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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Drähten aus Wolfram und dessen
Legierungen.
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Drähten aus Wolfram und dessen Legierungen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass das Ziehen des aus Metallpulver ohne jedes Bindemittel gepressten Metallstabes ohne jede vorherige anderweitige mechanische Bearbeitung bei Sinterungstemperatur, mindestens aber 9000, erfolgt.
Vor dem Sintern und Strecken werden die Kristalle oder fein verteilten Teilchen des Metalles oder
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gebracht, die dann weiter behandelt werden. Dies erforderte bisher eine grössere Maschinenalagc, wie z. B. elektrische Öfen, Stauch-, Hämmer-und Walzmaschinen, bevor das Material den eigentlichen bekannten Drahtziehmasehinen zugeführt wurde, in denen der für Lampen, Widerstände u. dgl. benutzte feine Draht gezogen wurde.
Bisher war es nur möglich, Stäbe zu ziehen, die mit Hilfe von Bindemitteln gepresst oder gespritzt waren und dann einer längeren Vorbehandlung zwecks Sinterung und Beseitigung des Bindemittels unterworfen werden mussten, ehe sie mechanisch weiterbearbeitet werden konnten. Man hat zwar auch schon Stäbe ohne Bindemittel gepresst : diese mussten aber in der Regel einer weiteren mechanischen Bearbeitung durch Hämmern oder Walzen unterworfen werden, ehe man sie ziehen konnte.
Soweit man früher überhaupt in der Lage war, ohne Bindemittel aus Wolframpniver gepresste
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geringen Abmessungen, deren Durchmesser nur etwa 0.65 mm betrug. Stäbe grösserer Abmessungen liessen sich nach diesem älteren Verfahren. wie es z. B. in der britisehen Patentschrift 23. 499 von 1909 beschrieben ist, nicht unmittelbar ziehen.
Mit dem vorliegenden Verfahren dagegen lassen sich schon Stäbe die einen Durchmesser von etwa g M : haben, ohne dass ein Bindemittel oder eine vorherige mechanische Bearbeitung notwendig ist. Es beruht dies auf der Auswahl der richtigen Temperatur ; denn während das Ziehen der ohne Binde- mittt. 1 hergestellten kleinen Stäbchen nach dem älteren Verfahren bei Temperaturen von 600- (j50O stattfand, die eine Verarbeitung grösserer Körper noch nicht gestatten, darf bei dem vorliegenden Verfahren während des Ziehens die Temperatur nicht unter 9000 sinken. Unter Einhaltung letzterer Bedingunge gelingt dann die Bearbeitung der stärkeren Stäbe, nachdem einmal die Sinterungstemperatur erreicht gewesen ist.
Dadurch sind dann auch noch weitere Unterschiede der beiden Verfahren bedingt, die das vorliegende Verfahren als einen wesentlichen Fortschritt erscheinen lassen. Während bei dem älteren Verfahren heisse Ziehdüsen angewendet werden müssen, ist dies bei dem vorliegenden Verfahren nicht erforderlich. Ausserdem erfolgt das Ziehen bei dem älteren Verfahren in ausserordentlich zahlreichen, von einander sehr wenig unterschiedenen Stufen, während die Zahl dieser Stufen bei dem vorliegenden Verfahren ganz wesentlich geringer ist, selbst wenn man bis auf sehr dünne Drähte heruntergehen will.
Die Ausführung des Verfahrens geschieht entweder in der Weise, dass man unmittelbar nach Erreichen der Sintertemperatur mit dem Ziehen beginnt, oder derart, dass man zunächst längere Zeit auf
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beiden Fällen die Temperatur auch während des Ziehens nicht unter 900 sinken.
In der Zeichnung sind beispielsweise zwei Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens dargestellt.
Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zur gleichzeitigen Sinterung und Streckung.
Fig. 2 ist eine Einzelansicht,
Fig. 3 ist eine Einzelansicht einer wassergekühlten Matrize, welche in der Vorrichtung verwendet wird.
Fig. 4 veranschaulicht in schematischer Weise die Formen, welche das Werkstück im Laufe des Verfahrens annimmt.
Fig. 5 zeigt im Längsschnitt und
Fig. 6 im Querschnitt eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung.
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halter 8 enthält den Matrizenrahmen 11, in welchen die Matrize 12 eingesetzt ist, die z. B. aus hartem Stein hergestellt ist. Wie in Fig. 3 dargestellt, kann auch eine harte, hohle Stahlmatrize 50 verwendet werden, welche mit einer Einrichtung 51 zur Wasserkühlung versehen ist. 13 ist die Bohrung in der Matrize.
Die vorbeschriebenen Teile haben am besten zylindrische Form, und der Matrizenrahmen H ist herausnehmbar in den Matrizenhalter eingesetzt, um das Auswechseln der Matrizen, wie nachstehend beschrieben, zu erleichtern.
In den Matrizenträger 6 sind Rohre 14 und 15 eingesetzt, welche vorzugsweise aus Metall hergestellt und mit Hülsen 16 aus isolierendem Material gefüttert sind. An den äusseren Enden der Rohre 14 und 15 sind Deckel J7 aus isolierendem Material angebracht, durch welche bei 18 die Elektroden 19 und : 20 hindurchgehen, denen der Strom durch Kabel 21 zugeführt wird, welche an Klemmvorrichtungen 22 aus leitendem Material befestigt sind.
Die Elektroden sind in der Längsrichtung imierhalb der Hülsen durch die Deckel hindurch beweglieh. Wenn erwünscht, können auch andere Führungsvorrichtungen vorgesehen werden.
Die Elektroden 19 und 20 bestehen aus hohlen Röhren, z. B. aus Kupfer, und sind so eingerichtet, dass der Metallstab zwischen ihnen befestigt werden kann.
Die Elektrode 19 hat zu diesem Zweck ein paar Backen 23, die drehbar an einem leitenden Halter 24 angeordnet sind, welcher in das Ende der Elektrode eingesetzt ist. 25 ist eine Hülse, durch deren Verschiebung die Backen geschlossen oder geöffnet werden können.
An der Elektrode 20 ist ein Halter 26 angeordnet. Dieser Halter hat einen kegeligen Kopf 2 ?, um die Backen 28 zum Schliessen zu bringen, indem ihre rückwärts vom Drehpunkt 2ft liegenden Vrr- längerungen durch den Kopf 27 auseinandergedrückt werden.
Die Elektroden sind hohl und werden durch Wasser gekühlt, das durch die Rohre 30 in ihr Inneres geleitet wird und durch die Rohre 31 wieder austritt. Durch die Rohre 32 können reduzierende Gase in das Innere der Hülsen 16 geleitet werden, die durch die Rohre 33 wieder austreten. 34 ist eine Klaue, welche über den Kopf 35 der Elektrode 20 greift, aber davon durch einen Teil 36 isoliert ist. 37 ist ein drehbares Auge, an dem ein Seil od. dgl. 38 angreift.
Die Arbeitsweise besteht darin, dass der Stab 40 aus Metall zwischen den Elektroden befestigt wird, worauf er zum Sintern erhitzt und dann, um ihn zu strecken, durch die Matrize gezogen wird. Die Stäbe haben im allgemeinen einen Durchmesser von etwa 8 mm und werden nach und nach auf einen Durchmesser von etwa l WMK gestreckt. Diese Masse sind jedoch natürlich nur beispielsweise angeführt, ohne Abweichungen auszuschliessen.
Der Stab 40 ist an einem Ende so zugespitzt, dass er durch eine Matrize geht, deren Bohrung kleiner ist als der Durchmesser des Stabes, so dass dieses Ende von den Backen 28, Fig. 2, gefasst werden kann.
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schoben, um den Stab zu sichern. Dann wird der Strom durch die Elektroden und den Stab 40 geschickt. wodurch dieser erhitzt wird. Gleichzeitig wird Wasser in die Elektroden eingelassen, um sie zu kühlen. und es werden reduzierende oder indifferente Gase durch die Rohre 32 eingeleitet, um eine Oxydatiojl des Stabes während des Verfahrens zu verhindern.
Je nach der Schmelzbarkeit des Metalles und der Stärke des Stabes wird ein Strom von etwa 1000-1500 Ampère dutch den Stab geschickt, so dass dieser sintert ; nachdem diese Sintertemperatur einige Zeit eingewirkt hat, beginnt der Streckvorgang, indem das Seil 38 angezogen wird, so dass der heisse Stab durch die Matrize gezogen und sein Durchmesser verringert wird.
Je kräftiger an der Elektrode 20 gezogen wird, desto fester wird infolge des kegeligen Kopfes 27
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hindurchgezogen und gestreckt, während der Strom selbsttätig : ausgeschaltet wird, wenn die Backen. 28 den Stab loslassen.
Dann wird die Vorrichtung auseinander genommen, eine Matrize mit kleinerer Bohrung eingesetzt, der Stab wieder an den Elektroden befestigt, ein Strom von hinreichender Stärke durch den Stab geschickt, um ihn zu erhitzen und weiter zu sintern, und der Stab wird weiter durch die Matrize gestreckt.
Dann wird die Vorrichtung nochmals auseinander genommen, wieder eine kleinere Matrize eingesetzt, der Stab abermals erhitzt, indem ein entsprechend geringerer Strom hindurchgeschickt wird. und so weiter, bis der Stab auf einen Durchmesser von etwa 1 mm ausgezogen ist.
Die Formen, die der Stab beim wiederholten Sintern und Strecken durch wiederholte Anwendung des beschriebenen Verfahrens annimmt, sind schematisch in Fig. 4 dargestellt, in welcher gezeigt ist, wie
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Matrize 64 ist.
Fig. 4 veranschaulicht drei Stufen des Verfahrens. Das Sintern und Strecken der Stange durch Matrizen von verschiedener Bohrung kann so oft als notwendig wiederholt werden, bis eine Stange von der gewünschten Dünne erzielt worden ist. Selbstverständlich wird der Strom mit der Abnahme des Durchmessers des Metalls vermindert
Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, dass gemäss der Erfindung der Durchmesser eines Barrens oder eines Stabes aus Metall von einem bestimmten Masse auf ein anderes bestimmtes Mass durch Sintern und Strecken vermindert werden kann. u. zw. mit Hilte des elektrischen Strome und durch eine wiederholte Anwendung des Verfahrens wobei eine jede Stufe der anderen ähnlich ist, mit der.
Ausnahme, dass die Stromstärke im Verhältnis zur Abnahme des Durchmessers infolge des Ziehens durch Matrizen von verschiedener Weite vermindert wird.
Die beschriebene Vorrichtung ist einfach und leicht zu bedienen. Die Rohre 14 und 15, welche die Sinterkammer bilden, können leicht entfernt werden, indem sie von dem Matrizenträger 6 losgeschraubt werden, worauf Rohre und Matrize leicht auszuwechseln sind, da sie abnehmbar in dem Matrizenrahmen sitzen.
Wenn durch das fortgesetzte Ziehen der Draht derart verlängert ist, dass seine Bearbeitung in der vorstehend beschriebenen Vorrichtung Schwierigkeiten haben würde, so kann die weitere Verarbeitung in einer Vorrichtung erfolgen, wie sie in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist.
Bei dieser Vorrichtung ist nur eine einfache Kammer vorhanden, an deren einem Ende die Matrize 1,) angeordnet ist und die im übrigen in ähnlicher Weise gebaut ist, wie die Kammern auf beiden Seiten der Matrize in der Vorrichtung nach Fig. 1. In dieser Kammer liegt eine Erhitzungsvorrichtung, die zweckmässig aus einem Körper 67 aus Wolfram oder einem anderen hochschmelzenden Metall besteht, der mit einer Nut 68 versehen ist, die als Führung für den zu erhitzenden Stab oder Draht dient. Der
Körper 67 ruht auf einer Isolierung 69 und ist mit wassergekühlten Stromzuführungen 70 versehen. An dem der Matrize entgegengesetzten Ende ist die Kammer durch einen Deckel 71 abgeschlossen, durch welchen der zu ziehende Draht 72 eingeführt wird.
Das Ende dieses Drahtes ist derart zugeschärft, dass es durch die Matrize hindurchgesteckt und von den Backen 28 der Zugvorrichtung erfasst werden kann, die im übrigen ebenso eingerichtet ist, wie bei der Vorri'chtung nach Fig. l. Der Draht wird durch die elektrische Erhitzung des Führungskörpers 67 auf die erforderliche Temperatur gebracht und dann durch die Matrize hindurchgezogen.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Drähten aus Wolfram und dessen Legierungen durch Bearbeitung eines aus Metallpulver ohne Bindemittel gepressten Metallstabes, dadurch gekennzeichnet, dass bloss gesinterte, aber mechanisch nicht vorbehandelte Stäbe von etwa 8 min Durchmesser bei mindestens 9000 C gezogen werden.