DE1002273B - Verfahren zum Aufbau des Fluessigkeitsdruckes in einer hydraulischen Abstreckeinrichtung fuer Draht und Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Aufbau des Flüssigkeitsdrucks in einer hydraulischen Abstreckeinrichtung für Draht, in der der Draht unter vollkommener Flüssigkeitsreibung im Querschnitt vermindert wird.

Man spricht von. vollkommener Flüssigkeitsreibung, wenn die Schmierbedingungen derart sind, daß die einander gegenüberliegenden Flächen bei allen vorkommenden Betriebsbedingungen durch eine Schmiermittel schicht SO' voneinander getrennt sind, daß keine direkte Berührung zwischen den Flächen stattfindet. Die Einhaltung dieser Bedingungen setzt unter anderem die Verwendung eines flüssigen Schmiermittels voraus. In manchen Fällen kann man, auch ein Schmiermittel verwenden, welches anfangs in fester Phase vorliegt, jedoch unter den Druckverhältnissen, die an der für die Schmierung in Frage kommenden Grenzschicht herrschen, in die flüssige Form übergeht.

Es ist bekannt, daß sich in einem am Auslaßende verengten Rohr, dessen Einlaßende in eine Schmierflüssigkeit eintaucht, beim Hindurchziehen eines Drahtes ein gewisser Flüssigkeitsdruck ausbildet. Es ist auch eine Drahtziehvorrichtung bekannt, bei der ein Rohr zu einer geschlossenen Kammer führt, von der aus der Draht zu einem Zieheisen gelangt. Dabei wird der Draht als der bewegliche Teil einer Pumpe benutzt, und bei seinem Eintritt in das Rohr wird dem Draht ein Schmiermittel zugeführt. Indem das Schmiermittel in das Rohr hineingezogen wird, bildet sich in der Kammer ein Flüssigkeitsdruck in der Größenordnung von 1,75 kg/cm² und darüber aus; die Querschnittsverminderung des Drahtes wird aber ausschließlich durch das Zieheisen hervorgerufen.

Im Gegensatz hierzu wird gemäß der Erfindung die Querschnittsverminderung durch Flüssigkeitsdruck des Schmiermittels hervorgerufen, und zwar durch einen Druck, der durch jene bekannte Pumpwirkung des Drahtes in einem Hohlraum aufgebaut wird, den der Draht durchläuft.

Das Verfahren nach der Erfindung erfordert ein sehr sorgfältiges Abstimmen· des zwischen dem Draht einerseits und dem Rohr bzw. dem Auslaß andererseits bestehenden Spiels zu der Drahtgeschwindigkeit, der Ziehspannung und der mittleren Viskosität des Schmiermittels, um in dem Schmiermittel einen Flüssigkeitsdruck aufzubauen, der genügt, um in dem Draht ein plastisches Fließen und dadurch eine Querschnittsvermiinderung hervorzurufen.

Die Erfindung beruht auf der folgenden Erkenntnis: Wird ein Draht bekannten Durchmessers mit einer bekannten Geschwindigkeit durch ein Rohr bekannter lichter Weite und bekannter Länge gezogen, welches einen verengten Auslaß besitzt, dessen Innendurchmesser nicht größer ist als der anfängliche Außen-

Verfahren

zum Aufbau des Flüssigkeitsdruckes
in einer hydraulischen Abstreckeinrichtung

für Draht und Einrichtung
zur Durchführung des Verfahrens

Anmelder:

National Research Development
Corporation, London

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Patentanwalt,
München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 1. Oktober 1952

Derman Guy Christopherson,

Headingley, Leeds I, Yorkshire (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

durchmesser des Drahtes,-und wird ein Schmiermittel bekannter Viskosität unter den in der Umgebung herrschenden Druck- und Temperaturverhältnissen demjenigen Rohrende zugeführt, an dem der Draht eintritt, dann kann der in dem Schmiermittel innerhalb des Rohres sich ausbildende Druck nach der im folgenden gegebenen Formel berechnet werden, wobei das Folgende gilt:

H = radiales Spiel, d. h. Unterschied zwischen dem Anfangsradius des Drahtes und dem inneren Radius des Rohres in cm
L = Rohrlänge in cm
V = Geschwindigkeit des Drahtdurchgangs durch

das Rohr in cm/sec
Z = mittlere Viskosität des Schmiermittels in dem

ti u · -n · (^VH ' ^sec)

Rohr in, Poises ₅—-

cm²

P= Druck des Schmiermittels innerhalb des Rohres in dyn/cm²

3,40 -Z-V-L

^p= w ·

Bei dem Verfahren nach der Erfindung kann die Querschnittsverminderung des Drahtes in einem Schritt oder in der gleichen Einrichtung in zwei Schritten durchgeführt werden.

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Verwendet man das Einschrittverfahren, so werden die Abmessungen der Einrichtung und des Drahtes und die Durchgangsgeschwindigkeit des Drahtes durch das Rohr so bestimmt, daß der in dem Rohr aufgebaute Flüssigkeitsdruck zusammen mit der auf den Draht wirkenden Ziehspannung, d. h. dem Gegenzug, die gesamte Querschnittsverminderung des Drahtes bewirkt, bevor der Draht durch den verengten Auslaß hindurchgeht. Unter diesen Umständen herrscht

schnittsvarringerung des Drahtes hervorzurufen, so läuft durch das Ziehaisen eine erheblich größere Schmiermittelmenge. Dies hat zur Folge, daß

1. innerhalb des verengten Auslasses die Abnutzung erheblich zurückgeht, insbesondere die ringförmige Abnutzung, welche, wie der auf dem Gebiet des Drahtziehens Fachkundige weiß, bei üblichen Zieheisen in der Nähe desjenigen Punktes aufzutreten pflegt, an

2. die zum Ziehen, des Drahtes durch ein vorgegebenes Zieheisen erforderliche Ziehkraft erheblich verringert wird und

3. der erzeugte Draht gleichmäßiger ist.

Diese Vorteile werden nur dann vollständig erreicht, wenn der in dem Schmiermittel im Bereich unmittelbar vor der Auslaßverengung herrschende Flüssigkeitsdruck und die auf den. Draht durch die

Fig. 1 ist ein Schnitt eines Drahtziehrohres mit einem verengten Auslaß, der aus einem Stück mit dem Rohr besteht;

Fig. 2 ist der Schnitt einer abgeänderten Draht-5 zieheinrichtung, bei der ein den verengten Auslaß enthaltendes Stück druckdicht an das Rohr geschraubt ist; Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 2.

Wenn man einen Draht durch ein Rohr hindurchvollkommene Flüssigkeitsreibung· sowohl in dem Rohr io führt, dessen Durchmesser ein wenig größer als der wie in dem verengten Auslaß. ' anfängliche Drahtdurchmesser ist und das einen ver-

Wenn dagegen das zweistufige Verfahren ange- engten Auslaß besitzt, so bildet sich, ein zur Deforwendet wird, werden die Abmessungen und die Arbeite- mierung des Drahtes ausreichender Druck gerade vor bedingungen so gewählt, daß der in dem Rohr sich der Verengung aus, und zwar in dem ringförmigen ausbildende Flüssigkeitsdruck und der von dem Draht 15 Bereich, der in Fig. 1 und 2 mit A bezeichnet ist. Ist ausgebildete Zug zusammen eine Anfangsverminde- der Druck groß genug, um im Bereich .^ eine Querrung des Drahtquer Schnitts hervorrufen und daß eiine
endgültige Ouerschnittsverminderung bewirkt wird,
während ein Reibungskontakt zwischen dem verengten
Auslaß des Rohres und der Außenfläche des Drahtes 20
besteht. Unter diesen Umständen, wirkt der verengte
Auslaß wie ein. übliches Zieheisen, und während in
dem Rohr vollkommene Flüssigkeitsreibung herrscht,
liegt für die Zieheisenflächen die gleiche Schmierung

vor, wie sie sich im Zieheisen beim üblichen Ziehver- 25 dem der Zieheisendurchmesser gleich dem Drahtdurchfahren ausbildet. messer vor dem Ziehen ist,

Es ist bereits eine Zieheinrichtung bekannt, bei der
in eine druckdichte Kammer ein Schmiermittel unter
hohem Druck eingeführt wird, der bis zu 2000 kg/cm²
betragen kann. Der Druck wird durch eine besondere 30
Pumpe geliefert im Gegensatz zu der vorliegenden
Erfindung, bei der der Druck durch die Bewegung des
einen engen Durchgang passierenden. Drahtes aufgebaut wird. Indem man die bekannte Pumpwirkung des
Drahtes benutzt und erfindungsgemäß das Spiel zwi- 35 Flüssigkeitsreibung und den Rückzug — falls ein sehen Rohr und Draht unter Berücksichtigung des solcher angewendet wird — ausgeübte Zugkraft den jeweiligen Werkstoffs und der Ziehgeschwindigkeit Draht oberhalb seiner Fließgrenze beanspruchen, die sorgfältig aufeinander abstimmt, gelingt es, sicher- als diejenige Beanspruchung definiert wird, die erzustellen, daß der sich ausbildende Flüssigkeitsdruck forderlich ist, um eine bleibende Längung des Drahtes den Draht deformiert, auch wenn der Druck erheblich no um 0,1% seiner Länge hervorzurufen, unter 2000 kg/cm² liegt. Durch Aufeinanderabstimmen Wird der Draht mittels einer der in den Fig. 1, 2

der Abmessungen der Zieheinrichtung zu der ge- und 3 wahlweise veranschaulichten Vorrichtungen zuwünschten Ziebgeschwindigkeit und dem Werkstoff erst langsam und dann mit wachsender Geschwindigdes zu ziehenden Drahtes gelingt es, eine Deformie- keit gezogen, so zeigt sich, daß, während der Druck rung des Drahtes durch dessen eigene Pumpwirkung 45 in dem unmittelbar vo>r dem verengten Auslaß liezu erzielen, ohne daß von außen Druck auf das genden Bereich auf den im vorangehenden Absatz Schmiermittel ausgeübt zu. werden braucht, was natür- definierten Wert ansteigt, die Ziehkraft auf einen lieh eine erhebliche Vereinfachung darstellt. Mindestwert absinkt, wenn sich die Bedingungen voll-

Es sei ferner noch das Folgende hervorgehoben. Bei kommener Flüssigkeitsreibung eingestellt haben. Die dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung stützt 50 Ziehgeschwindigkeit soll gleich oder größer sein als man sich für die gesamte Ouerschnittsverminderung die Geschwindigkeit, die erforderlich ist, um unter den oder für einen wesentlichen Teil derselben auf den gegebenen Bedingungen diese Mindestziehkraft zu ef-Flüssigkeitsdruck und braucht sich daher für die be- reichen.

absichtigte Deformierung nicht auf einen Radialdruck Ein anderer Vorteil der Erfindung wird im fol-

zwischen Zieheisen und Werkstoff zu verlassen. Dies 55 genden beschrieben: In dem Zwischenraum zwischen hat zur Folge, daß vollkommene Flüssigkeitsreibung Draht und Rohr fließt nahe der Drahtoberfläche das

Schmiermittel nach innen in Richtung der Drahtbewegung, während es nahe der Rohrwandung nach außen in umgekehrter Richtung fließt. Man hat also 60 einen Kreislauf, welcher dazu tendiert, etwa von der Drahtoberfläche während des Ziehens entfernte Werkstoffteilchen nach dem Einlaß zurückzubefördern.

Die nachstellende Tabelle zeigt Beispiele von Be-

der Drahtoberfläche auftreten kann, die sich infolge 65 messungswerten, welche beim Ziehen von Kupfer und der in dem Zieheisen vor sich gehenden Querschnitts- Stahl niederen Kohlenstoffgehalts bei den angegebenen verminderung ergibt. ^: Geschwindigkeiten und bei Verwendung von Mineral-

Die Erfindung wird im folgenden an Hand sehe- ölschmiermitteln der angegebenen Viskosität zu zumatischer Zeichnungen an. mehreren Ausführungsbei- friedenstellenden Ergebnissen führten. Es können auch spielen eines Drahtziehgerätes erläutert. 70 andere Dimensionen verwendet werden. Wenn beispiels-

und dementsprechend eine glatte Drahtoberfläche
wesentlich leichter erzielt werden können als im Falle
der vorbekannten Verfahren, bei denen das Werkstück
innerhalb des Zieheisens gezogen wird.

Dies hat wiederum den Vorteil, daß es bei dem vorliegenden Verfahren nicht zu der unerwünschten Berührung von Metall auf ^Metall zu kommen braucht,
die bei den bekannten Verfahren infolge der Rauheit

weise der Spielraum zwischen Draht und Rohr kleiner gewählt oder wenn ein Schmiermittel größerer Viskosität benutzt wird, kann das Rohr kurzer gehalten sein. Die in der Tabelle angegebenen Werte haben sich^: experimentell als günstig erwiesen. Sie sind jedoch nur als Beispiele zu betrachten.

	Zieh geschwindigkeit na/sec	Weicher Kupferdraht	Innendurchmesser des Rohres mm	Länge des Rohres cm
Drahtdurchmesser mm	4,0 10,0 4,0 10,0 4,0 10,0	Schmiermittel viskosität in Poises bei 25° C und Atmosphärendruck	0,85 0,85 0,6 0,6 0,35 0,35	4,75 7,00 3,25 4,00 2,00 2,50
0,8 0,8 0,56 0,56 0,32 0,32	4,0 1,0 4,0 1,0 4,0 1,0

	Stahldraht	geringen Kohlenstoffgehaltes	Innendurchmesser des Rohres	Länge des Rohres
Drahtdurchmesser	Zieh geschwindigkeit	Schmiermittel viskosität in Poises bei 25° C		cm
mm	m/sec	und Atmosphärendruck		5,25 7,75
0,8 0,8	4,0 10,0			3,75 4,50
0,56 0,56	4,0 10,0			2,25 2,75
0,32 0,32	4,0 10,0		mm
	4,0 1,0	0,85 0,85
4,0 1,0	0,6 0,6
4,0 1,0	0,35 0,35

Die bei Verwendung des Verfahrens nach der Erfindung in Frage stehenden Flüssigkeitsdrücke¹ können nach der im ersten Teil der vorliegenden Beschreibung gegebenen Formel berechnet werden. Es möge als allgemeiner Anhaltspunkt dienen, daß zum Ziehen, von weichem Kupfer ein Flüssigkeitsdruck in der Größenordnung von 700 kg/cm² erforderlich ist, um eine Deformation und vollkommene Flüssigkeitsreibung zu erzielen, während für Stahl geringen Kohlenstoffgehalts der erforderliche Flüssigkeitsdruck in der Größenordnung von 1400 kg/cm² liegt.

Die Erfindung umfaßt auch eine in ihrem grundsätzlichen Aufbau bekannte Vorrichtung zum Drahtziehen, wie sie beispielsweise in den Zeichnungen veranschaulicht ist.

Gemäß Fig. 1 umfaßt die Einrichtung ein Einlaßrohr 1 vorbestimmter Länge und vorbestimmten Innendurchmessers mit einem verengten Auslaß 2. Der Innendurchmesser des Rohres verengt sich auf den Auslaß hin, und der Auslaß 3 erweitert sich nach außen. Auf dem Rohr ist ein Befestigungsflansch 4 dargestellt, doch kann auch eine beliebige andere Befestigung benutzt werden. Die Einrichtung gemäß Fig. 2 umfaßt einen verengten Anslaß 5, der wie ein übliches Zieheisen gestaltet und in einer Lagerung 6 angeordnet ist, die eine sich nach außen erweiternde öffnung 7 besitzt, der Auslaß ist durch ein Zwischenstück 8 am Ende des Rohres 9 befestigt. Der Auslaß 5 wird auf diese Weise fest gegen eine Dichtungsscheibe 10 angedrückt, so daß zwischen ihm und dem Rohr eine flüssigkeitsdichte Verbindung besteht. Die Einrichtung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich dadurch, daß die Lagerung 11 auf dem Rohrende befestigt ist und daß der darin untergebrachte verengte Auslaß 5 unter Zwischenlage eines Abdichtstückes 12 gegen; das Rohrende anliegt. Die Teile sind durch eine in die Lagerung eingeschraubte Mutter 13 befestigt. In allen Fällen muß der Innendurchmesser des Rohres nach der obigen Formel mit Bezug auf den Anfangsdurchmesser des zu ziehenden Drahtes, die Rohrlänge, die Viskosität des anzuwendenden Schmiermittels und die Drahtziehgeschwindigkeit berechnet werden, wie schon früher erläutert. Außerdem hängen diese Abmessungen und Berechnungen auch davon ab, ob gefordert wird, einen Schmiermitteldruck innerhalb des Rohres zu erzeugen, der ausreicht, um die gesamte Querschnittsverminderung des Drahtes in einem Schritt durchzuführen, oder ob in zwei Schritten gearbeitet werden soll. Das Schmiermittel wird dem offenen Ende des Rohres zugeführt, wobei der Draht beim Eintreten in das Rohr das Schmiermittel aufnimmt.

Da infolge der Flüssigkeitsreibung ein gewisser

Temperaturanstieg unvermeidlich ist, kann es erforderlich sein, die Einrichtung mit Wasser oder auf andere Weise zu kühlen. Es kann auch zur Vereinfachung der Fabrikation im Hinblick auf die für das Rohr erforderlichen Maße ·— Innendurchmesser und Länge — erforderlich sein, das Rohr aus Teilen zusammenzusetzen. Man kann die Teilstücke dann durch Verbindungen zusammenfügen, die dem in Frage stehenden Innendruck zu widerstehen in der Lage sind.

Es ist klar, daß die Viskosität des Schmiermittels von ausschlaggebender Bedeutung ist. Mineralöle haben den, Vorteil, daß ihre Viskosität mit dem Druck ansteigt, so daß der Druck leichter aufgebaut werden kann; doch ist es beim Drahtziehen üblicher, ein Schmiermittel mit wäßriger Grundlage zu verwenden.

Gegebenenfalls ermittelt man durch einige Vorversuche¹ die geeignetste Art derartiger Flüssigkeiten. Verwendet man ein Mineralöl-Schmiermittel, so kann es sich herausstellen, daß der Draht vor irgendeiner weiteren Behandlung einer Reinigung unterzogen werden sollte. Es ist möglich, daß nach der vorliegenden

Erfindung gezogenen: Draht nicht blank ist. Soll der Draht blank sein, so kann er vor oder nach dem Ziehen zusätzlich poliert werden,

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Aufbau des Flüssigkeitsdruckes in einer hydraulischen Abstreckeinrichtung für Draht, bei dem dieser durch einen Hohlraum der Einrichtung, die mit einem verengten Auslaß versehen ist, hindurchgezogen wird und dabei vor Erreichen des Auslasses durch Einwirkung des Flüssigkeitsdruckes eine Verminderung seines Querschnittes erfährt, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsdruck durch die an sich bekannte Pumpwirkung des durchlaufenden. Drahtes in dem Hohlraum aufgebaut wird.

2. Verfahren nach, Anspruch 1, bei dem der unter Anwendung eines hohen Schmiermitteldruckes mit einer Schmiermittelhaut überzogene Draht in einer Ziehdüse abgestreckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht in. dem verengten Auslaß eine weitere Querschnittsverminderung durch Ziehen erfährt.

3. Die Verwendung eines vom Draht durchlaufenen rohrförmigen Gehäuses, das auf der Eingangsseite offen, und auf der anderen Seite mit einem verengten Auslaß versehen ist und dessen Länge und Bohrung mit dem Drahtdurchmesser, der Drahtgeschwindigkeit und der Schmiermittelviskosität so abgestimmt sind, daß auf Grund der von dem durchlaufenden Draht erzeugten. Pumpwirkung ein Schmiermitteldruck aufgebaut wird als Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 und 2.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (2) in an sich bekannter Weise als Ziehdüse (5) ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehdüse (5) auswechselbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 584 282, 440 435;
britische Patentschrift Nr. 566 434.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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