Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Drähten, Klein- oder Hohlprofilen unmittelbar aus geschmolzenen Metallen. Das heute allgemein übliehe Verfahren zur Herstellung von Metalldrähten verlangt das Giessen von Blöcli:en und deren mehrmals wiederholtes Erhitzen, Verwalzen und even tuell Ziehen, bis die nötigen Dimensionen er reicht sind.
Da aber der ganze Arbeitsvorgang dieses Verfahrens bei solchen Temperaturen erfolgt, bei welchen das behandelte -Metall be reits eine beträchtliche Festigkeit erreicht hat, so kann diese Verarbeitung nur vermit telst stark konstruierter und teurer Einrich tungen erzielt werden, unter Aufwand grosser Energiemengen und Arbeitskräfte, was auch entsprechend grosse Räume erfordert.
Wenn man aber die Metalle bei einer ihrem Schmelzpunkt möglichst nahen Tem peratur verarbeitet, also so lange ihre Festig keit am kleinsten ist und sie somit die ge- wünsehte Form am leichtesten annehmen, so -erden die erforderlichen Einrichtungen leichter, einfacher und billiger, der Aufwand an Energiemengen und Arbeitskräften sowie der Raumbedarf bedeutend reduziert, was zu einer erheblichen Verbilligung des Produktes führt. Das dabei erzeugte Produkt kann als gewöhnliche Marktware verwendet oder als Halbfabrikat zwecks Veredelung einer zu sätzlichen Verarbeitung unterzogen. werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass das in einer geschlossenen Pfanne enthaltene flüssige Metall in einem Kühler in plastischen Zustand übergeführt und in diesem Zustand vermittels Druckluft durch eine Düse gepresst wird. Die teilweise Er starrung des Metalles vor der Düse wird vorteilhaft so geregelt, dass das austretende Erzeugnis eine genügende Festigkeit erreicht hat, um seine erreichten Abmessungen und Form beibehalten zu können, bis es ausser halb der Düse vollständig erstarrt.
Kennt man die Abhängigkeit der Festig keit eines Metalles von seiner Temperatur bis zu seinem Schmelzpunkt, so lässt sich daraus auch für jede gewünschte Anfangsfestigkeit des Erzeugnisses die erforderliche Düsentem- peratur und der auf die Pfanne zu bebende Luftdruck ermitteln.
Die weitere Erstarrung des so erhaltenen Erzeugnisses kann durch rasches (Ab schrecken) oder langsames Abkühlen erfol ben, je nachdem, welche von der Abküh lungsgeschwindigkeit abhängige Struktur des behandelten Metalles man erzielen Rill.
An Hand der Zeichnung, die zwei Aus führungsbeispiele der erfindungsgemässen Einrichtung zum Durchführen des Verfah rens darstellt, wird auch das erfindungsge mässe Verfahren erläutert.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein Ausfüh rungsbeispiel der Einrichtung für Metalle. welche rasch abgekühlt werden müssen, während Fig. 2 ein solches für langsame Ab kühlung zeigt.
Zur Hersstellung von Drähten, Klein- oder Hohlprofilen aus Metallen, die schnell abge kühlt werden müssen, um eine gute Struktur zu erhalten, weist die Einrichtung gemäss Fig. 1 eine entsprechend dem Schmelzpunkt des verwendeten Metalles ausgefütterte Pfanne 1 auf, die durch einen Deckel 2 her metisch abgeschlossen ist. Diese Pfanne 1 hat oben die Druckluftzuleitung 3 und unten einen als Kühler ausgebildeten Ansatz 4, an welchem eine Düse 5 aus einem harten Stoff mit höherem Schmelzunkt als der des ver wendeten Metalles befestigt ist. Mittels eines automatischen Temperaturreglers 6 wird die Düse 5 vermittels des Brenners 7 auf die der gewählten Anfangsfestigkeit des zu er zeugenden Drahtes entsprechende Tempera tur vorgewärmt.
Das in den Behälter einge füllte flüssige Metall fliesst in den als Küh ler ausgebildeten Ansatz 4 und wird hier in einen Zustand übergeführt, so dass das Metall nicht von selbst bis zur Düse gelangen kann. Durch Offnen des Ventils 8 kann Druckluft oder ein Schutzgas unter genübendem Drucke in die Pfanne 1 einströ men und damit die Pfanne unter Druck ge setzt werden, so dass das teilweise erstarrte Metall mit der gewünschten Geschwindigkeit aus der Düse 5 austritt. Dieser Druck wird durch ein in das Druckrohr 3 eingebautes Flügelrad 9 oder eine Venturischeibe oder dergleichen über eine das Ventil 8 steuernde Übersetzung auf Durchlass eines konstanten Luftquantums reguliert, entsprechend der Ausflussgeschwindigkeit des Metalles aus der Düse 5.
Ein Manometer 10 in Deckel 2 er- möchcht die Kontrolle des Arbeitsvorganges. Der Gasdruck in der Pfanne 1 kann auch in Abhängigkeit von der Erzeugungsge schwindigkeit des Drahtes 16 in der Weisse reguliert werden, dass man zum Beispiel mit- telst Zählwerkes an der Oberfläche des Leit- körpers 17 die auftretenden Drahtwindungen zählt; wenn eine vorbestimmte Anzahl Win dungen pro Zeiteinheit unterschritten wird, öffnet sieh das Ventil 8, während es sich schliesst, wenn diese Windungszahl pro Zeit einheit überschritten wird.
Der Kühler 4 muss eine dem Erstarrungs grad des Metalles vor der Düse 5 und der erzeugten Drahtmenge entsprechende Wärme menge abführen. L m einerseits seine Ab- messungen zu beschränken, anderseits eine die Temperaturregulieruug der Düse be schleunigende Wirkung zu erreichen, ist künstliche Kühlung 11 vorgesehen, welche gemeinsam mit dem Brenner 7 durch den . Temperaturregler 6 gesteuert wird.
Die Form der Düse 5 bestimmt die Form und Dimen sionen des Erzeugnisses; sie erhält einen zweckentsprechenden Dorn zur Herstellung von Hohlkörpern, wie Rohren und derglei- ehen. Die Düse 5 mündet in den Behälter 1?, der mit einer kühlenden Flüssigkeit an gefüllt ist oder mit einer solchen, deren Ver dampfung ein für das behandelte Metall günstiges Schutzgas erzeugt.
Diese Flüssig- keit wird dem Behälter 1? durch das Rohr 13 zugeführt und durch den Niveauregler 14 auf konstanter Höhe gehalten. Das erzeugte Schutzgas entweicht durch das Rohr 1 5 und kann nach seiner Kondensierung zurückge- wonnen werden.
Diese Flüssigkeit kann im voraus zum Sieden gebracht werden, damit der Behälter 12 vor Beginn des Prozesses mit Schutzgas angefüllt ist. Statt dessen kann der Behälter 12 ganz mit einem Schutzgas oder mit einer kühlenden Flüssigkeit gefüllt werden.
Nach einer gewissen Entfernung von der Düse 5 trifft der erzeugte Draht 16 auf die Spitze eines konisch geformten Leit- lkörpers 17, wird von diesem abgelenkt, glei tet an der Oberfläche des Körpers l7 ent lang bis auf dessen Basis, wo er fortschrei tend abgebogen wird, also schraubenförmig um den Körper 17 läuft, um sich in Form eines Ringes l8 auf dessen Basis zu legen. Um die Abmessungen des Ringes 18 zu be schränken, kann die Basis des Körpers l7 als Hohlzylinder ausgebildet werden.
Die Fig. 2 zeigt eine Einrichtung zur Herstellung von Drähten, Klein- oder Hohl profilen, die langsam abgekühlt werden müs sen. Auch diese Einrichtung weist die Pfanne l mit Deckel 2, die Druckluftzuleitung 3 mit dem Ventil 8 und den Kühler 4 mit der Düse 5, sowie den Temperaturregler 6 auf, von dem aus der Brenner 7 und die Kühl mittelzufuhr ll gesteuert wird. Der aus der Düse 5 austretende glühende Draht l6 be schreibt hier eine durch die Anordnung der Düsenöffnung bestimmte, schräg aufwärts gerichtete Wurfbahn, so dass er am Scheitel punkt seiner Wurfbahn zwischen zwei iso liert aufgestellten metallischen Führungen 19 und 20 frei durchgeht und auf die Trans portbahn 21 gelangt.
Die Transportbahn 21 dient als Schrittmacher für die von den Ab kühlungsverhältnissen des Erzeugnisses ab hängigen Produktionsgeschwindigkeit und kann als verstellbare Rutsche oder Rollbahn, oder als Transportband mit abgestimmter Geschwindigkeit ausgeführt werden. Wird die Produktionsgeschwindigkeit des Drahtes 16 kleiner als die Geschwindigkeit des Trans portbandes 21, so kommt der Draht 16 in Berührung mit der untern Führung 19, wel che vorteilhaft als rotierende Scheibe ausge führt wird, um bei Beginn des Prozesses den Draht 16 auf das Transportband 21 zu lei ten.
Der Draht 16 erdet die Scheibe 19 und schaltet dadurch ein Einschaltrelais 22 auf die Stromquelle 213. Hierdurch wird vom Hilfsmotor 24 das Steuerventil 25 allmählich geöffnet, bis der in der Pfanne 1 zunehmende Luftdruck die Wurfweite des Drahtes 16 so erhöht hat, dass letzterer seinen Kontakt mit der Scheibe 19 und somit den Stromkreis des Einschaltrelais 22 unterbricht und der Servo motor 24 in der erreichten Stellung des Steuerventils 25 zum Stillstand kommt.
Steigt hingegen die Produktionsgeschwindig keit des Drahtes 1-6 über die Geschwindig keit des Bandes 21, so kommt der Draht 16 mit der obern isolierten Führung 20 in Be rührung, welche über Erde das Einschalt relais 26 auf die Stromquelle 23 einschaltet. Dieses Einschaltrelais schaltet den Hilfs motor 24 in umgekehrter Drehrichtung ein und das Steuerventil 25 vermindert allmäh lich den Luftdruck in der Pfanne 1, bis die Wurfweite des Drahtes 16 genügend abge nommen hat. Der Draht 16 unterbricht sei nen Kontakt mit der Führung 20, das Ein schaltrelais 26 unterbricht den Stromkreis des Hilfsmotors 24 und das Steuerventil 25 kommt in der erreichten Stellung zum Still stand.
Der glühende Draht 16, wird auf sei ner Bahn von der Düse 5 bis zum Ende des Transportbandes 21 von der umgebenden Luft abgekühlt, kann aber auch von einem gasförmigen oder flüssigen Kühlmittel ab gekühlt Werden. Am Ende des Transport bandes 21 läuft der Draht 16 durch die Füh rung 27 auf den konisch geformten Leitkör- per 17, auf dessen Basis er sich, wie bereits beschrieben, von selbst zu einem Ring 18 aufwickelt.
Das beschriebene Verfahren und die be schriebenen Einrichtungen zu seiner Ausfüh rung eignen sich zur Erzeugung von Dräh ten, Klein- oder Hohlprofilen aus den ver schiedensten Metallen und Legierungen, aus weichem Metall, wie Aluminium, Kupfer, Silber und deren Legierungen, wie auch aus hartem Metall, z. B. Stahl.
Process and device for the production of wires, small or hollow profiles directly from molten metals. The process generally used today for the production of metal wires requires the casting of blocks and their repeated heating, rolling and possibly drawing until the necessary dimensions are reached.
But since the whole process of this process takes place at temperatures at which the treated metal has already reached a considerable strength, this processing can only be achieved by means of heavily constructed and expensive facilities, with the expenditure of large amounts of energy and manpower, what also requires correspondingly large rooms.
If, however, the metals are processed at a temperature as close as possible to their melting point, so as long as their strength is lowest and they are therefore the easiest to take on the desired shape, the necessary equipment becomes easier, simpler and cheaper, the effort in energy quantities and labor as well as the space requirement significantly reduced, which leads to a considerable reduction in the price of the product. The product created in this way can be used as an ordinary market item or, as a semi-finished product, subjected to additional processing for the purpose of refinement. will.
The method according to the invention consists in converting the liquid metal contained in a closed pan into a plastic state in a cooler and in this state is pressed through a nozzle by means of compressed air. The partial hardening of the metal in front of the nozzle is advantageously regulated so that the emerging product has achieved sufficient strength to be able to maintain its dimensions and shape until it solidifies completely outside the nozzle.
If one knows how the strength of a metal depends on its temperature up to its melting point, the required nozzle temperature and the air pressure to be shaken on the ladle can also be determined for each desired initial strength of the product.
The further solidification of the product obtained in this way can take place by rapid (quenching) or slow cooling, depending on which structure of the treated metal, which depends on the cooling rate, is achieved.
The method according to the invention is also explained with reference to the drawing, which shows two exemplary embodiments of the device according to the invention for performing the method.
Fig. 1 of the drawing shows a Ausfüh approximately example of the device for metals. which must be cooled quickly, while Fig. 2 shows such a slow cooling from.
For the production of wires, small or hollow profiles from metals, which have to be cooled down quickly in order to obtain a good structure, the device according to FIG. 1 has a pan 1 lined according to the melting point of the metal used, which is supported by a lid 2 her metically closed. This pan 1 has above the compressed air supply line 3 and below a designed as a cooler approach 4, to which a nozzle 5 made of a hard material with a higher melting point than that of the metal used is attached. By means of an automatic temperature controller 6, the nozzle 5 is preheated by means of the burner 7 to the temperature corresponding to the selected initial strength of the wire to be generated.
The liquid metal filled into the container flows into the attachment 4, which is designed as a cooler, and is here converted into a state so that the metal cannot reach the nozzle by itself. By opening the valve 8, compressed air or a protective gas can flow into the pan 1 under sufficient pressure and thus the pan can be pressurized so that the partially solidified metal emerges from the nozzle 5 at the desired speed. This pressure is regulated by an impeller 9 built into the pressure pipe 3 or a Venturi disk or the like via a transmission controlling the valve 8 to allow the passage of a constant quantity of air, corresponding to the outflow speed of the metal from the nozzle 5.
A manometer 10 in cover 2 enables the operation to be monitored. The gas pressure in the pan 1 can also be regulated as a function of the generation speed of the wire 16 so that, for example, the wire windings that occur are counted by means of a counter on the surface of the guide body 17; if a predetermined number of turns per unit of time is not reached, the valve 8 opens, while it closes when this number of turns per unit of time is exceeded.
The cooler 4 must dissipate an amount of heat corresponding to the degree of solidification of the metal in front of the nozzle 5 and the amount of wire generated. L m on the one hand to limit its dimensions and on the other hand to achieve an accelerating effect on the temperature regulation of the nozzle, artificial cooling 11 is provided which, together with the burner 7, is provided by the. Temperature controller 6 is controlled.
The shape of the nozzle 5 determines the shape and dimensions of the product; it receives an appropriate mandrel for the production of hollow bodies, such as pipes and the like. The nozzle 5 opens into the container 1? Which is filled with a cooling liquid or with one whose evaporation generates a protective gas that is favorable for the metal being treated.
This liquid is added to container 1? fed through the pipe 13 and held by the level controller 14 at a constant height. The protective gas produced escapes through the pipe 15 and can be recovered after it has condensed.
This liquid can be brought to the boil in advance so that the container 12 is filled with protective gas before the start of the process. Instead, the container 12 can be completely filled with a protective gas or with a cooling liquid.
After a certain distance from the nozzle 5, the generated wire 16 hits the tip of a conically shaped guide body 17, is deflected by this, glides along the surface of the body 17 down to its base, where it is progressively bent , so runs helically around the body 17 in order to lie in the form of a ring l8 on its base. In order to limit the dimensions of the ring 18, the base of the body l7 can be designed as a hollow cylinder.
Fig. 2 shows a device for the production of wires, small or hollow profiles that must be slowly cooled sen. This device also has the pan l with lid 2, the compressed air supply line 3 with the valve 8 and the cooler 4 with the nozzle 5, and the temperature controller 6, from which the burner 7 and the coolant supply ll is controlled. The glowing wire l6 exiting from the nozzle 5 here writes a trajectory directed obliquely upwards, determined by the arrangement of the nozzle opening, so that at the apex of its trajectory it passes freely between two insulated metallic guides 19 and 20 and onto the transport path 21 arrives.
The conveyor track 21 serves as a pacemaker for the production speed depending on the cooling conditions from the product and can be designed as an adjustable slide or roller conveyor, or as a conveyor belt at a coordinated speed. If the production speed of the wire 16 is lower than the speed of the transport belt 21, the wire 16 comes into contact with the lower guide 19, which is advantageously designed as a rotating disk in order to transfer the wire 16 onto the conveyor belt 21 at the beginning of the process to lead.
The wire 16 grounds the disk 19 and thereby switches a switch-on relay 22 to the power source 213. As a result, the auxiliary motor 24 gradually opens the control valve 25 until the increasing air pressure in the pan 1 has increased the throw of the wire 16 so that the latter makes contact with the disc 19 and thus the circuit of the switch-on relay 22 is interrupted and the servo motor 24 comes to a standstill in the position reached by the control valve 25.
If, however, the production speed of the wire 1-6 rises above the speed of the belt 21, the wire 16 comes into contact with the upper insulated guide 20, which turns on the switch-on relay 26 to the power source 23 via ground. This switch-on relay switches the auxiliary motor 24 in the opposite direction of rotation and the control valve 25 gradually reduces the air pressure in the pan 1 until the throw of the wire 16 has decreased enough abge. The wire 16 interrupts his contact with the guide 20, the switching relay 26 interrupts the circuit of the auxiliary motor 24 and the control valve 25 comes to a standstill in the position reached.
The glowing wire 16 is cooled on its path from the nozzle 5 to the end of the conveyor belt 21 by the surrounding air, but can also be cooled by a gaseous or liquid coolant. At the end of the conveyor belt 21, the wire 16 runs through the guide 27 onto the conically shaped guide body 17, on the basis of which it, as already described, winds itself up to form a ring 18.
The method described and the facilities described for its execution are suitable for generating wires th, small or hollow profiles from a wide variety of metals and alloys, from soft metals such as aluminum, copper, silver and their alloys, as well as from hard ones Metal, e.g. B. steel.