CS203044B2 - Method of continuous production of wires - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu plynulé výroby drátů z hliníkového jádra a měděného pláště, z podélně nabíhajícího pásového materiálu, tvářeného okolo jádra, přičemž měděný pláši a jádro se podrobí povrchové úpravě v ochranném plynu a následně se kovově spojí.

Takové hliníkové dráty, plátované mědí, mají tu obzvláštní výhodu, že spojují poměrně malou specifickou hmotnost a hospodárnost hliníku s dobrými elektrickými vlastnostmi mědi.

Podle známého způsobu (DOS 1 907 T07) se jako hliníkového jádra užívá hliníkové tyče, vycházející z lisu, který je obepínán podélně nabíhajícím, trubkovitě ohnutým měděný® pásem.

Tento měděný pás je na svých hranách svařen a následně protažen spolu s hliníkovým jádrem na stávající průměr drátu. Za účelem zamezení tvorby vrstev kysličníku na lisované hliníkové tyči se provádí jeho výstup z lisu a následné opláštění podélně nabíhajícím měděným pásem pod ochrannou plynovou atmosférou. Tímto způsobem lze vyrábět v jediném pracovním pochodu nebo i ve více za sebou zapojených stupních hliníkové dráty plátované mědí, které se vyznačují bezvadným mechanicky pevným spojením mezi měděným pláštěm a hliníkovým jádrem.

Nevýhodné je však přitom, vedle vysokých investic na lis, uvádět rychlost lisování tyče z hlediska řízení v soulad s bezprostředně navazujícím opláštění®.

Je rovněž znám jiný způsob výroby tak zvaných hliníkových drátů plátovaných mědí (pat. spis USA 3 444 610), při němž jsou okolo očištěného hliníkového drátu v podélném směru ukládány dva měděné .pásy, které jsou vhodnými'lisovacími nástroji tlačeny na povrch hlinkksvé tyče. Přitom jsou hrany pásu stlačovány k sobě v podélném směru a tak kovově vzájemně spojovány.

Nehledě k tomu, že vzhledem k užití dvou pásů musí být kladeny vysoké požadavky ne rovnoměrné přivádění a na íssovEné spojení hran, má-li být dosaženo bezvadného konečného výrobku, vede lisované spojení na podélných hranách k nerovnoměrnostem síly stěny a v materiálu samotném.

To se projeví nevýhodně tehdy, . jssu-li takové plátované dráty protahovány na menší průměr. K tomu přistupuje skutečnost, že íssovtrné spojení hran pásu probíhá při . známém způsobu bezprostředně na povrchu hliníkové tyče, takže alespoň v této oblasti nemohou být vyloučeny škodlivé vlivy na íssované . spojenn.

Úkolem vynálezu je proto nalézt způsob, který je proveditelný bez vynaložení zvláštních strojně technických nákladů a . kromě toho umo žnu je výrobu prcdi^tů, které zaručuuí bezvadné metalurgické spojení mezi hlinkkem a mědí ’i tehdy, pгoSaShjj-li se plátované hliníkové dráty na menší průměry.

Podstata způsobu plynulé výroby drátů z hl^^ového jádra a měděného pláště podle vynálezu spočívá v tom, že se jádro obklopí pásem, předběžně tvarovínýfa do trubky, jejíž vnitřní průměr je větší než vnější průměr jádra a která se, na hranách svařena, protahuje na průměr povrchu jádra, přičemž takto zhotovená tyč se redukuje za účelem dosažeiaí kovového spojení o nejméně 60 % vzhledem k výchozímu průřezu.

Tímto způsobem lze dosáhnout intenzivního spojení meei m$d:i a hlinkkem, takže ' lze plynule vyrábět hliníkový drát plátovaný měěd, který se nechá i Hbsvslně dále zpracovávat, to jest protahovat i na menši průřezy. Uvolňovváli, resp. trháni měděné vrstvy nenastává, takže lze dosOiovat konečných výrobků Ubovslnéhs průřezu o vysoké jakossi.

Tím, že je měděný pás nejprve v odstupu tvarován okolo hliníOovéhs jádra v trubku a na hranách svařen, je vyloučeno jakékoSi bránění svářecímu pochodu a tím tavenému m^at^t^iálu pod nim uspořádaným ^ΙηΧΟο^ι^ jádrem.

Obuvvášte kvalitních drátů, u nichž ' vyhovuje metalurgické spojení i extrémnímu namáháií, lze podle dalšího znaku vynálezu dosahovat tím, že redukce ' průřezu činí alespoň 70 ¢, s výhodou 80 %· Při.s<^m vzniká totiž obzvláště intenzívní meealurgické spojení mezi hl-nriktem a mměd, které při ohýbání drátů nepraská, i když jsou tyto dráty.protahovány tak dalece, žt měděná vrstva vykazuje jen nepatrnou sílu stěny.

Podle vynálezu je jádro nejprve v odstupu obaleno jediný^ měděným pásem, tvarovaiým v trubku, aby bylo zabráněno nevýhodnému ovlivnění svářecího pochodu hlinkkem. Zejména při vysokých výrobních rychlostech může být v této souuVsiosii obzvláště výhodné, přitlačit naDbíhaící hlinkovou tyč před uzavřením trubkovitě ohnutého měděného pásu na dno pláště. Tím je zajišěěns bezporuchové svaření hran pásu.

Jakmile nastalo svaření měděného pásu s hlinkovou tyč jí, nechá st takto vyrobená tyč dále x*edukovat v průřezu, aniž dochází k ^оСпГпГ, resp. přetržení měděné vrstvy. Všechny další redukce zlepšují přilnavost. Do jaké míry je takto vyrobený drát pozděěi znovu měkce žíhán, dále protahován, závisí konečně v podstatě na tom, jaké vlastnosti jsou požadovány od hliníOovéhs drátu plátovaného mmdí, vyrobeného podle vynálezu.

Redukce průřezu v rozsahu alespoň 60 %, obzvláště však 70 % až 80 %, prot^H^e^j^rí účelně v protahováních zařízeních s průběžně přímou tažnou . ínrksu. Olhýbání drátu, zejména podél válečků o malém .průměru, působí nevýhodně na vytvoření kovového sppjení. Proto maaí i navíjecí a cddíjtcí bubny protahsvacího zařízení vykazovat průmmry, které sbr^É^á^etjí s výhodou . až 50násobek průměru plátovaného drátu. Pro oplášiování hliníkové tyče v ochranné atmosféře je podstatné, aby mezi hliníkvýfa jádrem a měděným pláštm ne^^s^i^d^j^i^ZLa meeera, do níž by mohl vnikat vzdušný kyslík, který by mohl způsobit oxidaci . povrchu o.-.sobě prostého kysličníku.

při realizaci vynálezu se povrchová úprava tyče, vyrobené například liíím nebo Lisováním nebo jiiýfa známým způsobem, provádí v ochranné atmooféře mechanickou cestou. Přitom může být často účelné, očistit tyč od zbytků tuku a ostatních nečistot povrchových ploch vhodnými rozpouštědly, jako je perchloretylén a podobně, před vlastní povrchovou úpravou.

Jako povrchová úprava tyče může být například prováděno frézování nebo hoblování za účelem odstranění vrstev kysličníku, které na ní jsou. Je však právě tak možné, zbavit povrch tyče vrstvy kysličníku pomocí kartáčovacího zařízení.

Takové íartáčovací zařízení sestává účelně alespoň z jednoho rotujícího kartáče, obíhajícího koncentricky vzhledem k tyči, přičemž kartáč nebo kartáče při.oběhu kolem tyče rotují přídavně kolem vlastní osy.

Dále může být výhodné umíssit kartáče ve směru osy posunuté za účelem zabránění vzájemného ovlivnění, tj. znečištění při povrchové úpravě.

Neezvvsle na způsobu odstranění kysličníku je poddtatné, aby povrchová úprava hliníkové tyče probíhala pod ochrání^ plynem, aby se zabránilo dalSi tvorbě nových vrstev kysličníku po úpravě.

Pro dosažení průběžného odstranění vrstev kysličníku mechanicky prováděnou povrchovou úpravou se dále prokázalo jako výhodné, rovnat v průběhu hliníkovou tyč před povrchovou úpravou tím, že je tyč například protahována vhodnými vodicím!, resp. rooviacími prvky.

žiju-li se pro lli.niκovku tyč z důvodů vysoké vodivooti obzyváště čistého hliníku, může být pro povrchovou úpravu tyče rovněž výhodné, krátkodobě hliníkovou tyč poddhladit na jejím povrchu, aby se zabránilo maazní, například při frézování, nebo škrabání. Je rovněž možné užít pro výrobu hliníkové tyče vyrobené např. litím, lioováním nebo pod. slitin se zvýšenou sdopnootí tvořit třísku, např. slitin hliníku kbsíalujíhíhl olovo nebo železo. ·

Ro.kel0.ující pr> spojení užitých maaeriálů je Vedle čistoty hliníku též čistota užitého měděného pásu. Z tohoto důvodu sa v rámci rozvoje vynolezu prokázalo jako výhodné, podrobbt měděný pás tvořící opláštění povrchové úpravě, s výhodou ;.od odrcnným plynem.. To se provádí účelně tím způsobem, že je povrch pásu eměřujj-cí U tyči například zdrsňován oběžnými kartáči.

Za účelem zabránění vybočení pásu při kartáčování na protější stranu je strana núou odvrácená od kartáčů přidržována opěrami, například ve formě koleček nebo podobně, která jsou umístěna s výhodou v ochranné plynové atmosféře a působí protitluem.

Dále může být výhodné protahovat tyč dále po vytvořeném metalurgickém spojení za účelem dosažení zvýšené přilnavosti mezi hliníkovou tyčí a měděným pásem.

. Způsob podle vynálezu lze dále zlepšovat, redukujj-li se na začátku ор'Ю1^1п£ tyčo počátek hliníkové tyče na určitou vzdálenost vzhledem u jeho průřezu, např. způsobem odpovídajícím požadovanému rozsahu snížení celkového průřezu. Tímto způsobem je možno provádět protahování, tj. redukci průřezu opláštěné tyče od počátku, aniž dochází u odtržení máMrněho pláště.

Pro vytvoření bezvadného svarového švu na hranách měděného pásu, tvářeného do tvarní trubky, se dále ukázalo jako účelné, aby nabíhající hliníková tyč byla před uzavřením pláště na spodní části trubkovitě ohnutého měděného pásu tak, aby například mezi hliníkovou tyčí a obklopujícím měděným pláštěm existovala v místě tvarového ěvu,nejméně vzdálenost rovná 0,5 mm. Tím je dosaženo toho, že trubka může být uzavřena tvarovým švem, aniž je v tomto úkonu bráněno pod ní ležící hlinkovou tyčí a svaření může tudíž nastat ve formě dokonalého provaření stěny trubky.

Vnější trubka, . obkkoppujcí hlinkovou tyč, je pak tažením na wiitřní jádro redukována ve svém průřezu, přičemž před touto redukcí trubky na jádro, může být provedeno' , zpevnění svarového švu. Trubka a jádro jsou následně podrobeny procesu tažení a jejich průřez může být následně dále redukován prostřednictvím tzv. vlečného válcování-měděného pásu vždy střídavě s tepelrýfa zpracováním za účelem měkkého žíhání, resp. v ohřátém stavu hliníkové tyče. Tímto způsobem lze podstatně zvýěit kvaltu vyráběného drátu.

Vynález je blíže vysvětlen na příkladech provedeen, znázorněných na obr. 1 až 3« Obr. 1a 2 se týkej výrobních zařízení, zatímco obr. 3 znázorňuje diagram.

Jak je patrné z oba?. 1, , zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu se skládá ze zásobní nádrže 1 pro hlinkovou tyč 2, zhotovenou litím, noováním apod., dále z kartáčovaaího zařízení J, navaz^ícího na tuto nádrž J, s kartáči 1 a i, jakož i z krytu 2· pro ochranný plyn, obklopuuícího toto kartáčovací zařízení J a dosahhuícího až ke svářecímu zařízení

Místo kartáčovacího zařízení J může být samcořejmě užito též vhodného frézovacího, škrabacího nebo hoblovacího zOízení. *

Měděný pás 2 j^e přes odvedení 8 nejprve ukládán v zásobníku 10 pásu 2 porno o í kladek 11 a 12a následně přiváděn do zařízení 13 pro jeho čištění. Zásotrník 10 pásu 2 slouží především též k tomu, aby například pomocí příčného svářecího zařízení navzájem spojoval užité měděné pásy 2, Qby bylo zaručeno plynulé opattření hliníkové tyče 2 pláštěčm..

Za zařízením 13 pro čištění pásu 2 se sušičem 14 pásu 2 následuje zařízení 15 pro kartáčování měděného pásu 2·

Toto zařízení 15 pro kartáčování sestává z válcových kartáčů 16 a protitlskem působících válečků 17 na straně pásu 2 odvrácené od tyče 2· Následuje formovacístůl 18, na němž je prostřednictvím známého tvářecího zařízení 12, tvořeného například za sebou umístěnými páry válečků, okartáčovaný měděný pás 2 tvářen do tvaru trubky.

Redakční zařízení 20, například průvlak nebo jeden nebo více redukčních válečků, je umístěno bezprostředně před odváděcím - zařízením 21» , jímž je ve znázorněném případě kotouč, avšak může jím být i pásový nebo kleštnnový odvod. Naaíjecí buben 22 přejímá opláštěnou a s výhodou hned redukovanou plátovanou tyč 23 z mědi a hliníku, která je znázorněna v řezu na obr. 1a.

Výroba hin^ového drátu plátovaného mědí probíhá podle vynálezu například tak, že ze zásobní nádrže 1 je hliníková tyč 2 o průměru např. 9 až 25 mm plynule, v daném případě po předchozím rovnánn, přiváděna ke kartáčovacímu zařízení J, které je udržováno pod ochranným plynem. Kartáčovací zařízení J se skládá ze dvou kartáčů 4, 2» umístěných a obíhajících soustředně s tyčí 2, které při oběhu okolo tyče 2 s výhodou rotují okolo své osy.

Místo kartáčovacího zařízení J může být pro mechhnickou desoxidaci pouuito zařízení, v němž je tyč 2 nejprve rovnána a pak vedena nastaviteL^m průvlekem a konečně loupacím ústrojím. Toto uspořádání je s výhodou smáčeno alkoholem. Během odvodu hliníkové tyče 2 ze zásobní nádrže 1 a povrchové úpravy kartáčovacím zařízením 3 nebo loupacím ústrojím pro odstranění vrstvy kysličníku probíhá měděný pás 2 o tloušlce např. 0,3 mm, sloužící pro opláštění, od místa odvedení 8 pásu 2 a j® nejprve přiváděn k zásobníku j_0, · 2 něhož následně nabíhá do známého, zařízení U pro čištění pásu 2» kde je očištěn od tuku a ostatních nečistot průchodem rozpouštědlem, s výhodou ve formě páry. Pro usušení posledních zbytků kapaliny slouží např. sušič 1 4 pásu 2, zhotovený ve formě sacího válečku.

Pomocí kartáčovacího zařízení 1^.. které sestává $ jednoho nebo většího množství kartáčů 16, odvaluuících se po straně pásu 2 srněěřuící k tyči 2, je takto připravený pás 2 na svém povrchu zdrsněn, následně pod ochranným plynem podél formovacího stolu J8 v podstatě známým způsobem prostřednictvým schematicky naznačeného tvářecího zařízení 19, tvářen okolo hliníkové tyče 2 do tvaru trubky o průměru 10 mni a následně oa hranách pomocí svářecího zařízení 6 svařen.

Ještě během obvodu je plášt, zhotovený z měděného pasu 2, protažen reaukovacím zařízením 420, například průvlakm nebo jedním oebo větším množstvím vhodných párů válečků, na hliníkovou tyč 2, resp. je redukován průřez tyče 2, tvořené hlin^ov^m jádrem e měděoýfa pásem 2, o více než 60 %, s výhodou 80 %, takže po ochlazení obou kovů je zaručeno pevné usazení pláště ne jádře. Takto vyrobená plátovaná tyč 23 je pak navíjena na navíjecí bubeo 22.

Na obr. 7 je znázorněno uspořádání, pomocí oěhož je opláštěná, jen v malé míře redukovaná hliníková tyč 2, tj. plátovaná tyč .23, protažena na požadovaný konečný průřez a v závislosti oa požadovaném stupo! redukce podrobena jednomu oebo více stupňům tepelného zpracování za účelem měkkého žíhání. K tomuto účelu slouží redukční zařízení .22 které může být tvořeno jedním oebo více průvlaky, průtažnými válečky nebo jinými známými průtažnými prvky a je umístěno ve směru Šipky za odvodem 24« který slouží pro uvedenou 60% nebo 80% redukci.

Žíhecí zařízení 26 slouží pro podrobení plátované tyče 23» redukované například o 80 %, měkkému žíhání. Tyč 23 může být přioom přímo nebo nepřímo zahřívána. Pod pojmem nepřímý ohřev budiž, rozuměn ohřev vedením, zářením nebo konvenci různými nosiči tepla, jako lázněmi, plyny atd., zatímco přínýfa ohřevem se rozumí ohřev elektrikým proudem, který by měl nastat prostřednictvím ohmického odporu nebo induktivně.

Ne zařízení tepelného zpracování za účelem měkkého žíhání se mohou podle požadovaných konečných rozměrů drátu připojit další redukční stupně, např. ve formě schematicky znázorněných průtažných zařízení 27, 28 a .2.9, která mohou být jako redukční zařízení 25 rovněž tvořena průvlaky, redukčními válečky a pohonem a bez něho, jakož i známými vodicím! a tažnými prvky.

Je-li plátovaná tyč 23 redukována, může být drát, vychhzzjjcí z redukčního stupně 29. navíjen oa nav!jecí buben oebo cívku a zahrát ve vhodné peci oa teploty nutné pro požadované žíhání. Je však též možné a často obzvv.áště výhodné, provést tepelné zpracování plynule tím, že je drát vychhzeeící z redukčního zařízení 29 přiváděn k žíKacímu zařízení 31, umístěnému před navíjecím bubnem JO.

Způsob podle vynálezu pro plynulou výrobu drátů z hlinkového jádra a měděného pláště vychází z toho, že na počátku výroby je nejprve svařena měděná trubka, do oíž se zavádí hliníková tyč 2, podrobená povrchové úpravě. Měděná trubka je přitom protažena oa hliníkovou tyč 2, přičemž je výhodné redukovat průřez měděné trubky a hliníkové tyče .2, zbavené kysličníku, společně již v prvém redukčním stupni. Přitom se však ukázalo, že v tom okamžiku, v němž hliníková tyč nabíhá do redukčního zařízení, například průvlaku oebo odpovídajícím způsobem uspořádaného páru válečků, se stávají ·síly pro protahování plátované tyče 2J velmi vysokými.

Vzhledem však k tomu, že oa počátku výroby není mezi odvodem, například odváděcím zařízením . 1 a redukčním zařízením 20, žádná hliníková tyč 2, musí poměrně tenkoatěnoá mědě203044 б

ná trubka kompensovťt celou tažnou sílu. To má za následek přetržení měděné trubky. Sice se nechá stupeň redukce plátované tyče 23 snížit, takže tažné síly mohou být zachycovány samotnou měděnou trubkou, avšak přitom možné redukce průřezu nestačí pro vytvoření žádoucího intermetalického spojení mezi hliníkovou tyčí 2 a měděným pláštěm.

Z tohoto důvodu je pro provádění způsobu podle vynálezu hliníková tyč 2 pomocí vhodných válečků, průvlaků nebo průtažných kamenů v průměru hrotována na určitou délku, např. na délku stroje nebo bubnu, tj. uvedena na průměr, který získá při požadované celkové redukci. Takto připravená tyč 2 je pak vedena do zařízení pro tváření trubky, resp. svářecího zařízení, takže redukovaná měděná trubka se na hliníkové tyči 2 právě dobře usadí.

Odváděči zařízení pak uchopí měděnou trubku společně s hliníkovou tyčí 2, takže je bezpečně zabráněno přetržení měděná trubky při průchodu následující, nehrotované délky redukčním zařízením.

Maximální rychlost výroby opláštěného drátu je dána povolenou rychlostí sváření měděnéljg pásu 2> která se v podstatě určuje z tloušíky měděného pásu 2·

Zejména je rychlost sváření dána následující rovnicí:

I

V = ~-к . s² kde I je svářecí proud, s tloušťka pásu а к konstanta materiálu, která závisí na specifické hmotnosti, specifickém teple, jakož 1 poměru okolní teploty a teploty tavení, která je závislá na teplotě lázně. Hodnoty konstant materiálu se pohybují v případě mědi v rozmezí

A . min až 100 —-----mni² . m

Svářecí proud je omezen rozdíly struktury v povrchu měděného pásu a činí v případě obloukového sváření pod argonem 300 A a v případě sváření třemi elektrodami 900 A. Obr. 3 znázorňuje dvě křivky (závislosti rychlosti sváření na svářecím proudu) pro měděné pásy o tloušťce 0,5 я 1,2 mm.

Claims (6)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob plynulé výroby drátů z hliníkového jádra a měděného pláště z podélně nabíhajícího pásového materiálu, tvářeného okolo jádra, přičemž měděný plášt a jádro se podrobí povrchové úpravě v ochranném plynu a následně se kovově spojí, vyznačený tím, že se jádro obklopí pásem, předběžně tvarovaným do trubky, jejíž vnitřní průměr je větší než vnitřní průměr jádra a která se, na hranách svařena, protahuje na průměr povrchu jádra, přičemž takto zhotovená tyč se redukuje až do dosažení kovového spojení o nejméně 60 % vzhledem к výchozímu průřezu.
2. 2. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že nabíhající hliníková tyč se před uzavře ním trubkovitě ohnutého měděného pásu přitlačí na dno pláště.
3. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím. že redukovaná tyč se měkce žíhá.
4. 4. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, Že se povrch pásu obrácený к jádru podrobí povrchové úpravě, například zdrsní kartáčováním.
5. 5. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se tyč, tvořená hliníkovým jádrem a měděným pláštěm, střídavě protahuje a tepelně zpracovává.
6. 6. Způsob podle bodů 1 sŽ 6, vyznačený tím, Že se hliníková tyč před mechanickým opracováním krátkodobě povrchově podchladí,