DE3103608A1

DE3103608A1 - Verfahren zur herstellung von draht aus metall

Info

Publication number: DE3103608A1
Application number: DE19813103608
Authority: DE
Inventors: Michel 78680 Epone Doudet
Original assignee: Secim SA
Current assignee: Secim SA
Priority date: 1980-02-12
Filing date: 1981-02-03
Publication date: 1982-01-07
Also published as: FR2475426B1; FR2475426A1; DE3103608C2; JPS56131001A; US4386513A

Description

SECIM

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Fraiikre i ah

Verfahren zur Herstellung von Draht aus Metall

Die Erfindung betrifft Verfahren nach dem Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 4.

Die Erfindung betrifft im einzelnen ein Verfahren zur Herstellung von Metalldrähten durch kombiniertes Ziehen und Walzen und eignet sich insbesondere zur Herstellung von durch Strangpressen ein und derselben Metallblocks erhaltenen Drähten·

Zur Herstellung von Metalldrähten, insbesondere Drähten aus Nichteisenmetallen, etwa Kupfer, Aluminium oder Messing, wird im allgemeinen eine Strangpresse verwendet.

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Bei dem unmittelbaren Strangpressverfahren wird ein heisser Metallblock oder Pressbarren in einen feststehenden Behälter gegeben, dessen Boden mit einer Düse von gewünschtem Durchmesser versehen ist. Im anderen Ende des Behälters wird ein Preßstempel eingeführt, der das Metall des Pressbarrens zwingt unter Bildung des Drahts durch die Düse hindurchzutreten.

Bei dem gegenläufigen Strangpressverfahren wird der Preß~ stempel durch eine feststehende rohrförmige Säule gebildet, die an ihrem Ende die Düse trägt. Der Block wird in einem Behälter eingesetzt, an dem ein bewegliches Querhaupt anliegt, das durch einen Stellzylinder betätigt wird, der das Aufschieben des Behälters auf den Preßstempel unter Bildung des Drahts bewirkt.

In beiden Fällen ist man bezüglich des Durchmessers des erhaltenen Draht beschränkt und ist es schwierig, je nach der Leistung der Presse einen Durchmesser von 7 bis 8 mm zu unterschreiten.

Um den Durchmesser des Drahts noch weiter zu verringern, kann dieser einem Walzvorgang unterworfen werden, bei dem er zwischen zwei praktisch auf einander liegenden Walzen hindurchtritt, von denen jede eine Ringnut aufweist, deren Querschnitt gleich der Hälfte des Querschnitts des zu erzeugenden Drahts ist.

Wenn der Draht die Düse mit einer Geschwindigkeit Y^ bei einem Querschnitt S,. verlässt und der Dur chtritt squer schnitt zwischen den Walzen Sg beträgt, tritt der Draht zwischen den Walzen mit einer Durchiaufgeschwindigkeit Vg hindurch, die mit V^ mit einem umgekehrten Verhältnis der entsprechenden Querschnitte verbunden ist. Es gilt:

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Folglich, müssen die der Querschnittsverringerung dienenden Walzen derart gedreht werden, dass ihre Umfangsgeschwindigkeit Y-z in der Ringnut etwa gleich der angegebenen Durchlauf geschwindigkeit V₂ ist.

In der IE-PS 2 360359 der Inhaberin wurde bereits vorgeschlagen, den Draht nach seinem Austritt aus der Düse einem Ziehvorgang zu unterwerfen, der durch der Querschnittsverringerung dienenden Walzen erzeugt wird- ELerzu müssen diese mit einer Umfangsgeschwindigkeit V^ angetrieben werden, die grosser als V₂ ^⁸*· ■^Ä>uf diese Weise wird der Querschnitt des Drahts durch einen kombinierten Zieh- und Walzeffekt verringert. Dagegen kann die Austrittsgeschwindigkeit aus der Düse variieren, was insbesondere dann der Fall ist, wenn gleichzeitig das Strangpressen mehrerer Drähte ausgehend von ein und demselben Block mittels mehrerer nebeneinanderliegender Düsen erfolgt.

Es wurde bereits beobachtet, dass beim Strangpressen von Messing mit zwei Strängen, die Austrittsgeschwindigkeiten der Produkte aus zahlreichen Gründen im allgemeinen unterschiedlich sind, von denen die hauptsächlich sind:

- ein geometrischer ursprünglicher Unterschied und eine unterschiedliche Verformung der Düsen,

- ein unterschiedliches Zusetzen der beiden Düsen und

- vor allem eine Ungleichförmigkeit der Temperatur des

Pressbarrens, dessen Symmetrieebene der Temperaturverteilung in einem Querschnitt im allgemeinen keinen Anlass hat, mit der zur gemeinsamen Achse der beiden Düsen senk-

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rechten Symmetrieebene zusammenzufallen.

Dieser Geschwindigkeitsunterschied hat einen Nachteil insbesondere für das Wickeln der Drähte an hinter der Düse angeordneten Wickelmaschinen, deren Drehzahl in Abhängigkeit von der AbIaufgeschwindigkeit des Drahts geregelt werden muss. Es wurde jedoch bis heute festgestellt, dass die unterschiedlichen Strangpressparameter während einer Strangpresserie stabilisiert werden, und dass der Geschwindigkeitsunterschied von einem Strangpressen zum folgenden sich im wesentlichen wiederholt. Man kann somit eine ziemlich konstante Korrektur der Drehzahlen der die Produkte aufnehmenden Wickelmaschinen herbeiführen. Somit kann in der Praxis eine Geschwindigkeitskorrektur von mehr oder weniger als 15 % um die mittlere Geschwindigkeit erfolgen.

Wenn aber der Querschnitt zwischen den beiden Walzen verringert ist, kann dieser Geschwindigkeitsunterschied einen weiteren Nachteil nach sich ziehen.

Im Fall einer Erhöhung der Austrittsgeschwindigkeit Y^ der Düse entsteht in Bewegungsrichtung aufwärts der Walzen eine Querschnittsverringerung ein Materialzufluss, der zur Bildung von Rippen durch den Durchtritt des überschüssigen Metalls zwischen den beiderseits des Drahts befindlichen Walzen führen kann. Wenn man stets ein Ziehen des Drahts vornehmen will, ist man dann gezwungen, die Drehzahl der Walzen auf die Austrittsgeschwindigkeit V^ der Düse einzuregeln.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, das sicherstellt, dass der Draht stets einer Ziehkraft unterworfen ist, ohne dass die Drehzahl der Hollen ständig den Änderungen der Austrittsgeschwindigkeit der Düse folgen muss.

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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss durch, die Gegenstände der Ansprüche 1 bzw. 4. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei der Herstellung von zwei oder mehr Drähten durch Strangpressen ein und desselben Blocke. In diesem Fall sind die Änderungen der Strangpressgeschwindigkeit und folglich die angegebenen Nachteile grosser und muss jedes der Walzenpaare mit der Austrittsgeschwindigkeit des entsprechenden Drahts geregelt werden.

Die Erfindung ermöglicht die Vermeidung dieses Uachteils, insbesondere einen gleichzeitigen Antrieb der beiden Paare von Ziehwalzen mit derselben Drehzahl.

Erfindungsgemäss wird unabhängig von den Änderungen der Austrittsgeschwindigkeit an der Düse den der Querschnittsverringerung dienenden Walzen eine ausreichend hohe Drehzahl erteilt, wobei der Draht in jedem Augenblick einer ausreichenden Zugkraft unterworfen ist zur Herbeiführung der Querschnittsverringerung des Drahts bis auf den Durchgangsquerschnitt zwischen den Walzen bei einer Zusammendrückung, die zur Festlegung des Antriebs des Drahts gerade erforderlich ist.

Zur gleichzeitigen Herstellung von wenigstens zwei Drähten a, b durch Strangpressen ein und desselben Metallblocks in wenigstens zwei nebeneinanderliegenden Düsen mit Geschwindigkeiten V^.a, V^b verläuft erfindungsgemäss jeder Draht zwischen zwei Walzen, die mit derselben Drehzahl derart angetrieben werden, dass ihre Umfangsgeschwindigkeit ständig auf einem Wert gehalten wird, der grosser als die höchste der beiden Durchlaufgeschwindigkeiten V₂a und V₂b zwischen den Walzen ist, und zwar unabhängig von den Änderungen der Strangpressgeschwindigkeiten V^a und V,«b.

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Wenn der Draht durch die beiden Walzen angetrieben wird, hängt sein Querschnitt S₂ offensichtlich von der Tiefe der Ringnuten ab. Wie angegeben, ist die Durchlaufgeschwindigkeit V₂ allein durch das Verhältnis der Querschnitte und die Strangpreßgasehwindigkeit V^ bestimmt. Wenn folglich den Walzen eine Umfangsgeschwindigkeit V^ erteilt wird, die grosser als Vp ist, wird ein Zug ausgeübt, der eine Querkontraktion hervorruft, die den Querschnitt des Drahts in Bewegungsrichtung aufwärts der Walzen und folglich den Walzeffekt vermindert, ohne offensichtlich den nur von den Walzen abhängenden Austrittsquerschnitt ß₂ zu verändern.

Wenn auch noch die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen vergrössert wird, vergrössert sich auch die Zug- und folglich die Querkontraktionswirkung auf Kosten der Walzwirkung, die jedoch nicht vollständig verschwinden kann, da eine minimale Zusammendrückung erforderlich ist, damit der Draht durch die Walzen angetrieben wird. Folglich hat eine sogar starke Vergrösserung der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen weder einen Einfluss auf den Austrittsquerschnitt S2 noch auf die Durchlaufgeschwindigkeit Vg und drückt sich allein durch ein Gleiten auf dem Draht und gegebenenfalls einen Verschleiss der Walzen aus. Dieser Nachteil ist nicht gross, da die Walzen leicht gewechselt werden können. Dagegen wurde festgestellt, dass die Herbeiführung einer Überdrehzahl an den Walzen es in vorteilhafter Weise ermöglicht, die Inderungen der Strangpressgeschwindigkeit V_x, nicht mehr in Rechnung zu stellen. Hiua ist aber jedenfalls die Strangpressgeschwindigkeit auf die Henngeschwindigkeit begrenzt, die von der ELntauchgeschwindigkeit des Pressstempels abhängt. Wenn folglich erfindungsgemäss die der Querschnittsverringerung dienenden Walzen mit einer derartigen Drehzahl angetrieben werden, dass die Umfangsgeschwindigkeit in der Ringnut grosser als die der maximalen Austrittsgeschwindigkeit ^vi_max der Düse entsprechende maximale Durchlaufgeschwindigkeit ^V2max •^•^s'^t' ^wi^{rd in} jedem Fall die BiI-

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dung von seitlichen Graten verhindert, die sich aus einer Zunahme der Geschwindigkeit V^ ergeben müsste, die einen Materialzufluss in Bewegungsrichtung aufwärts der Walzen herbeiführt. Wenn V^ zunimmt, muss "V^ proportional zunehmen. Wenn jedoch die Walzen mit einer Überdrehzahl angetrieben werden, ist diese stets grosser als die maximale Geschwindigkeit V~ und besteht Sicherheit iafür , dass die Walzen in allen Fällen ein die Walzwirkung vermindertes Ziehen herbeiführen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt in einer durch eine Strangpressachse verlaufenden senkrechten Ebene einer Stranpresse für zwei Drähte;

Fig. 2 einen Schnitt II-II von Fig. 1 in einer durch die Strangpressachsen verlaufenden Ebene;

Fig. 3 eine vergrösserte Darstellung des Vorgangs der Durchmesserverringerung eines Drahts (a);

Fig. 4 einen Schnitt IV-IV in Fig. 3 des Drahtdurchgangs zwischen den beiden Walzen.

Die Fig. Λ und 2 zeigen sehr schematisch einen Teil einer nach dem Gegenstromverfahren arbeitenden Strangpresse mit zwei Düsen A und B am Ende eines rohrförmigen Preßstempels 1, der an einem feststehenden Querhaupt 2 anliegt. Ein Strang zu pressender Pressbarren 3 ist gegenüber dem Preßstempel in einen geschlossenen Behälter 4- durch ein bewegliches Querhaupt 5 eingesetzt, das unter der Wirkung eines Hauptstellzylinders zum feststehenden Querhaupt 2 unter Mitnahme des Behälters 4- verschoben wird, der sich auf den Preßstempel 1 aufschiebt. Dies bewirkt das Strangpressen der

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- 11 beiden Drähte a und b durch die Düsen A und B.

Am Austritt der Presse verläuft auf der anderen Seite des feststehenden Querhaupts 2 der Draht zwischen zwei Walzen 6, die durch die kombinierte Walz- und Ziehwirkung eine Querschnittsverringerung ermöglichen. Der Vorgang der Durchmesserverringerung eines Drahts a oder b ist im einzelnen in pig. 3 dargestellt.

Am Austritt der Walzen werden die beiden Drähte a und b durch Rutschen 71 bzw. 72 zu Wickelmaschinen mit Wannen 73 bzw. 74- geleitet, die um eine senkrechte Achse gedreht werden.

Der Achsabstand Q^ äer Ringnuten der Walzen ist gleich dem Achsabstand e^ der Düsen A und B derart, dass die Achse jeder Düse, die Achse des daraus austretenden Drahts und die Achse der entsprechenden Hingnut zusammenfallen.

In Anbetracht der Abmessungen der Pressen und insbesondere der Länge des Preßstempeis kann der Abstand zwischen der Düse und den Walzen die GrossenOrdnung von mehreren Metern selbst dann haben, wenn die Walzen so nahe wie möglich an der Presse angeordnet sind, um den Platzbedarf der Vorrichtung zu verringern.

Durch die Erfindung können die Hingnuten, in denen die beiden Drähte a und b verlaufen, dieselbe Umfangsgeschwindigkeit haben. Folglich können die Walzen, an denen die Hingnuten ausgebildet sind und sich mit derselben Geschwindigkeit drehen, paarweise auf zwei Wellen 61 bzw. 62 verkeilt sein, die durch eine leicht zu entwerfende und nicht dargestellte mechanische Vorrichtung mit derselben Drehzahl zueinander entgegengesetzt angetrieben werden. Dies beruht gemäss Hg. 2 darauf, dass die Ringnuten für den Durchtritt der beiden Drähte a und b auf einem einzigen Paar von WaI-

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zen ausgebildet sind, die auf den Wellen 61 und 62 verteilt sind. Jede Walze hat zwei parallele und um den Abstand e₂ voneinander entfernte Ringnuten.

Fig. 3 und 4 zeigen schematisch das Strangpressen eines Drahts a. Das Material des Metallblocks 5 wird gezwungen, durch die Düse A zur Bildung des Drahts a mit einem Querschnitt S^a hindurchzutreten, der aus der Düse mit der Geschwindigkeit V^a austritt. Am Austritt der Presse bewegt sich der Draht zwischen den beiden Walzen 6, von denen jeäe mit einer Ringnut 63 versehen ist und die mit kreisförmigen Laufbahnen 64 aneinanderliegen. Diese Laufbahnen berühren einander in einer zur Achse der Walzen parallelen und durch die Achse des Drahts verlaufenden Ebene. Der Draht a erfährt somit bei seinem Durchtritt zwischen den Walzen einen wenigstens teilweisen Walzvorgang und tritt aus mit einem Querschnitt S₂a, entsprechend den durch die Nuten 63 auferlegten Querschnitt, und mit einer Geschwindigkeit V₂a. Hierbei gilt:

V₂a S₁ a

Jedoch werden die beiden Walzen 6 mit einer derartigen Drehzahl angetrieben, dass ihre Umfangsgeschwindigkeit V^ in der Ringnut grosser als V₂a ist, so dass ein Ziehen und eine Querschnittsverringerung durch Querkontraktion hervorgerufen werden, was den Walzeffekt verringert.

Wie bereits für den Fall eines Drahts angegeben, ist die Umfangsgeschwindigkeit V^ der Walzen 6 viel grosser als V₂, wobei der Unterschied so gross ist, dass unabhängig vom V^ die Walzwirkung stets auf das für den Antrieb des Drahts durch die Walzen erforderliche Minimum reduziert ist. Überdies ist dieser Zieheffekt begrenzt, da, wenn der Querschnitt des Drahts in Bewegungsrichtung aufwärts dor Walzen zu stark

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herabgesetzt wird, der Draht durch diese nicht mehr angetrieben werden kann.

Im Fall des Strangpressens von zwei Drähten ist die Summe der Strangpressgeschwindigkeiten V₁ a + V^ konstant und entspricht der Verschiebegeschwindigkeit des beweglichen Querhaupts.

Selbst wenn im Grenzfall die Strangpressgeschwindigkeit beinahe zu Null wird, ist man folglich stets sicher, das erforderliche Ziehen herbeizuführen durch Antreiben der beiden Paare von Walzen mit einer Umfangsgeschwindigkeit , die entsprechend dieser Konstanten grosser als die Geschwindigkeit V₂ ist·

Man hat jedoch bei einer gegebenen Maschine beobachtet, dass die Strangpressgeschwindigkeiten in den beiden nebeneinanderliegenden Düsen um nicht mehr als +x % von der mittleren Geschwindigkeit abweichen. Ist die mittlere Strangpressgeschwindigkeit

+ V.b

bekannt und ist χ durch Beobachtung des Betriebs der Fresse bestimmt, so kann man folglich sicher ein richtiges Ergebnis dadurch erhalten, dass den beiden Walzen eine Umfangsgeschwindigkeit V, gegeben wird, die grosser als

(1 +

ist, wobei V₂Di die V^m entsprechende Durchlauf geschwindigkeit ist, d. h.:

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Man weiss überdies, dass in der Praxis die Strangpressgeschwindigkeiten nicht mehr als 15 % um die mittlere Geschwindigkeit variieren- Folglich wird im allgemeinen eine Umfangsgeschwindigkeit von über 1,15 Vp"¹ gewählt.

Ua aber noch sicherer zu sein, ein gutes Ergebnis zu erzielen, können die Walzen mit einer noch höheren Drehzahl angetrieben werden, entsprechend z. B. 1,5 V^m oder sogar 2 V^· In diesem fall haben die beiden Drähte unabhängig von den Änderungen der Strangpressgeschwindigkeit völlig stabile Austrittsquerschnitte, und wird stets der in Bewegungsrichtung aufwärts der Walzen stattfindende Materialzufluss und die Bildung von Graten beiderseits des Drahts zwischen den Anlagebahnen 64 vermieden.

Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der beschriebenen Ausführungsform, insbesondere auf das Strangpressen eines oder mehrerer Drähte, beschränkt.

Die beschriebenen Anordnungen können Gegenstand von Varianten sein, insbesondere zur Herstellung von mehr als zwei Drähten.

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.45-

Leerseite

Claims

Patentanwälte

BEETZ-LA MPRECHT-BEETZ 8QQQ München 22 - Steinsdorf str. 10

3IO-31.966P 3. Febr. 1981

Ansprüche

Verfahren zur Herstellung von Draht aus Metall,

- bei dem der Draht hergestellt wird: durch Strangpressen, wobei er nach seinem Austritt aus einer Düse einem Ziehvorgang mit einer Zugkraft unterworfen wird, die durch Querkontraktion eine Querschnitt sverminderung bewirkt, und durch einen Durchlauf zwischen zwei Antriebswalzen,

dadurch gekennzeichnet ,

- dass den der Querschnittsverminderung dienenden Walzen eine ausreichend hohe Drehzahl erteilt wird, damit der Draht unabhängig von den Inderungen der Austrittsgeschwindigkeit aus der Düse in jedem Augenblick einer ausreichenden Zugkraft unterworfen .wird, um eine Verringerung seines Querschnitts bis auf den Durchtrittsquerschnitt zwischen den Walzen bei einer Zusammendrückung herbeizuführen, die für den Antrieb des Drahts gerade erforderlich ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- dass die Durchlaufgeschwindigkeit V^ des Drahts zwischen den Walzen proportional der Austrittsgeschwindigkeit V^ aus der Düse ist und

- dass die Walzen mit einer ¥mfangsgeschwindigkeit V^ gedreht werden, die grosser ist als die der maximal möglichen Strangpressgeschwindigkeit ^v^_max aus der

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Düse entsprechende Durchlaufgeschwindigkeit V_P

~max*
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- dass den Walzen eine Umfangsgeschwindigkeit V^ erteilt wird, die bis zum Zweifachen der der mittleren Strangpressgeschwindigkeit V^m entsprechenden Durchlauf geschwindigkeit V^ gelten kann.
4. Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von wenigstens zwei Drähten durch Strangpressen ein und desselben Metallblocks in wenigstens zwei nebeneinanderliegenden Düsen,

- wobei jeder Draht mit einer Geschwindigkeit V^a bzw. V^b austritt,

dadurch gekennzeichnet,

- dass am Austritt der Düse jeder Draht zwischen zwei der Querschnittsverminderung dienenden Walzen läuft, zwischen denen er mit einer Durchlaufgeschwindigkeit V₂a bzw. V₂b angetrieben wird, die im Verhältnis der Durchtrittsquerschnitte proportional der Austrittsgeschwindigkeit aus der Düse ist, und

- dass die Walzen mit derselben Umfangsgeschwindigkeit V, gedreht werden, die unabhängig von den Änderungen der Strangpressgeschwindigkeiten V^a und V/jb ständig auf einem Wert gehalten wird, der grosser als die grössere der beiden Durchiaufgeschwindigkeiten V₂a und V₂b ist,

- wodurch ein den Querschnitt der Drähte verringertes Ziehen erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

- dass von den Strangpressgeschwindigkeiten V^a, V^b die eine kleiner und die andere grosser als eine

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mittlere Geschwindigkeit V^m ist und dass den Walzen eine Umfangsgeschwindigkeit V^ erteilt wird, die grosser als (1 -f "xkx) V^ ist, wobei V^m β ■*— Y„m, χ als Prozentsatz die maximal mögliche Abweichung der Strangpressgeschwindigkeiten von der mittleren Geschwindigkeit und Sy, sowie Sp die Durchtrittsquerschnitte an der Düse bzw. zwischen den Walzen sind.

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