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Verfahren und Vorrichtung zum Ziehen von Metallprofilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ziehen von beispielsweise Metallprofilen, wobei das Ziehgut zwischen einem Zuführorgan und einer Abziehvorrichtung durch einen Ziehspalt gezogen wird, dessen das Ziehgut berührende Begrenzungsflächen ganz oder teilweise beweglich sind. Des weiteren ist die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gerichtet.
Es sind sogenannte Reversier-Walzwerke für Metallstreifen bekannt, die zwischen einer Ablauf-BremsHaspel und einer Auflauf-Zug-Haspel angeordnet sind, wobei von der Erkenntnis Gebrauch gemacht wird, dass Zugspannungen im Walzgut vor und hinter dem Walzspalt den Verformungswiderstand erheblich herabsetzen. Bei diesen od. ähnl. Walzwerken werden in der Praxis die Walzen mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die etwas kleiner ist als die Austrittsgeschwindigkeit des Walzgutes. Nachteilig ist hiebei, dass nicht alle gewünschten Dickenverminderungen in einem Durchgang (Stich) erzielt werden können, sondern dass unter Umständen mehrere Durchgänge, z. B. durch Reversieren oder die Anordnung mehrerer Walzgerüste hintereinander, notwendig sind.
Ferner sind Planeten-Walzwerke und Halbplaneten-Walzwerke bekannt, die eine besonders grosse Dickenverminderung bei einem Durchgang des Walzgutes ermöglichen. Diese Planeten-Walzwerke mit auf einer Kreisbahn umlaufenden Arbeitswalzen sind jedoch verhältnismässig kostspielig. Ausserdem ist die Qualität des Endproduktes nicht immer befriedigend. Der Verformungsprozess selbst ist nämlich insofern ungünstig, als ein nachgeschaltetes Glätt-Walzwerk die wellige Oberfläche verbessern muss.
Nach einem bekannten Planeten-Streck-Verfahren zur Herstellung von in Längsrichtung profilierten Werkstücken wird intermittierend gearbeitet, indem jeweils durch ein Planeten-Werkzeug immer nur ein Abschnitt des Ausgangsmaterials reduziert wird und also in der Zeit bis zum nächsten Eingriff eines Planeten-Werkzeuges das Ausgangsmaterial um einen neuen Abschnitt vorgeschoben und dann wieder festgehalten werden muss. Für eine kontinuierliche Arbeitsweise und grosse Querschnittsverminderungen ist dieses Verfahren nicht geeignet.
Weiterhin ist ein Verfahren zum Walzen bekannt, bei welchem die Ober- und die Unterwalze (Werkzeuge) mit unterschiedlicher Geschwindigkeit angetrieben werden. Dieses Verfahren soll eine besonders günstige Abstreckung des Walzgutes ermöglichen.
Schliesslich sind noch Walzen bekannt, deren Oberfläche mit querliegenden Riffeln oder auch einer Pfeilverzahnung ausgestattet sind. Solche Walzen dienen jedoch lediglich dazu, bei starken WalzgutQuerschnitten ein besseres Greifvermögen zu erzielen.
Von den bekannten Umformungs-Verfahren unterscheidet sich das erfindungsgemässe Zieh-Verfahren bei dem die Verformung des Ziehgutes durch gegenüber dem Ziehgut mit unterschiedlicher Geschwindigkeit einwirkende Werkzeuge erfolgt, von denen mindestens ein Werkzeug angetrieben ist, und eine läng- liche, quer zur Arbeitsrichtung sich erstreckende Form aufweist, grundsätzlich dadurch, dass die Kontaktflächen des oder der angetriebenen Werkzeuge auf der ganzen Ziehspaltlänge mit grösserer Geschwindigkeit als die Austrittsgeschwindigkeit des Ziehgutes aus dem Ziehspalt, überholend und gleichzeitig streckend und reibend über das Ziehgut hinweggeführt werden,
wobei sie der als Widerlager für das Ziehgut dienenden Begrenzungsfläche vom Ziehguteintritt bis Ziehgutaustritt zwangsläufig näher gebracht werden und wobei sie die beim Ergreifen des Ziehgutes entstandenen Materialanhäufungen vor sich in die Hauptmasse des Ziehgutes hineindrücken. Die für Walzprozesse typische Fliessscheide, die einen Bereich der Haftreibung zwischen dem Werkzeug und dem Umformgut darstellt, gelangt beim Verfahren gemäss der Erfindung nicht zur Ausbildung. Vielmehr sind bei einem Durchgang durch den Ziehspalt mehrere Elementarzüge wirksam, so dass auf diese Weise z. B. bei der Kaltverformung von Bandstahl die Dickenverminderung auf die gewünschte Enddicke in einem einzigen Durchgang erfolgen kann.
Ferner ermöglicht das erfindungsgemässe Verfahren durch eine winkelige Anordnung der Werkzeuge auf den Ziehkörpern nach Art einer Pfeil- oder Schrägverzahnung in ungewöhnliche Masse eine Verschiebung der Elementarteile des Ziehgutes in Querrichtung zur Hauptziehachse. Hiedurch kann beispielsweise bei einer Reduzierung von Bandstahl neben der Dickenverminderung auch eine gewollte starke Breitung erreicht werden.
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Zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung dient eine Vorrichtung, die zwischen einem lastunabhängigen Zuführorgan zur Gewährleistung der gewünschten Eintrittsgeschwindigkeit des Ziehgutes und einer Abziehvorrichtung einen Ziehspalt aufweist, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass die den Ziehspalt begrenzenden Flächen teilweise oder ganz von einem oder mehreren umlaufenden Ziehkörpern gebildet sind, die längliche Vorsprünge (Werkzeuge) in Form von beispielsweise Rippen, länglichen Zähnen od. dgl. mit abgerundeten Kontaktflächen aufweisen, deren am tiefsten in das Ziehgut eindringende Scheitellinien auf einer gemeinsamen Umhüllungsfläche (z. B. einem Zylinder) liegen und quer zur Ziehrichtung verlaufen.
Dabei kann die erfindungsgemässe Vorrichtung auch derart ausgebildet sein, dass der Ziehspalt einerseits von einem umlaufenden Ziehkörper der vorstehend gekennzeichneten Art und anderseits von einem feststehenden Amboss als Widerlager begrenzt wird.
Der Amboss kann flach oder gekrümmt sein. Im letzteren Falle wird er im Verhältnis zum Ziehkörper zweckmässig derart angeordnet, dass der Ziehspalt in der Arbeitsrichtung eine erhebliche Verlängerung erfährt. Neben einer Dickenverminderung kann auch eine gelenkte Breitenänderung des Ziehgutes erfolgen, indem der oder die Ziehkörper insgesamt oder zonenweise Werkzeuge aufweisen, die nach Art einer Pfeiloder Schrägverzahnung winkelig angeordnet sind, wobei das Mass der Breitenänderung u. a. von der Winkelstellung der Werkzeuge beeinflusst wird.
Weitere vorteilhafte Merkmale des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der auf der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele.
In den einzelnen Fig. ist das Ausgangsmaterial übereinstimmend mit 3 a und der bereits verformte Teil des Ziehgutes mit 3 b bezeichnet. Die Arbeitsrichtung ist jeweils durch Pfeile gekennzeichnet, desgleichen die Umlaufrichtung der Ziehkörper.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Dickenverminderung eines Metallstabes besteht im wesentlichen aus einer froschklemmenartig arbeitenden Bremse oder Einstossvorrichtung 4, dem aus dem umlaufenden Ziehkörper 5 einerseits und dem feststehenden, flachen Amboss 6 als Widerlager anderseits gebildeten Gleichlaufumformziehspalt und der Abziehvorrichtung 7. Auf der Oberfläche des Ziehkörpers 5 sind längliche Werkzeuge 5 a in Form von Rippen, länglichen Zähnen od. dgl. vorgesehen, die quer zur Ziehrichtung verlaufen und abgerundete Kontaktflächen aufweisen.
Das zu verformende Ziehgut 3 a wird je nach dem Greifvermögen des Ziehspaltes von der Bremse 4 oder unter Zuhilfenahme einer Einstossvorrichtung 4 mit vorbestimmter Geschwindigkeit in den vom Ziehkörper 5 und dem Widerlager 6 begrenzten Ziehspalt hineingezogen, wo es der Verformung unterliegt, indem die Werkzeuge 5 a des mit grösserer Geschwindigkeit umlaufenden Ziehkörpers das Ziehgut zunächst erfassen und dann überholend und gleichzeitig streckend und reibend über das Ziehgut hinweggleiten. Danach gelangt das verformte Gut 3 b zur Abziehvorrichtung 7, die eine Zugspannung auf das Ziehgut ausübt.
Der eigentliche Ziehvorgang wird durch die Fig. 2 veranschaulicht, die den Ziehspalt und die ihn begrenzenden Teile in vergrössertem Massstabe darstellt. Das Ausgangsmaterial 3 a wird beim Eintritt in den Ziehspalt von den (im Schnitt als Zähne erscheinenden) Werkzeugen Ja des Ziehkörpers 5 erfasst, die sich in das Ziehgut eindrücken und dadurch kleine Materialanhäufungen x vor sich bilden. Im weiteren Verlauf rücken die Zähne 5 a auf ihrer Kreisbahn immer näher an den Amboss 6 heran und strecken dadurch das Ziehgut, auf das gleichzeitig von der Abziehvorrichtung her eine Zugspannung wirkt. Da die Umfangsgeschwindigkeit des Ziehkörpers 5 grösser ist als die Austrittsgeschwindigkeit des Ziehgutes 3 b, drücken die Zähne Ja die vor ihnen entstandenen Materialanhäufungen x in die Hauptmasse des Ziehgutes hinein.
Die endgültige Dicke des Ziehgutes wird durch den Ziehspalt d. h. durch den Abstand der Kontaktfläche des Werkzeuges Ja vom Amboss 6 am Ziehgutaustritt bestimmt.
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung gemäss der Erfindung zur Dickenverminderung eines haspelbaren Streifens.
Die Bremse 4 besteht hier aus mehreren gebremsten Umschlingungsrollen. Der Amboss 6 ist schalenförmig ausgebildet und im Verhältnis zum Ziehkörper 4 derart angeordnet, dass die Ziehspaltlänge Ld trotz kleinen Ziehkörperdurchmessers eine wesentliche Vergrösserung erfährt.
In Fig. 4 ist ein Ziehkörper 5 in Draufsicht dargestellt, bei dem die Werkzeuge 5 a nach Art einer Pfeilverzahnung eine Winkelstellung zueinander einnehmen. Durch diese Vorkehrung kann ausser einer Dickenverminderung auch eine gelenkte Breitenänderung des Ziehgutes erzielt werden.
Fig. Ja : und 5b zeigen eine Ansicht in Arbeitsrichtung bzw. einen Querschnitt durch verschiedene Ziehspalte senkrecht zur Arbeitsrichtung. In Fig. 5 a wird der Ziehspalt von einem mit einer Längsrippe 6' versehenen Widerlager 6 und einem Ziehkörper 5 begrenzt, die das Ziehgut 3 a (strichpunktiert gezeichnet)
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Ziehkörpersauf, während seine Randzonen schräg gestellte Zähne 5" besitzen. Das Ziehgut verlässt die Vorrichtung in der Form 3 b. Gemäss Fig. 5 b ist der Ziehspalt von zwei Ziehkörpern 5 und einer Schleppwalze 6 als Widerlager begrenzt. Hiebei erfolgt eine Verformung des Ziehgutes aus 3 a in 3 b.
Bei sämtlichen Ausführungsformen ist die richtige Wahl der Kontaktflächenradien für die zahn- ähnlichen Vorsprünge der Ziehkörper sowie des zu verwendenden Schmiermittels von besonderer Bedeutung.
Es ist ohne weiteres einleuchtend, dass eine kontinuierliche Arbeitsweise zur besten Ausnutzung des erfindungsgemässen Ziehwerkes führt. Zudem zeichnet sich die Vorrichtung nach der Erfindung durch eine verhältnismässig einfache Bauweise aus. Auf Grund dieser Vorzüge wird eine Verbilligung der Gestehungskosten je Tonne des Fertigproduktes erreicht.
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Das erfindungsgemässe Verfahren ist nicht auf Kaltverformung und auf die Verformung von Metallen beschränkt ; es kann auch zur Verformung anderer verformbarer Werkstoffe dienen. Ferner eignet es sich auch bis zu einem gewissen Grade für eine Abwandlung der bekannten Schmiedewalzverfahren, deren gemeinsames Kennzeichen darin besteht, dass ein Querschnitt durch die Walze senkrecht zur Drehachse nicht einen konzentrischen Kreis darstellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Ziehen von Stranggut, beispielsweise von Metallprofilen, wobei das Ziehgut zwischen einem Zuführorgan und einer Abziehvorrichtung durch einen Ziehspalt gezogen wird, dessen das Ziehgut berührende Begrenzungsflächen ganz oder teilweise beweglich sind und in welchem die Verformung des Ziehgutes durch gegenüber dem Ziehgut mit unterschiedlicher Geschwindigkeit einwirkende Werkzeuge erfolgt, von denen mindestens ein Werkzeug angetrieben ist und eine längliche, quer zur Arbeitsrichtung sich erstreckende Form aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen des oder der angetriebenen Werkzeuge auf der ganzen Ziehspaltlänge mit grösserer Geschwindigkeit als die Austrittsgeschwin- digkeit des Ziehgutes aus dem Ziehspalt, überholend und gleichzeitig reibend und streckend über das Ziehgut hinweggeführt werden,
wobei sie der als Widerlager für das Ziehgut dienenden Begrenzungsfläche nähergebracht werden und wobei sie die beim Ergreifen des Ziehgutes entstandenen Materialanhäufungen (x) vor sich in die Hauptmasse des Ziehgutes hineindrücken.