Fassung. Sie besteht aus dem Ziehstein
(20), der in einer Fassung (21) befestigt ist.
Der Ziehstein weist eine Bohrung (23) auf, deren Achse
eine Ziehachse bildet. Ziehstein und Fassung sind längs der
Ziehachse geteilt. Beim Drahtziehen liegen beide Hälften der
Anordnung mit den bei der Teilung entstandenen Trennflächen (24)
aufeinander und sind mit Stiften in den Stiftlöchern (25) exakt zueinander
positioniert. Die Gewindelöcher
(26) in der Fassung dienen zur Befestigung der Hälften der Anordnung
in Ober- und Unterstempel der Presse.
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Der
Ziehstein kann aus Hartmetall oder aus Diamant, bevorzugt aus einem
polykristallinem Diamanten bestehen.
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Damit
durch die Teilung des Ziehsteins beim Drahtziehen keine Riefen auf
dem Draht erzeugt werden, muß die
Bohrung des Ziehsteins exakt gefertigt werden. Bevorzugt geht man
dabei so vor, daß zunächst eine Vorform
des Ziehsteins ohne Bohrung in der ungeteilten Fassung befestigt
wird. Bevorzugt wird der Ziehstein in eine Fassung aus Stahl eingelötet. Nach
Einbringen der Stiftlöcher
in die Fassung wird die Anordnung längs der späteren Ziehachse geteilt und
die Trennflächen
werden geglättet.
Nach Verstiften der beiden Hälften
der Anordnung wird die Ziehöffnung
wie auch bei ungeteilten Ziehsteinen üblich hergestellt.
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Überraschenderweise
hat sich gezeigt, daß auf
den mit einem solchen Ziehstein gezogenen Drähten keine Riefen infolge der
Teilung des Ziehsteins erkennbar sind. Der besondere Vorteil dieses
Ziehsteines ist, daß der
Rohdraht zum Einfädeln
in die Ziehöffnung
nicht angespitzt werden muß.
Durch den Fortfall des Anspitzen des Rohdrahtes ist es jetzt möglich, eine
Ziehanlage aufzubauen, mit der ein Rohdraht in einer Ziehstation
bis zum fertigen Draht kontinuierlich ohne Unterbrechung zwecks
Anspitzen des Drahtes gezogen werden kann.
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Im
folgenden Vergleichsbeispiel und Beispiel wurden Rohdrähte aus
der Kupferlegierung Ag40Cu30Zn28Sn2 (Bezeichnung nach DIN EN 1044:
AG 105) extrudiert. Diese Rohdrähte
wurden sodann auf einen Drahtdurchmesser von 1,5 mm fertiggezogen.
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Vergleichsbeispiel
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Ein
40 kg Gußbolzen
aus der genannten Kupferlegierung wurde in einer Strangpresse durch
eine Matrize mit zwei runden Matrizenöffnungen von jeweils 2,9 mm
Durchmesser zu zwei parallelen Drähten extrudiert. In der Reckzone
wurden die Drahtdurchmesser durch Anlegen einer konstanten Zugkraft
auf ein Sollmaß von
1,8 mm verringert. Die Geschwindigkeit der extrudierten Drähte hinter
der Reckzone betrug 1 m/s.
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2 zeigt
die mit einem optischen Meßsystem
erfaßten
Durchmesserwerte über
eine Drahtlänge
von 880 m. In 2 sind die obere Toleranzgrenze
(OT) mit 1,9 mm und die untere Toleranzgrenze (UT) mit 1,7 mm eingezeichnet.
Diese Werte entsprechen einer Dickentoleranz von etwa ±5%.
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Das
Sollmaß der
Drahtdurchmesser wurde bei diesem Extrusionsversuch auf 1,8 mm festgelegt,
um auch bei größeren Schwankungen
der Drahtdurchmesser noch genügend
Formänderung
für Kalibrierzug
und Fertigzug auf einen Durchmesser von 1,5 mm zur Verfügung zu
haben.
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Mit
dem Kalibrierzug wurden die Drähte
auf einen Durchmesser von 1,7 mm gezogen. Wegen der großen Durchmesserschwankungen
der extrudierten Drähte
wurden durch den Kalibrierzug entsprechende Schwankungen von Härte, Zugfestigkeit
und Bruchdehnung in die Drähte
eingeführt.
Durch Zwischenglühen oberhalb
der Rekristallisationstemperatur wurden diese unterschiedlichen
mechanischen Eigenschaften ausgeglichen, bevor die Drähte auf
einen Durchmesser von 1,5 mm fertiggezogen wurden.
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Beispiel 1
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Das
Vergleichsbeispiel wurde mit einem zweiten Gußbolzen wiederholt. Im Unterschied
zum Vergleichsbeispiel wurde jetzt die Zugkraft geregelt. Der Solldurchmesser
der Drähte
betrug 1,7 mm. Die Meßergebnisse
für die
Durchmesser der beiden Drähte
zeigt 3 über
eine Länge
von 980 m. In 3 sind wieder obere und untere
Toleranzgrenzen eingezeichnet. Die obere Toleranzgrenze lag bei
1,75 und die untere bei 1,65 mm, entsprechend einer Durchmessertoleranz
von ±3%.
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Die
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
verringerte Durchmessertoleranz des Rohdrahtes erlaubte es, den
mittleren Durchmesser des Rohdrahtes von 1,8 auf 1,7 mm zu senken
ohne Verlust an genügender Formänderung
während
des Fertigziehens auf einen Durchmesser von 1,5 mm. Kalibrierzug
und Zwischenglühen
wie im Vergleichsbeispiel waren hier nicht nötig.
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Beispiel 2
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In
der im folgenden beschriebenen Versuchsserie wurden Rohdrähte aus
der Kupferlegierung Ag40Cu30Zn28Sn2 (Bezeichnung nach DIN EN 1044:
AG 105) mit metallisch blanker Oberfläche gezogen. Diese Rohdrähte wurden
sodann auf einen Drahtdurchmesser von 1,5 mm fertiggezogen.
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Ein
10 kg Gußbolzen
aus der genannten Kupferlegierung wurde in der Strangpresse durch
eine Matrize mit zwei runden Matrizenöffnungen von jeweils 2,9 mm
Durchmesser zu zwei parallelen Drähten extrudiert. In der Reckzone
wurden die Drahtdurchmesser durch Anlegen einer geregelten Zugkraft
auf ein Sollmaß von
1,7 mm verringert. Die Reckzone wurde durch Durchströmen mit
Stickstoff vor Luftsauerstoff geschützt. Die Reckzone mündete direkt
in ein temperiertes Wasserbad. Zur Verwirbelung des Wassers war
das Bad mit einer Querstromeinrichtung ausgerüstet. Die Geschwindigkeit der
durch das Wasserbad geführten
Drähte
betrug 1 m/s.
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Es
wurden mehrere Gußbolzen
mit der beschriebenen Apparatur bei unterschiedlichen Temperaturen des
Wasserbades extrudiert. Die so extrudierten Lotdrähte mit
blanker Oberfläche
wurden anschließend
in einer Ziehapparatur von 1,7 mm auf 1,5 mm Durchmesser heruntergezogen
und ihr Ziehverhalten qualitativ bewertet. Die Ergebnisse finden
sich in der folgenden Tabelle. Tabelle: Ziehverhalten der extrudierten
Drähte
in Abhängigkeit
von der Temperatur des Wasserbades
| | Versuch
Nr. 1 | Versuch
Nr. 2 | Versuch
Nr. 3 | Versuch
Nr. 4 |
| Wassertemperatur | 20°C | 40°C | 60°C | 80°C |
| Ziehverhalten | Draht
ist spröde. Häufige Drahtbrüche beim
Ziehen | Gelegentliche Drahtbrüche beim Ziehen | Draht
kann ohne Brüche
gezogen werden | Gut |