DE2750619A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING WIRE-SHAPED ELEMENTS OF LIMITED LENGTH - Google Patents
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Description
Verfahren zum Herstellen von drahtförmigen Elementen begrenzter LängeProcess for the production of wire-shaped elements of limited length
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von drahtförmigen Elementen begrenzter Länge und die so hergestellten Drahtelemente.The present invention relates to the manufacture of wire-shaped elements of limited length and the wire elements so produced.
Derartige Elemente werden benutzt, um homogene Materialien oder Aggregate zu verstärken. Sie sind in diesen Materialien eingehüllt, nachdem sie in ihnen dispergiert oder in Form von Drahtbündeln oder Lagen eingebettet wurden. Sie bestehen aus einem relativ schlanken mittleren Abschnitt und je einem Endteil an beiden Enden dieses mittleren Teils.Such elements are used to reinforce homogeneous materials or aggregates. They are encased in these materials after they have been dispersed in them or embedded in the form of wire bundles or layers. They consist of a relatively slim one middle section and one end part each at both ends of this middle part.
Gewisse Eigenschaften der verstärkten Materialien hängen von der Ausbildung der Endteile dieser Elemente ab.Certain properties of the reinforced materials depend on the design of the end portions of these elements.
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Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Bildung der Endteile unter Beseitigung der scharfen Kanten durchzuführen und diesen Endteilen eine abgerundete Form zu geben.The purpose of the present invention is to enable the formation of the end portions while eliminating the sharp ones Perform edges and give these end parts a rounded shape.
Wenn man Draht benutzt, der durch Festwerden eines flüssigen, in ein abkühlendes Milieu eingespritzten Stahles, insbesondere aus Stahl mit erhöhtem Gehalt an Silizium besteht, wie dies beispielsweise in den amerikanischen Patentschriften 3 216 076, 3 658 979 oder 3 861 beschrieben ist, besteht die vorliegende Erfindung darin, daß man die Trennvorrichtung in die Einrichtung für die Herstellung des Drahtes, vorzugsweise in dem Bereich des flüssigen Strahles einfügt. Der Vorgang des Trennens besteht darin, den flüssigen Strahl durch ein beliebiges Mittel zu unterteilen, beispielsweise durch mechanisches Abscheren.When using wire that is injected into a cooling environment by solidifying a liquid Steel, in particular made of steel with an increased content of silicon, as is the case, for example, in the American Patents 3,216,076, 3,658,979 or 3,861 is described, the present invention is that you the separation device in the device for Manufacture of the wire, preferably inserts in the area of the liquid jet. The process of separating consists in dividing the liquid jet by any means, such as mechanical Shear.
Wenn man andererseits in der Zone arbeitet, in der der Strahl bereits in festen Draht umgewandelt ist, hat man ein Interesse daran, zur Verringerung des Einsatzes von Energie, die notwendig ist, um den Draht örtlich an derjenigen Stelle flüssig zu machen, an der er getrennt werden soll, die Trennung in einer Zone durchzuführen, in der die Temperatur des Drahtes so nahe wie möglich an der Verfestigungstemperatur des Drahtes liegt.On the other hand, if you work in the zone where the beam has already been converted into solid wire, you have an interest in reducing the use of energy that is necessary to localize the wire to the one To make liquid place where it is to be separated, to carry out the separation in a zone in that the temperature of the wire is as close as possible to the solidification temperature of the wire.
Das Trennen durch einen elektrischen Lichtbogen oder durch einen Laserstrahl kann an dem Strahl oder an dem Draht vorgenommen werden.The cutting by an electric arc or by a laser beam can be performed on the beam or on the Wire can be made.
Wenn man das Trennen an dem Strahl vornimmt, kann man auch die Qeschwindigkeiten des Strahles durch Impulse verändern, was die Trennung durch Einengung dee Strahles bewirkt.If the separation is carried out on the beam , the velocity of the beam can also be changed by means of pulses, which causes the separation by narrowing the beam .
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Eine erste Maßnahme, um diese Geschwindigkeit des Strahles zu verändern, besteht darin, konzentrisch zum Strahl ein Gas einzuführen, dessen Geschwindigkeit wesentlich größer ist als die des Strahles. Dieses Gas übt eine Zugkraft auf den Strahl aus und unterbricht ihn periodisch.A first measure to increase this speed of the To change the jet consists in introducing a gas concentrically to the jet, the speed of which is considerably greater than that of the jet. This gas exercises one Pulling force on the beam and interrupting it periodically.
Weitere Maßnahmen, um impulsartig die Geschwindigkeit des Strahles zu verändern, sind die folgenden:Further measures to change the speed of the jet in a pulsed manner are the following:
- Man verändert durch Impulse den Gasdruck, der auf das flüssige Metall oder die metallische Legierung lastet, die in dem Schmelztiegel enthalten ist, um den Strahl in das Kühlmedium auszuspritzen, beispielsweise mit Hilfe einer Explosionskammer;- One changes the gas pressure, which loads on the liquid metal or the metallic alloy, by means of impulses Is contained in the crucible in order to eject the jet into the cooling medium, for example with the aid of a Explosion chamber;
- man läßt die Impulse mit Hilfe eines Transduktors auf das flüssige Metall oder die metallische Legierung in dem Schmelztiegel einwirken;- one lets the impulses with the help of a transducer on the liquid metal or the metallic alloy in act on the crucible;
- man erzeugt Impulse in dem abkühlenden Milieu im Bereich des flüssigen Strahles, beispielsweise mit Hilfe einer Explosionskammer;- one generates pulses in the cooling medium in the area of the liquid jet, for example with the help of a Explosion chamber;
- man läßt beispielsweise mit Hilfe eines Transduktors erzeugte Impulse auf die in dem Schmelztiegel angeordnete Düse, durch die der Strahl in das Kühlmedium gespritzt wird, einwirken.- pulses generated with the aid of a transducer, for example, are applied to the nozzle located in the crucible, through which the jet is injected into the cooling medium.
Die drahtförmigen Metallelemente, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten werden, haben Endteile, die wegen des Trennens des Drahtes oder vorzugsweise des Strahles in flüssigem Zustand nicht gehärtet sind.The wire-shaped metal elements obtained with the aid of the method according to the invention have end parts, which are not hardened in the liquid state because of the severing of the wire or, preferably, the jet.
Die Zeichnung und der Teil der Beschreibung, der auf sie Bezug nimmt,, sollen dazu dienen, das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. In der Zeichnung zeigen:The drawings and the part of the description that refers to them are intended to facilitate understanding of the To facilitate invention. In the drawing show:
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Pig. 1 drahtförmige Elemente, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind;Pig. 1 wire-shaped elements that according to the invention Procedures are established;
Fig. 2 schematisch eine Einrichtung zur HerstellungFig. 2 schematically shows a device for production
von Draht durih Ausspritzen eines Strahles von flüssigem Metall in ein Kühlmedium, in die eine Vorrichtung zum Trennen eingebaut ist, um das erfindungsgemäße Trennverfahren durchzuführen, undof wire by ejecting a jet of liquid metal into a cooling medium, into the a device for separating is installed in order to carry out the separating method according to the invention, and
Fig. 3 bis 5 zeigen die Teile einer Vorrichtung gemäß Fig. 2, in denen andere Vorrichtungen benutzt werden, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. 3 to 5 show the parts of a device according to Fig. 2, in which other devices are used to carry out the method according to the invention.
In der Fig. 1 sieht man drei drahtförmige Elemente 1, 2, 3, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurden. Element 1 hat einen mittleren Abschnitt I1 und an jedem Ende dieses Abschnitts einenIn Fig. 1 you can see three wire-shaped elements 1, 2, 3, which were produced with the aid of the method according to the invention. Element 1 has a middle section I 1 and one at each end of this section
Endteil 1", der kegelförmig mit einer abgerundeten Spitze geformt ist.End part 1 ", which is conical in shape with a rounded tip.
Das Element 2 hat beiderseits seines mittleren Abschnittes 21 einen Endteil 2", der ungefähr halbkugelig geformt ist. Schließlich hat das Element 3 beiderseits seines mittleren Abschnittes 3* einen nahezu kugelig geformten Endteil 3".The element 2 has on both sides of its middle section 2 1 an end part 2 "which is approximately hemispherical. Finally, the element 3 has an almost spherically shaped end part 3" on both sides of its middle section 3 *.
Die Vorrichtung zur Herstellung eines metallischen Drahtes durch Ausspritzen eines flüssigen Strahles 32 in ein Kühlmedium 33 gemäß der Fig. 2 umfaßt einen Schmelztiegel 31* mit einer Heizvorrichtung 35 für das Metall 36 und eine Düse 37, die in den Schmelztiegel 3^ eingesetzt ist und durch die der Strahl 32 in das Kühlmedium 33 eingespritzt wird, aas in den Kühlraum 38 durch die Leitung 39 eintritt. Der Schmelztiegel 3^ ist vonThe device for producing a metallic wire by ejecting a liquid jet 32 into a cooling medium 33 according to FIG. 2 comprises a crucible 3 1 * with a heating device 35 for the metal 36 and a nozzle 37 which is inserted into the crucible 3 ^ and by which the jet 32 is injected into the cooling medium 33 as it enters the cooling space 38 through the line 39. The crucible 3 ^ is from
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einer Druckhaube 40 mit einem Einlaß 41 umgeben, durch den ein Druckgas eintritt, das dazu dienen soll, einen Druck auf das flüssige Metall 36 auszuüben und den Strahl 32 in das Kühlmedium auszuspritzen. In das Metall taucht eine Elektrode 42 ein, die an eine Klemme eines Spannungsgenerators (nicht dargestellt) angeschlossen ist. a pressure hood 40 surrounded with an inlet 41 through which a pressurized gas enters, which is to serve a Apply pressure to the liquid metal 36 and the jet 32 spray into the cooling medium. An electrode 42, which is connected to a terminal of a voltage generator (not shown), is immersed in the metal.
Die ringförmige Elektrode 43, die mit der anderen Klemme des Spannungsgenerators verbunden ist, kann in der der Düse 37 benachbarten Zone angeordnet sein, in der der Strahl flüssig ist. Der Lichtbogen, der periodisch zwischen der Elektrode 43 und dem Strahl 32 entsteht, verdampft örtlich diesen Strahl und trennt ihn in drahtförmige Elemente 44 mit abgerundeten Endteilen, die sich verfestigen. Diese Elemente 44 fallen in einen Behälter 45 am Ausgang des Kühlraumes 38. Die Elektroden 42 und 43 können durch einen Laser ersetzt werden (nicht dargestellt), der periodisch aktiviert wird und dessen Lichtstrahl auf den Metallstrahl 32 gerichtet ist, oder durch ein Mess?r mit mehreren Zweigen (nicht dargestellt), das in einer senkrecht zur Achse des Metallstrahls liegenden Ebene dreht und diesen Strahl mechanisch durchschneidet. The ring-shaped electrode 43, which is connected to the other terminal of the voltage generator, can in the zone adjacent to the nozzle 37, in which the jet is liquid. The arc that periodically between electrode 43 and beam 32 arises, this beam evaporates locally and separates it into wire-shaped elements 44 with rounded end parts, that solidify. These elements 44 fall into a container 45 at the exit of the cooling space 38. The electrodes 42 and 43 can be replaced by a laser (not shown) which is activated periodically and its Light beam is directed onto the metal beam 32, or through a meter with several branches (not shown), which rotates in a plane perpendicular to the axis of the metal beam and mechanically cuts through this beam.
Man kann auch die Elektrode 43 in eine Zone des Kühlraumes 38 bringen, in der der Strahl in Form eines Drahtes fest geworden, aber noch verhältnismäßig heiß ist. Die Energie, die notwendig ist, um erfindungsgemäß den Draht abzutrennen, ist umso größer, je mehr die Temperatur des Drahtes sich der Umgebungstemperatur nähert.The electrode 43 can also be placed in a zone of the cooling space 38, in which the beam has solidified in the form of a wire, but is still relatively hot. the Energy that is necessary to sever the wire according to the invention, the greater the temperature of the Wire is approaching the ambient temperature.
Man kann auch den Eingriffspunkt des Laserstrahls verschieben und diesen auf den Draht konzentrieren. In diesem Falle ist die notwendige Energie für das Trennen selbstverständlich größer als diejenige, die erforderlichYou can also move the point of engagement of the laser beam and concentrate it on the wire. In in this case the energy required for the separation is of course greater than that which is required
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ist, wenn man an dem Strahl 32 die Trennung vornimmt. Sie erhöht sich umso mehr, wie der Eingriffspunkt weiter von der Düse entfernt ist, d. h. wie die Temperatur des Drahtes sich der der Umgebung annähert.is when one makes the separation on the beam 32. It increases all the more as the point of engagement continues from the nozzle is removed, d. H. how the temperature of the wire approaches that of the surroundings.
Schließlich kann man die Trennung gemäß der Erfindung an dem Draht vornehmen, der aus dem Kühlraum heraustritt oder auch diesen Draht auf einer Spule aufbewahren und ihn dann abwickeln und sein Trennen in einer außerhalb der Herstellungseinrichtung liegenden Vorrichtung vornehmen.Finally, according to the invention, the separation can be made on the wire emerging from the cooling space or also keep this wire on a spool and then unwind it and separate it in one outside the Make manufacturing device lying device.
Die Fig. 3 zeigt die Zone des Kühlraumes einer Vorrichtung, die der der Fig. 2 entspricht, zumindest im Bereich hinter der Düse 37, in dem der Strahl 32 noch flüssig ist. Konzentrisch zum Strahl ist ein Kanal 50 angeordnet, in dem der flüssige Strahl 32 durch einen Gasstrom langgezogen oder auseinandergezogen wird, der von der Ringleitung 51 ausgeht, die den Kanal 50 umgibt. Der Durchsatz des Gases, das von den Rohren 52 in die Ringleitung 51 eindringt, wird derart geregelt, daß die Gasstrom-Geschwindigkeit größer ist als die Spritzgeschwindigkeit des Strahles 32. Der auf diese Weise in drahtförmige Elemente umgewandelte Strahl hat abgerundete Endteile.FIG. 3 shows the zone of the cooling space of a device which corresponds to that of FIG. 2, at least in the area behind the nozzle 37 in which the jet 32 is still liquid. A channel 50 is arranged concentrically to the jet, in which the liquid jet 32 is elongated or pulled apart by a gas flow which emanates from the ring line 51 which surrounds the channel 50. The throughput of the gas which penetrates from the tubes 52 into the ring line 51 is controlled such that the gas flow speed is greater than the spray speed of the jet 32. The jet converted into wire-shaped elements in this way has rounded end portions.
Die Fig. 4 stellt eine Düse 37 dar (wie die der Einrichtung gemäß Fig. 2), aie mit einem elektromagnetischen Erregermagneten 60 ausgerüstet ist, der in der Lage ist, seine Impulse auf die Düse 37 zu übertragen. Jeder Impuls wirkt auf den Strahl 32, der in drahtförmig Elemente 44 getrennt wird, die sich verfestigen. Der Erregermagnet 60 wird von einem nicht dargestellten Impulsgenerator gespeist.Fig. 4 illustrates a nozzle 37 is (like that of the device according to Fig. 2), aie with an electromagnetic field magnet 60 is provided which is able to transfer its pulses to the nozzle 37. Each pulse acts on the beam 32, which is separated into wire-like elements 44 which solidify. The exciter magnet 60 is fed by a pulse generator (not shown).
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Man kann auch einen Transduktor in das Metall oder die flüssige metallische Legierung eintauchen lassen, d. h. an der gegenüberliegenden Seite und in einem gewissen Abstand gegenüber der Düse 37, wie dies mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Die von diesem Transduktor auf das flüssige Metall übertragenen Impulse wirken sich durch Änderungen des Druckes aus, mit der der Strahl 32 in das Kühlmilieu eingespritzt wird. Diese Impulse bewirken örtliche Striktionen des Strahles und sein Trennen jeweils im Bereich der Striktionen.A transducer can also be immersed in the metal or the liquid metallic alloy, d. H. on the opposite side and at a certain distance from the nozzle 37, as indicated by dashed lines Lines is indicated. The impulses transmitted by this transducer to the liquid metal act by changes in the pressure with which the jet 32 is injected into the cooling medium. These Impulses cause local strictures of the beam and its separation in the area of the strictures.
Die Fig. 5 stellt den Bereich des Kühlraums 38 in der Nähe der Düse 37 einer Vorrichtung analog der der Fig. 3 dar, wo der Metallstrahl 32 flüssig ist. Seitlich des Raumes 38 ist eine Kammer 60 angeordnet, die mit dem Kühlraum 38 über eine Leitung 6l verbunden ist. Die Kammer 60 wird von der Leitung 62 aus mit einer detonierbaren gasförmigen Mischung gespeist, beispielsweise Wasserstoff mit Sauerstoff. Periodisch wird die Zündkerze 1*3, die in der Wand der Kammer 60 sitzt, mit einem elektrischen Impuls gespeist, der die Mischung zur Explosion bringt. Jede Explosion bewirkt eine plötzliche Änderung des Druckes in dem Kühlraum 38. Diese Druckänderung trennt gemäß der Erfindung den flüssigen Strahl 42 und die drahtformigen Elemente 44 mit abgerundeten Endteilen verfestigen sich während ihres weiteren Fallens in dem kühlenden Milieu.FIG. 5 shows the region of the cooling space 38 in the vicinity of the nozzle 37 of a device analogous to that of FIG Fig. 3 shows where the metal jet 32 is liquid. Side of the space 38 is a chamber 60 is arranged with the Cooling space 38 is connected via a line 6l. The chamber 60 is fed from line 62 with a detonable gaseous mixture, for example hydrogen with oxygen. Periodically, the spark plug 1 * 3, which is shown in the wall of the chamber 60 is fed with an electrical pulse which causes the mixture to explode. Each explosion causes a sudden change in the pressure in the cooling space 38. This change in pressure separates according to FIG Invention the liquid jet 42 and the wire-shaped Elements 44 with rounded end portions solidify as they continue to fall in the cooling medium.
Eine derartige Kammer zur Herstellung von Stoßwellen kann, wie gestrichelt dargestellt, mit der Druckhaube 40 einer Einrichtung ähnlich der Fig.2 und 3 verbunden werden. Die Explosionen erzeugen dann Änderungen des Druckes, der auf das flüssige Metall wirkt, um den Strahl in das Kühlaiilieu auszuspritzen. Jeder Stoßwelle entspricht ein Trennen desSuch a chamber for producing shock waves can, as shown in dashed lines, with the pressure hood 40 of a device similar to FIGS. 2 and 3 are connected. The explosions then create changes in the pressure that acts on the liquid metal to bring the jet in To spray out the cooling environment. Each shock wave corresponds to a separation of the
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flüssigen Strahles und dessen Auflösung in drahtförmige Elemente, die sich mit abgerundeten Endteilen verfestigen. liquid jet and its dissolution into wire-shaped elements, which solidify with rounded end parts.
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