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Verfahren zum Herstellen von Bimetalldraht
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verfahren zum Herstellen von Bimetalldraht bei dem eine Stahlseele durch Walzen mit einem Metallmantel umgeben wird.
Es ist ein Verfahren zum Herstellen von Bimetalldraht bekanntgeworden, bei welchem z. B. ein Eiseiikern in ein Buntmetallrohr eingeführt und anschliessend die beiden Teile durch Warmwalzen vereint werden, doch hat dies eine Reihe von Nachteilen.
Erstens ist die zum Erreichen einer guten Haftung des Überzuges am Eisenkern erforderliche Reini- gung der InnenwandungeinesRohres, besonders beiverwendung von Rohren kleinen Durchmessers, schwie- rig zu bewerkstelligen.
ZweitensistesbeieinigenMetallpaaren, z. B. Stahl-Aluminium bzw. Kupfer-Aluminium, ullmög- lich, eine Zwischenglühung zwecks Entfestigen durchzuführen. Deshalb können bei Herstellung eines Bimetalldrahtes aus solchen Metallpaaren nur Drahtknüppel verwendet werden, deren Durchmesser nicht viel über jenem des Endproduktes liegt, damit sie ohne Zwischenerwärmung auf eine hohe Temperatur auf das Fertigmass bearbeitbar sind.
Als Beispiel dafür kann das Bimetall Stahl-Aluminium dienen. Bei Erwärmung bis auf Temperaturen über 4800C werden an der Grenze zwischen Stahl und Aluminium spröde intermetallische Verbindungen des Stahls mit Aluminium gebildet, die keine gute Haftung des Überzugs am Kern gewährleisten und demgemäss die Weiterbearbeitung unmöglich machen.
Aus diesen Gründen können dünne Bimetalldrähte nach Art "Kern in Rohr" nicht hergestellt werden, da die Erzeugung von Drahtknüppeln kleinen Durchmessers, z. B. unter 6 mm, fast unmöglich ist, weil die Fertigung wie auch die Innenreinigung von Rohren grosser Länge und kleinem Durchmesser sowie die Einführung des Eisenkerns in ein solches Rohr grosse Schwierigkeiten bereiten.
Ferner ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Bimetalldrahtes beschrieben worden, bei dem vorerst ein Barren verhältnismässig grossen Querschnittes mit zwei trogförmigen Profilen aus dem Mantelmaterial vereint wird. So werden als Zwischenprodukt vierkantige Stangen relativ geringer Länge erhalten, die über einen Teil ihrerUmfangsflächen mit einem Metallmantel z. B. aus Aluminium umgeben sind. Erst in einem weiteren Arbeitsgang werden diese Zwischenprodukte durch Heisswalzen in etwa
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migen Mantelhälften zu einem nahtlosen Mantel vereint werden.
Dieses Verfahren kann jedoch nicht zur Herstellung z. B. von Stahl-Aluminiumdraht verwendet werden, da auf die Kombination Stahl-Aluminium Heisswalzen schon allein deshalb nicht anwendbar ist, weil die Temperatur des Heisswalzens von Stahl mindestens 900 - 9500C betragen müsste, wogegen die Schmelztemperatur des Aluminiums bei 6750C liegt.
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welchem die oberwähnten Nachteile erfindungsgemäss dadurch beseitigt sind, dass als Seele ein Stahldraht zusammen mit zwei von gegenüberliegenden Seiten zugeführten Flachbändern aus dem Mantelmaterial kontinuierlich in mindestens einem Walzenpaar zu einem ziehfähigen Produkt zusammenge-
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walzt werden, wobei die Gesamtbreite der beiden Metallbänder zum vollständigen Umfassen der Stahlseele bereits im ersten Walzenkaliber bemessen wird.
Hiebei ist es möglich, dass die zusammengeführten Metallbänder samt der zwischen ihnen befindlichen Stahlseele unmittelbar vor dem Einstich in das erste Walzenpaar erhitzt, u. zw. im Falle von Bändern aus Aluminium oder andern in bezug auf den Schmelzpunkt vergleichbaren Metallen auf eine Temperatur bis zu etwa 3500C gebracht werden. Über- dies können die den Mantel bildenden Metallbänder sowie die Stahlseele annähernd unmittelbar vor ihrem Zusammenführen vorzugsweise mit rotierenden Drahtbürsten gereinigt werden.
Hiemit wurde ein Fertigungsverfahren geschaffen, das durch Anwendung von einfacheren Arbeits- methodendieErzeugung eines Bimetalldrahtes, z. B. des Stahl-Aluminiumdrahtes, mit guter Haftung des Überzuges an dem Kern, mit erforderlicher Überzugsstärke und vorgegebener mechanischer Festigkeit gestattet.
Dieser Draht ist überdies infolge der Gestaltung der Ausgangsprodukte und der Möglichkeit ihrer kontinuierlichen Zuführung in sehr grossen Längen, aber auch mit relativ geringen z. B. wesentlich unter 6 mm liegenden Durchmessern herstellbar.
Ausserdem ist das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Draht aus verschiedenartigen Metallen (z. B. auch Stahl-Aluminium oder Kupfer-Aluminium) geeignet. Manchmal kann es zweckmässig sein, die Vorerhitzung in einer Schutzatmosphäre vorzunehmen, um die Haftung des Überzugs am Kern zu erleichtern.
In den Zeichnungen sind beispielsweise Einrichtungen zur Anwendung des Verfahrens veranschaulicht, an Hand derer die Erfindung im folgenden näher beschrieben wird.
Es zeigt Fig. 1 eine Anlage zur erfindungsgemässen Herstellung von Bimetalldraht und Fig. 2 einen Querschnitt durch ein einstichfertiges Zwischenprodukt. Die Fig. 3-5 zeigen einen möglichen Kalibersatz.
Wie aus der in Fig. 1 dargestellten Anlage zur Herstellung von Bimetalldrahtknüppeln nach dem neuen Verfahren entnehmbar ist, wird eine Stahlseele 13 von einer Haspel 2 und werden die zur Bildung des Mantels vorgesehenen Flachbänder 12 von Trommeln 1 abgewickelt und durch Reinigungsvorrichtungen 3 bzw. 4 geleitet, mittelswelcherdieBand-bzw. Seelenoberflächengründlichgesäubert werden. Diese Vorrichtungen können rotierende Drahtbürsten 4, aber auch andere Spezialeinrichtungen enthalten und geben die gereinigten Vorprodukte an ein Walzenpaar 5 ab, welches sie zu einem einstichfertigen Zwischenprodukt zusammenführt, das in Fig. 2 im Schnitt gezeigt ist. Dieses Zwischenprodukt wird anschliessend durch eine Anwärmeinrichtung 6 geführt, die mit Anschlüssen 11 zum Zu- bzw.
Abführen eines allfällig verwendeten Schutzgases versehen ist, und in ein in einem Gerüst 8 gelagertes Kaliber vorzugsweise Ovalkaliber 14 eingestochen. Zwischen der Anwärmeinrichtung 6 und dem Walzengerüst 8 ist eine Rollenführung 7 vorgesehen, die eine Verschiebung der Flachbänder 12 in bezug auf die Seele 13 bzw. die Kaliber 14 verhindern soll. Nach Verlassen der- selben werden am Drahtknüppel etwa entstandene Grate mit Hilfe einer Scheibenschere 9 entfernt, zu einer Haspel 10 geführt und auf diese aufgespult.
Beim Walzen erfolgt, erforderlichenfalls unter vorheriger Anwärmung, bei Aluminium z. B. auf eine Temperatur bis zu etwa 350 C, durch plastische Verformung eine Haftung des Mantels an der Seele. Die einengende Breitung sowie der abstützende Druck der Kaliberwände bewirkt die Haftung nicht nur in der Zone der Höchstverformung, sondern auch in den Ovalwinkeln. Wird jedoch durch falsch gewählte Ka- liber-oderEinstichproduktabmessungen bzw. Stauchungen beim Walzen mittels des ersten Kalibers keine durchgehende Haftung über den gesamten Umfang erreicht, so wird durch das Walzen im nachfolgenden Kaliber eine absolute Haftung des Mantelmaterials an der Seele sichergestellt.
Wie aus den Fig. 3 - 5 entnehmbar, wird ein strichliert gezeichnetes Zwischenprodukt erst einem Ovalkaliber 14 zugeführt, welches ein Hohlfabrikat 15 liefert, das einem Quadratkaliber 16 eingestochen wird. Der erhaltene Drahtknüppel 17 wird einem aus vier unter 900 zueinander gestellten Walzen 18 bestehenden Achteckkaliber bzw. einem Rundkaliber zugeführt. In diesen Figuren ist durchgehend durch alle Walzenphasen das Mantelmaterial mit 12 und die Seele mit 13 bezeichnet.
Nach dem Walzen weist der Bimetalldraht eine gute Haftung des Überzugs an der Eisenseele auf und kann ohne weiteres auf Fertigmass gezogen werden.
Beispiel : NachdemerfindungsgemässenVerfahren wurde ein Bimetalldraht von 0, 20 mm Durchmesser mit einem äusseren Aluminiumüberzug hergestellt. Als Seele wurde Eisendraht von 2mm Durchmesser und mit einem C-Gehalt bis 0, 08% verwendet. Die Bezugsmasse des Mantelmaterials betrugen : Bandstärke 0,45 mm, Bandbreite 4,0 mm.
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die Seele mit Hilfe eines scharfkantigen Hartmetall-Ziehsteines, durch welchen sie durchgezogen wurde sorgfältig gesäubert. Die auf diese Weise vorbearbeiteten Mantelbänder sowie die Eisenseele wurden zusammen einem Röhrenofen zugeführt.
Die Erwärmung erfolgte in der Atmosphäre von dissoziiertem Ammoniak bis auf eine Temperatur von 3500C. Das zusammengesetzte, einstichfertige Zwischenprodukt ist anschliessend vom Röhrenofen über eine Rollenführung in das erste Kaliber eines 2-Walzen-Ge- rüstes eingestochen. Die Rollenführung verhinderte die Verschiebung der Flachbänder in bezug auf die Eisenseele und die des gesamten Zwischenproduktes bezüglich des Kalibers. Die Walzgeschwindigkeit der Walzen, welche einen Durchmesser von 80 mm hatten, betrug 5 m/min. Das erste Kaliber, ein Ovalkaliber (Fig. 3), hatte folgende Abmessungen : Grosser Durchmesser 3, 9 mm, kleiner Durchmesser 1, 6 mm und Radius des Nebenscheitelkreises 3, 0 mm.
Beim Walzen im Ovalkaliber hatten sich Walzgrate von 0, 1 mm Stärke gebildet, die mit Hilfe einer unmittelbar hinter dem Walzenpaar rotierenden Scheibenschere entfernt wurden. Durch Verformung im Ovalkaliber über den grössten Teil der Umfangslänge erfolgte eine gute Haftung des Mantelmaterials an der Eisenseele, wobei sie zu einer leicht ovalen Form gewalzt und hiebei keinerlei Abschich- tung des Mantels beobachtet wurde. Der so hergestellte Ovaldrahtknüppel wurde anschliessend in einem Quadratkaliber (Fig. 4) mit 90 -Kanten gewalzt, wobei die Abmessung der Kaliberdiagonale 2, 0 mm und jene der Quadratseite 1, 67 mm betrug.
Zum Abschluss des Walzenprozesses wurde der quadratische Drahtknüppel einem Achteckkaliber eingespeist, welches aus zwei zueinander unter 900 angeordneten Walzenpaaren bestand (Fig. 5). Das Weiterziehen auf Fertigmass wurde nach folgendem Ziehprogramm vorgenommen : 1, 67-1, 48-1, 32-1, 14-0, 98-0, 85-0, 73-0, 63-0, 54-0, 465-0, 39-0, 35-0, 32-0, 29-0, 26-0, 235- - 0, 215-0, 199 mm.
Als Schmiermittel beim Ziehen wurde Pflanzenöl verwendet und der Ziehvorgang mittels mit Dia- mantpulver polierten Hartmetall-Ziehsteinen durchgeführt. Die Ausrüstung für das Ziehen von Bimetalldraht mit Aluminiumüberzug unterschied sich hiebei nicht von der in der Ziehfertigung anwendbaren Ausrüstung. Der quadratische Drahtknüppel und der Runddraht wurden auf Aufwickeln geprüft, wobei keinerlei Abschichtung, Rissbildung oder andere Fehler des Mantels beobachtet wurden.
In der Tabelle sind Prüfergebnisse von Bimetalldrähten, welche eine Stahlseele und einen Aluminiummantel aufweisen und einen Durchmesser von 0, 2 mm bzw. 0, 36 mm besitzen, angegeben.
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<tb>
<tb>
Drahtdurch-Bruchlast <SEP> Bruchlast <SEP> Elektrischer <SEP> Mantel-Aufwickeln
<tb> messer <SEP> (kp) <SEP> bei <SEP> Draht <SEP> Widerstand <SEP> Im <SEP> stärke <SEP> auf <SEP> eigenen
<tb> (mm) <SEP> mit <SEP> Draht <SEP> (/. <SEP> 1) <SEP> Durchmesser
<tb> Knoten <SEP> bei <SEP> 200 <SEP> C <SEP>
<tb> (kp) <SEP> (Ohm/m)
<tb> 0, <SEP> 20 <SEP> 2,8 <SEP> 1,7 <SEP> 1, <SEP> 7 <SEP> 39 <SEP> Ausgehalten
<tb> ohne <SEP> Mantelbruch
<tb> 0, <SEP> 36 <SEP> 6, <SEP> 15 <SEP> 3,7 <SEP> 1, <SEP> 15 <SEP> 58
<tb>
PATENTANSPRÜCHE :
1.
Verfahren zum Herstellen von Bimetalldraht bei dem eine Stahlseele durch Walzen mit einem Merallmantel umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Seele ein Stahldraht zusammen mitzwei von gegenüberliegenden Seiten zugeführten Flachbändern aus demMantelmaterial konti- nuierlichinmindestenseinemwalzenpaarzueinem ziehfähizen Produkt zusammengewalzt werden, wo- bei die Gesamtbreite der beiden Metallbänder zum vollständigen Umfassen der Stahlseele bereits im ersten Walzenkaliber bemessen wird.
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