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Verfahren zur Quersehnittsverminderung von MetaHstäben,-drahten,-streifen u. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Querschnittsverminderung von Metallstäben, -drähten, - streifen u. dgl. durch Ziehen, Walzen und ähnliche mechanische Bearbeitungen und betrifft ein Verfahren jener Art, bei welchem eine Anzahl von Einzelgliedern oder-elementen (Stäben, Drähten, Streifen u. dgl.), von denen jedes, wie vorhin erwähnt, im Querschnitt zu reduzieren ist, zu einem Bündel vereint, d. i. in Nebeneinanderlage, beispielsweise durch ein umschliessendes Rohr oder eine umfassende Hülle, zusammengehalten und sodann demnach als einheitliches Stück, Zieh-, Walz-oder ähnlichen Vorgängen unterworfen werden, worauf das umschliessende Rohr oder das sonstige, die Glieder vereinigende Mittel, beispielsweise auf chemischem oder mechanischem Wege, beseitigt und das Bündel in seine einzelnen Bestandteile zerlegt wird.
Gemäss der Erfindung ist ein Reduktionsverfahren der vorbeschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des umschliessenden Rohres oder der sonstigen Umfassung ein Packungsmaterial eingebracht ist, das beispielsweise über 5 Volumprozente des Raumes innerhalb des Rohres oder der Hülle einnimmt. Vorzugsweise wird für jedes einzelne Element des Bündels eine Matrize vorgesehen.
Unter., Matrize" wird hier eine Abstützung für die Oberflächen der einzelnen Elemente des Bündels verstanden, welche einen auf die Aussenseite des umschliessenden Rohres ausgeübten Druck über die Oberfläche der einzelnen Elemente, sei es nun während des ganzen Reduktionsvorganges oder zumindest während eines Teiles desselben, annähernd gleichmässig verteilt und dadurch mithilft, Gestaltsverzerrungen der einzelnen Elemente wesentlich herabzusetzen.
Die Matrize kann beispielsweise dadurch geschaffen werden, dass man verhältnismässig viel (beispielsweise 22 Volumprozente) Packungsmaterial pulver- förmiger oder plastischer Natur verwendet, den einzelnen Elementen oder Gliedern eine solche Form gibt, dass sie einander abstützen, dass man die Elemente in eine metallische Packung einbettet, welche in das umschliessende Rohr oder in die Hülle in geschmolzenem Zustande eingebracht wird, oder dass man jedes einzelne Element in besondere Rohre eines Materials einschliesst, welches sich während des Reduktionsvorganges leicht deformiert und die Zwischenräume des zusammengehaltenen Bündels ausfüllt.
Wenn die Elemente solche Gestalt haben, dass sie ihre eigene Matrize bilden, können sie ohne Zwischenräume aneinandergepasst werden und alle einen gleichen Querschnitt aufweisen, wobei sie ein regelmässiges Vieleck, z. B. ein Quadrat oder Sechseck, mit geradlinigen Seiten bilden.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung kann zur Erleichterung der Abtrennung des umschliessenden Rohres nach Vollendung des Reduktionsvorganges das Bündel vor seiner Einbringung in das umschliessende Rohr mit einem Draht od. dgl. schraubenförmig umwunden werden, so dass im vereint, en Zustande die Rohrinnenfläche von dem Bündel durch den Bindedraht getrennt ist.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung erläutert, in welcher Fig. 1 ein Querschnitt durch ein Bündel von in einem umschliessenden Rohr eingebrachten Stäben kreisförmigen Umrisses ist. Fig. 2 zeigt im Schnitt die Formänderung im Querschnitt der einzelnen Stäbe nach dem Reduktionsvorgang ; Fig. 3 zeigt eine Art der erfindungsgemässen Verwendung einer Matrize ; Fig. 4 zeigt eine andere Ausführung ; Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführung, bei welcher die Matrize eines Elementes durch die anliegenden Seitenflächen von benachbarten Elementen gebildet wird ; Fig. 6 zeigt in Ansicht die Verwendung einer schraubenförmigen Bindung zwischen Bündel und umschliessendem Rohr ;
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Fig. 7 ist ein Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung ;
Fig. 8 ist ein Schnitt, welcher die Anwendung des Verfahrens auf Bleche veranschaulicht.
In Fig. 1 sind eine Anzahl von Stäben 10 von kreisförmigem Querschnitt in ein umschliessendes Rohr 11 eingebracht. Wird auf diese Weise ein zusammengesetzter Knüppel gebildet und dieser hierauf dem Reduktionsvorgang, beispielsweise durch Ziehen oder Walzen, unterworfen, so ist derradial wirkende Druck bestrebt, den Querschnitt der Stäbe gegen die Zwischenräume zu zu deformieren, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die Natur und Art dieser Formänderung schwankt mit der Lage der einzelnen Elemente in bezug auf die Rohrumfläche.
Um das Mass dieser Formänderung oder Verzerrung möglichst herabzusetzen, wird nach der Erfindung gemäss dem in Fig. 3 veranschaulichten Beispiel ein Paekungsmaterial pulverförmiger oder plastischer Natur, z. B. Talkum oder pulverförmiges Metall, als Trennungsmittel zwischen den einzelnen Elementen oder Gliedern des Bündels verwendet. Wie ersichtlich, sind die stabartigen Elemente 10 im Abstande voneinander innerhalb eines Rohres 11 angeordnet und die Zwischenräume zwischen ihnen
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nur das Mass der Formänderung der einzelnen Teile, sondern verhindert auch, dass die Elemente während des Reduktionsvorgajnges aneinandergeschweisst werden, und erleichtert sohin das Zerlegen des Bündels nach Vollendung der Bearbeitung.
Gemäss dem in Fig. 4 veranschaulichten Beispiel ist jedes einzelne stab artige Element 10 für sich in eine rohrförmige Metallhülle 13 eingeschlossen, und alle Elemente sind sodann in Bündelform im um- schliessenden Rohrlluntergebraehtt Auch hierist für jedes Element des Bündels eine Matrize vorgesehen. Vorzugsweise bestehen die Hüllen 13 aus einem Metall (z. B. Kupfer), welches duktiler ist als das Metall der Elemente 10, so dass während der Anfangsstufe bzw. den Anfangsstufen des Querschnittsverringe- rungsverfahrens die Hüllen so deformiert werden, dass sie die Zwischenräume ausfüllen. Wenn gewünscht, kann ein pulverförmiges Packungsmaterial gleichfalls verwendet werden.
Selbstverständlich muss bei dem beschriebenen Beispiel nach Durchführung der Reduktion und nach Beseitigung des Rohres 11 jedes einzelne Element von seiner Schutzhülle 23 befreit werden. Dies kann leicht durch Lösen in einer Säure vorgenommen werden, und das Hüllenmetall wird schon im Hinblick auf die Art seiner Abtrennung gewählt. Wenn dagegen ein überzogener Draht erwünscht ist, dann wird die Hülle. 13 belassen.
Bei dem Beispiel nach Fig. 5 haben die einzelnen Elemente 10 durchwegs sechseckigen Querschnitt. und sie können, wie dargestellt, aneinandergepasst werden ; dabei bilden die anliegenden Seiten benachbarter Elemente die Matrize für die Einzelelemente. Das Bündel wird, wie früher, in ein Aussenrohr 11 eingeführt und der Zwischenraum zwischen Rohrinnenfläche und Bündelaussenfläche durch ein Packungmaterial 12 ausgefüllt ; letzteres kann wieder Talkum, gebrannter Gips oder pulverförmiges Metall sein, oder man kann auch zur Bildung dieser Packung ein geschmolzenes Metall in das Rohr eingiessen. Auch zwischen die benachbarten Flächen der einzelnen Elemente wird Packungsmaterial, z. B. Talk, eingebracht, um das spätere Aufsplittern des Bündels in seine Bestandteile zu erleichtern.
Die Durchführung der Erfindung nach diesem Beispiel kann mit Stangen oder Stäben irgendwelchen gewünschten Querschnittes ausgeführt werden, sofern letztere so zusammenpassen, dass sie zu einem hohlraumlosen Bündel vereinigt werden können ; sämtliche Elemente brauchen nicht notwendigerweise den gleichen Querschnitt aufweisen. So kann man Rechtecke verschiedener Grössen für die einzelnen Elemente oder runde Querschnitte im Verein mit Querschnittsformen benutzen, die vier Seiten und konkave Gestalt haben. Ein weiteres Beispiel ist die Vereinigung von viereckigen Querschnitten mit achteckigen.
In manchen Fällen ist es nicht erwünscht oder nicht angängig, eine chemische oder elektrolytische Methode für das Abtrennen des umschliessenden Rohres 11 nach dem Reduktionsvorgang zu verwenden, und in solchen Fällen kann man zweckmässig die in Fig. 6 veranschaulichte Massnahme treffen. Gemäss dieser Figur sind die einzelnen Stäbe oder Drähte 10, wie vorhin, unter Zwischenlagerung eines Trennmittels, wie Graphit, zwischen den einzelnen Elementen zu einem Bündel zusammengestellt, und dieses Bündel wird vor seiner Einführung in das Aussenrohr 11 mit einem Metalldraht oder-streifen. M schrauben- förmig umwickelt und gebunden.
Nach dem Reduktionsvorgang kann man das Rohr 11 der Länge nach aufschneiden ohne Gefahr der Beschädigung der eingeschlossenen Elemente, da diese durch die Bunde 14
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Vorgang ausgesetzt wird.
Nach Fig. 7 sind die einzelnen Stangen in Löcher 15 eingeführt, welche in der Längsrichtung in einem vollquerschnittigen Knüppel gebohrt sind. Dabei bilden die Innenteile des Knüppels die Matrizen für die einzelnen Elemente, und der Umfang des Knüppels nimmt die Stelle des umschliessenden Rohres 11 der früheren Beispiele ein.
Fig. 8 zeigt die Anwendung der Erfindung auf die Querschnittsverminderung von platten-oder tafelförmigen Einzelelementen. M durch Walzen od. dgl. Wie vorhin, sind diese Elemente zu einem Bündel oder Paket mit zwischen den einzelnen Lagen befindlichem Trennmittel 12 zusammengefasst : Das Paket wird in einem rechteckigen Metallgehäuse 11 eingeschlossen, dessen Innenwandungen von den benach-
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harten Flächen des Pakets durch weitere Mengen des Trennmittels entfernt sind. Das Gehäuse 11 kann einen geschweissten Saum auf weisen oder es kann nur gefaltet sein. Wenn, wie manchmal zweckmässig, der Zutritt von Luft zu den einzelnen Platten verhindert werden soll, werden die Gehäusestirnflächen abgeschlossen.
Wie früher, kann das Trennmittel ein Metall sein ; handelt es sich um Platten 10 aus Kohlenstoffstahl, so wird als Trennmetall Kupfer oder Nickel verwendet, oder man kann auch ein pulverförmiges oder ähnlich gestaltetes Packungsmaterial, z. B. gepulverten (nicht geflockten) Graphit oder ein Metalloxyd, benutzen.
Bei jedem der vorstehenden Beispiele kann das umschlossene Bündel einer Warm-oder Kaltbearbeitung unterzogen werden. Wo das Verfahren zur Herstellung von feinen Drähten dient und haupt- sächlich Änderungen in der Querschnittsgestalt der Drähte auf ein Minimum herabzusetzen sind, wird vorzugsweise ein Ziehen durch Düsen behufs Quersehnittsverminderung zur Anwendung gebracht. In Zwischenstufe zwischen aufeinanderfolgenden Reduktionsvorgängen bzw. als Endvorgang kann ein Ausglühen oder sonstige besondere Wärmebehandlung notwendig oder erwünscht sein.
Es ist leicht erkennbar, dass ein Verfahren, auf welches sich die Erfindung bezieht, wesentliche praktische Vorteile dadurch ergibt, dass es ermöglicht, eine grosse Anzahl von zu reduzierenden Stäben gleichzeitig derselben Wärmebehandlung in Gestalt eines einheitlichen Stückes zu unterwerfen, welches leicht und rasch gehandhabt werden kann.
Die Aussenbindung oder das Aussengehäuse des Bündels muss nicht notwendigerweise ein nahtloses Rohr sein. Beispielsweise kann ein rohrförmiges Gehäuse mit einem Längssaum oder einer überlappten Fuge verwendet werden, wobei man ein Trennmittel, beispielsweise Chromoxyd, zwischen die benach- barten Flächen der Fuge einbringt, um deren Zusammenschweissen während des Reduktionsvorganges hintanzuhalten. Nach Vollendung der Reduktion oder nach Durchführung irgendeiner gewünschten Wärmebehandlung kann man das Aussengehäuse an der Stossfuge leicht trennen und vom Bündel abstreifen.
Bei der Reduktion einzelner Elemente aus gewissen Metallen oder Legierungen kann man das Trennmittel zwischen benachbarten Elementen durch eine Oxydschicht wesentlicher Dicke bilden, die man absichtlich an der Oberfläche der Elemente zu diesem Zwecke schafft. Man kann auch eine Oxydschicht im Verein mit andern bereits beschriebenen Formen von Packungen verwenden.
Die vorbeschriebenen Verfahren können zur Reduktion einzelner Elemente aus irgendeinem Metall oder einer Legierung dienen, und in jedem Falle sind die Gestalt und die Zusammensetzung der Matrize sowie der Aussenbindung bzw. der Hülle unter Berücksichtigung des Verfahrens zu wählen, welches für das Trennen der einzelnen Elemente nach erfolgter Reduktion benutzt werden soll. Weiters ist für diese Wahl massgebend der Grad der Herabminderung von Formänderungen des Querschnittes sowie die andern Faktoren, die bereits angedeutet wurden.
Bei einer Ausführung, bei welcher das Verfahren für die Herstellung von feinen Drähten aus rostfreiem, 18% Chrom und 8% Nickel enthaltendem Stahl diente, wurde eine Kupfermatrize und als äusseres rohrförmiges Gehäuse ein hochgekohlter Stahl verwendet. Nach dem Reduktionsvorgang wurden das Aussengehäuse und die Matrize durch Eintauchen in ein heisses Säurebad beseitigt.
Im allgemeinen stellte es sich heraus, dass das vom Packungsmaterial eingenommene Volumen über 5% des vom umschliessenden Rohre bzw. von der umschliessenden Bindung begrenzten Raumes betragen soll, damit nach der Reduktion die einzelnen Elemente leicht getrennt werden können : bei Drähten mit rundem Querschnitt soll das Volumen der Packung mindestens 22% der Drähte betragen und kann bis zu 200% oder mehr steigen, wenn Querschnittsformänderungen tunlichst zu vermeiden sind.
Eine weitere Methode zur Entfernung eines Aussengehäuses aus hochgekohltem Stahl besteht darin, ihn durch Wärmebehandlung in sprödem Zustand überzuführen und ihn dann vom Bündel abzusprengen.
Die Erfindung ist vieler Anwendungen fähig ; beispielsweise für die Herstellung von sehr feinen Drähten. So ist es möglich, ausgehend von neun in ein Rohr eingeschlossenen, runden Drähten von 0-65 mm Durchmesser aus rostfreiem Stahl der vorgenannten Zusammensetzung, durch das Verfahren Endquerschnitte mit einem Durchmesser zu erhalten, der sich 0'05 mm nähert und die nahezu vollkommen runden Umriss aufweisen. 80 Drähte von 0'65 mm Durchmesser aus rostfreiem oder Nickelchromstahl (80% Ni, 20% Cr) wurden je in eine besondere Kupferhülse eingeschlossen, die man durch Aufpressen eines Kupferstreifens rund um die Drähte herstellte, und sodann zusammen in das Innere eines Kupferrohres von rund 12 mm Durchmesser eingebracht.
Dieser so gebildete, zusammengesetzte Knüppel wurde alsdann durch Ziehen (bei einem andern Beispiel durch Walzen) auf einen Durchmesser von 0-17mmreduziert. Das Kupfer wurde dann durch Lösen entfernt, und es verblieben Drähte, die einen Durchmesser von ungefähr 0'01 mm aufwiesen. Drähte von solch kleinem Querschnitt können zu zusammengesetzten Fäden versponnen und diese alsdann verwebt werden. Eine weitere Anwendung der Erfindung besteht für die Herstellung von verseilten Drähten, Kabeln od. dgl.
Verseilte Drähte oder Kabel können durch Reduktion eines gebundenen oder umhüllten Bündels von Stäben oder Drähten nach den bereits beschriebenen Verfahren erzeugt, dem im Querschnitt herabgeminderten Bündel alsdann eine schraubenförmige Drehung erteilt und das Bündel thermisch behandelt werden, um die einzelnen Elemente oder Litzen zu härten und bzw. oder ihnen irgendwelche andere physikalische Eigenschaften zu verleihen. Wie früher, werden das um-
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schliessende Rohr, die Bindung und die Matrize schliesslich auf chemischem, elektrolytischEm odemecha- nischem Wege entfernt.
Falls gewünscht, kann an einem oder an beiden Enden des mechanisch bearbeiteten Kabels oder Mehrfachdrahtes die Matrize, wenn sie aus einem Metall, wie Kupfer, besteht, belassen werden, so dass im Querschnitt volle Endteile entstehen, die für die Fadenbildung zweckmässig sein können, beispielsweise dort, wo das Endprodukt ein feiner, verseilter Draht ist, der in ein Gewebe zu verarbeiten ist. Wo ein festes Rohr für das Umschliessen des Bündels verwendet wird, kann man ersteres gewünschtenfalls als ein wertvolles Handelsprodukt, nämlich als ein saumloses, gezogenes Rohr gewinnen, indem man es nach Reduktion des zusammengesetzten Knüppels auf die gewünschte Grosse von den ein- geschlossenen Elementen durch Querwalzen oder durch eine sonstige zweckmässige Weise befreit.
Bei der Auswahl von Packungsmaterial erweisen sich jene Materialien, welche sich nicht gleich- mässig ausdehnen oder welche bestrebt sind, unter Druck zusammenzubacken oder sich zu vereinigen (z. B. Flockengraphit), nicht so geeignet als Materialien, die sich unter dem Walz-oder Ziehdruck gleichmässig ausdehnen (z. B. metallische Substanzen, Talkum oder Chromoxyd). Es liegt innerhalb der Erfindung, das reduzierte Bündel bei der Bürstenherstellung zu verwenden. Bei dieser Anwendung wird ein Teil des umschliessenden Rohres belassen, um die einzelnen Drähte zusammenzuhalten und um einen
Griff für die Bürste abzugeben.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Querschnittsverminderung von Metallstäben, -drähten, -streifen u. dgl. durch Ziehen, Walzen oder ähnliche mechanische Bearbeitungen, bei welchem eine Anzahl der genannten Elemente durch ein umschliessendes Rohr zu einem Bündel vereinigt und sodann gemeinsam der mechanischen Bearbeitung unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des umschliessenden
Rohres oder der das Bündel zusammenhaltenden Bindung ein Packungsmaterial eingebracht wird, welches beispielsweise über 5 Volumprozent des Raumes innerhalb des Rohres oder der Bindung einnimmt.