-
Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung des Durchmessers von Draht
Die Erfindung bezieht sich auf das Reduzieren des Durchmessers von Draht, insbesondere
aus Kupfer, und betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung dazu.
-
Es ist bekannt, superplastische Metalle durch Einwirken von Zugkräften
plastisch zu verformen. Man hat versucht, Metallstäbe dadurch in ihrem Durchmesser
zu verjüngten, daß man das Metall bis in den plastischen Bereich erhitzt und an
den Enden der Stäbe Zugkräfte zur Einwirkung bringt, um die Stäbe in die Länge zu
ziehen. Für eine kontinuierliche Herstellung langgestreckter Körper, beispielsweise
Draht, aus nicht superplastischem Material (Rgeinkupfer u.a.), eignet sich dieses
Verfahren jedoch nicht.
-
Zur Herstellung von Draht verwendet man bisher Drahtziehmaschinen,
die vom gewalzten oder stranggepreßten Draht ausgehen, dessen Herstellungsdurchmesßer
etwa 8 bis 30 mm
beträgt. In mehreren Ziehprozessen hintereinander
wird durch jeweils einen oder zwei Ziehsteine der Drahtquerschnitt immer mehr verkleinert,
wobei der Draht gleichzeitig gelängt Wzw.
-
gedehnt wird.
-
Dieses bekannte Verfahren stellt eine stufenweise Verformung in kaltem
Zustand dar, wobei das zu verformende Material der Formänderung einen hohen Widerstand
entgegensetzt, so daß für die verwendeten Maschinen eine sehr hohe Antriebsleistung
benötigt wird. Während der laufenden Verformung vom Eingangs- zum Ausgangsquerschnitt
entsteht im Ziehstein selbst ein hoher Druck, der wiederum infolge der Reibung zwischen
Ziehstein und Draht eine Erwärmung hervorruft, so daß die Ziehsteine laufend gekühlt
werden müssen.
-
Um den Reibungs- und Verformungswiderstand möglichst klein zu halten
und eine laufende Verformung sicherzustellen, muß der Ziehstein geschmiert werden.
Dazu verwendet man in Trockenziehmaschinen Seifen und Stearate, während man beim
Naßziehen eine schmierende und kühlende Flüssigkeit verwendet. Für kleine Durchmesser
(bis etwa 1,5 mm) verwendet man Industriediamanten, während für Durchmesser von
1,5 mm bis 30 mm Hartmetallsteine eingesetzt werden. Diese Werkzeuge unterliegen
einem laufenden Verschleiß und weiten sich dabei auf.
-
Neben den bereits genannten Nachteilen, die sich aus dem Kaltziehen
des Drahtes ergeben (hohe Werkzeugkosten und Antriebsleistungen usw.) muß der Draht
nach dem Kaltverformen einem Regenerations-Glühprozess unterworfen werden, um das
Werkstoffgefüge bzw. die Kristallstruktur in den ursprünglichen Zustand zurückzuführen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Ausnutzung der Warmplastizität
des Werkstoffs die kontinuierliche Reduzierung des Durchmessers von Draht wirtschaftlicher
zu
gestaltende Bereits nach ein oder zwei Dehnungen soll das FertigmaB erreicht werden
können, während nach dem herkömm lichen Kaltsiehen neun bis zehn Ziehvorgänge tot
wenig find.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelös-t, daß der Draht
mit einer ersten Geschwindigkeit einer $pitsentemperatur-AufhOizzone zugeführt und
dort bis in den plastisehen Bereich erhitzt wird und daß der Draht unter Längung
mit einer zweiten Geschwindigkeit, die größer als die erste ist, von der Spitzentemperatur-Aufheizzone
abgeführt und durch eine Kühlzone hindurchgeführt t-ird, Unter dem "plastischen
Bereich" ist der Temperaturbereich des verarbeiteten Materials zu verstehen, bei
dem bereits relativ kleine aufgebrachte Zugkräfte zu einer dauernden Längung des
Materials führen. Bei dem neuen Verfahren wird die Erscheinung ausgenutzt, daß sich
plastisch gedehntes Material einschnürt, wobei durch Wandern der "Ein- -schnürstelle"
entlang dem Draht dafür gesorgt wird, daß die "Einschnürung'' nicht zum Bruch des
Drahtes führt.
-
Die Drahtgeschwindigkeit wird dabei in Abhängigkeit oon der Durchmesserverjüngung
und/oder Temperatur des Drahtes geregelt, und die plastische Verformung des Drahtes
kann in zwei oder mehr Stufen hintereinander erfolgen.
-
Nach der letzten Stufe wird der Draht zweckmäßig endgültig gekühlt
und durch eine Egalisierungs- oder Kalibrierungseinrichtung geführt.
-
Eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäß
gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erhitzen, eine Einrichtung zum Kühlen
und eine Einrichtung zum Fördern und Längen des Drahtes
Die Einrichtung
zum Erhitzen des Drahtes umfaßt eine Vorwärmzone und eine Spitzentemperatur-Aufheizeinrichtung.
-
Die oder jede Einrichtung zum Fördern und Längen des Drahtes weist
erfindungsgemäß ein Transportrollenpaar und ein Abzugrollenpaar auf, zwischen denen
in Förderrichtung des Drahtes ein induktiver Heizring als Spitzentemperatur-AufheizeinricEltung,
ferner eine Meß- und Kontrollstelle zum Abtasten der Temperatur und des Durchmessers
des Drahtes sowie die Kühleinrichtung vorgesehen sind.
-
IIinter der Vorwärmzone kann eine weitere Vorrichtung zum Messen
der Temperatur des vorgewärmten Drahtes angeordnet werden.
-
Ferner können, einem weiteren Erfindungsmerkmal zufolge, hinter der
letzten Stufe zum Fördern und Längen des Drahtes und vor einer Aufwickelspule eine
weitere Kühlstrecke sowie eine Egalisierungs- bzw. Kalibrierungseinrichtung angeordnet
werden.
-
Die Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden
Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt die Zeichnung schematisch den Aufbau einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
Von einem Wickel 1 wird ein Walzdraht 2, insbesondere aus Kupfer,
abgezogen und über eine Umlenkrolle 3 einer Vorwärmzone 4 zugeführt, hinter der
sich eine Vorrichtung 5 zum Messen der Temperatur des vorgewärmten Drahtes 2 befindet.
-
Ein Transportrollenpaar 6 bestimmt die Geschwindigkeit (die eingangs
erwähnte erste Geschwindigkeit), mit welcher
der Draht 2 vom Wickel
1 abgezogen wird. Statt von einem Wickel kann der Draht 2 auch von einer Vorratsspule
abgewickelt werden.
-
Hinter dem Transportrollenpaar 6 folgen als Spitzentemperatur-Aufheizeinrichtung
ein induktiver Heizring 7, dann eine Meß- und Kontrollstelle 8 zum Abtasten der
Temperatur und des Durchmessers des Drahtes 2 und daran anschließend eine Kühleinrichtung
9. Vom Heizring 7 ab, der den Draht 2 bis in den plastischen Bereich auf einem sehr
kurzen Stück erhitzt, läuft der Draht 2 unter plastischer Dehnung bzw. Längung bei
gleichzeitiger Reduzierung seines Durchmessers mit einer zweiten (größeren) Geschwindigkeit,
die in Abhängigkeit von der Durchmesserverüngung und/oder Temperatur des Drahtes
2 von einem Abzugrollenpaar 10 bestimmt wird.
-
Die Teilaggregate 6 bis 10 der Vorrichtung bilden eine bzw. die erste
Stufe zum Fördern und Längen des Drahtes 2.
-
Eine zweite Stufe besteht aus einem weiteren Transportrollenpaar 11,
dessen Fördergeschwindigkeit derjenigen des Abzugrollenpaares 10 der ersten Stufe
entspricht, einer Spitzentemperatur-Aufheizeinrichtung 12, einer Meß- und Kontrollstelle
13, einer Kühleinrichtung 14 und einem weiteren Abzugrollenpaar 15, dessen Fördergeschwindigkeit
wiederum größer als die der-Rollenpaare 10 und 11 ist und aus der plastischen Längung
und Durchmesserreduzierung des Drahtes 2 im Bereich der Spitzentemperatur-Aufheizeinrichtung
12 resultiert bzw.
-
diese Längung und Verjüngung des Drahtes 2 bestimmt.
-
Wenn auch im allgemeinen zwei Stufen ausreichen, um eine Durchmesserreduzierung
zu erzielen, die derjenigen entspricht, welche durch das herkömmliche Kaltziehverfahren
in 9 oder 10 Zügen erreicht wird, so können, falls erwünscht,
auch
mehr als zwei Stufen eingesetzt werden. Auch besteht die Möglichkeit, eine oder
mehrere der Stufen auszuschalten.
-
Nach Passieren der letzten Stufe wird der Draht 2 in einer Kühlstrecke
16 endgültig gekühlt und läuft dann noch durch eine Egalisierungs- bzw. Kalibrierungseinrichtung
17 hindurch. Eine Egalisierungs- und Kalibriereinrichtung kann auch nach jeder Stufe
vorgesehen werden. Der fertige Draht wird über eine Umlenkrolle 18 und eine Verlegerolle
19 auf eine Spule 20 aufgewickelt. Die Temperaturen in den Heiz-und Kühlaggregaten
werden so gewählt, daß bei dem auftretenden Zug der Draht nur in einem begrenzten
Bereich, nämlich zwischen Heizring 7 und Kühleinrichtung 9, gelängt wird. Die angewendeten
Temperaturen hängen somit vom verwendeten Material des Drahtes ab.
-
Für das durch die beschriebene Vorrichtung ermöglichte kontinuierliche
plastische Reduzieren des Durchmessers von Draht ist es wesentlich, daß der Draht
auf einem kurzen Stück (im Heizring 7 bzw. 12) bis in den plastischen Zustand erhitzt,
in dem begrenzten Bereich gelängt und unmittelbar anschließend gekühlt wird. Der
begrenzte Bereich wandert somit entlang dem Draht; seine Größe hängt vom Abstand
der Teile 7 und 9 voneinander ab, der entsprechend dem verarbeiteten Material passend
gewählt wird. Ein Regenerationsglühen ist nicht erforderlich. Werkzeugverschleiß
trit-t praktisch nicht auf, und die Investitionskosten werden etwa 2/3 der für herkömmliche
Drahtziehverfahren erforderlichen betragen.
-
Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch
1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale,
die im einzelnen -- oder in Kombination -- in der gesamten Beschreibung und Zeichnung
offenbart sind.
-
Patentansprüche