DD271714A1

DD271714A1 - Verfahren zur oberflaechenbehandlung von strangfoermigem und beschichtetem metallischem halbzeug

Info

Publication number: DD271714A1
Application number: DD31533388A
Authority: DD
Inventors: Joachim Schlegel; Wolfhart Mueller; Klaus-Michael Petzold; Bernd Foelber; Diethard Kiessling
Original assignee: Mansfeld Kombinat W Pieck Veb
Priority date: 1988-05-04
Filing date: 1988-05-04
Publication date: 1989-09-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflaechenbehandlung von strangfoermigem und beschichtem metallischem Halbzeug. Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie und ist anwendbar bei der Umformung von strangfoermigem metallischem Halbzeug, welches mit elektrochemisch und/oder galvanisch aufgebrachten Oberflaechenschichten versehen ist, und dient der Beeinflussung der Werkstoffeigenschaften der Oberflaechenschichten. Erfindungsgemaess durchlaeuft das strangfoermige Halbzeug unmittelbar vor der Umformzone ein oertlich eng und auf den Durchmesser der Ziehsteinfassung begrenztes, das Halbzeug allseitig umschliessendes und auf die Oberflaechenschicht des Halbzeugs gerichtetes Temperaturfeld in einem plastischen, fluessigen oder gasfoermigen Medium. Das Temperaturfeld wird aufgebaut aus dem Waermestrom, der aus dem eingestellten Verhaeltnis zwischen der Umformgeschwindigkeit, dem Umformgrad und der Formaenderungsfestigkeit entsteht, aus dem Waermestrom, der mittels geeigneter Vorrichtungen vom Umformwerkzeug zurueckgefuehrt wird und/oder aus dem Waermestrom, der durch an sich bekannte aeussere Waermequellen zur Verstaerkung des Temperaturfeldes beitraegt.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zur Oberflächenbehandlung von strangförmigem und beschichtetem metallischem Halbzeug.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar bei der Umformung von strangförmigem metallischem Halbzeug, v/elches mit elektrochemisch und/oder galvanisch aufgebrachten Oberflächenschichten versehen ist, und dient der Beeinflussung 'der Werkstoffeigenschaften c.ar Oberflächenschichten.

CharakteristJK des bekannten Standes der Technik

Strangförmiges metallisches Halbzeug in Form von Drähten, Bändern, Rohren, Stangen und Profilen werden vielfach mit elektrochemisch und/ oder galvanisch aufgebrachten Schichten versehen, mit denen sie in vielen technischen Gebieten Verwendung finden. So dienen beispielsweise Oberflächenschichten aus Messing auf Stahl dazu, die Haftfestigkeit von sogeranntem Stahlcord im Gummi der Autoreifen zu gewährleisten bzw. zu erhöhen. Ein weiteres typisches Beispiel ist die Herstellung verkupferter Stahldrähte mittels elektrochemischer Abschßidung und nachfolgender Umformung. Um optimale Eigenschaften derartiger Oberflächenschichten zu erreichen, ist die physikalische Struktur und chemische Zusammensetzung des Oberzugsmaterials von erheblicher Bedeutung. Unmittelbar nach dem Auftragen des Überzugsmaterials oder im Anschluß an eine Verformung des beschichteten strangförmigen Gutes kann es deshalb notwendig sein, die Oberflächenschicht einer erhöhten Temperatur auszusetzen, ohne die physikalischen und mechanischtechnologischen Eigenschaften des Grundwerkstoffes zu verändern.

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Bekannt ist nach WP DD 59880 eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung vermessingter Stahldrähte mittels direkter elektrischer Widerstandserwärmung. Diese wie auch ähnliche andere Verfahren der Oberflächenbehandlung durch direkte Widerstandsheizung führen infolge direktor Kontakteinwirkungen zu Oberflächenbeschädigungen des an Fertigmaß umgeformten Drahtes.

Eine weitere bekannte Art der thermischen Oberflächenbehandlung von strangförmigem beschichtetem Halbzeup erfolgt mittels induktiver Erwärmung. Verfahren und Vorrichtungen dazu sind bekannt aus DE-OS 2751914, DE-OS 2551008, DE-OS 2531184 und DE-OS 2546448. Vorzugsweise werden diese Verfahren zur Erwärmung von bei der Umformung verfestigter Stahldrähte angewendet, um weitere Umformstufen zu ermöglichen. Dabei wird das strangförmige Halbzeug kontinuierlich durch eine elektrische Induktionsspule geführt und die Erwärmungstiefe mittels der Frequenz der verwendeten Wechselspannung geregelt. Für eine thermische Behandlung von Oberflächenschichten sind diese Verfahren jedoch ungeeignet, weil eine sehr genaue Positionierung des strangförmigen Halbzeugs in der Induktionsspule gewährleistet sein muß, um eine gleichmäßige Temperatureinwirkung auf der gesamten Oberfläche zu erreichen. Außerdem ist bei diesem Verfahren ein hoher energetischer Aufwand notwendig.

Eine weitere Methode zur kontinuierlichen Erwärmung von strangförmigem Halbzeug ist die Anwendung offener Flammen in Brennern, wie s?e in US 4366695 beschrieben ist. Auch mit derartigen Verfahren wird die erforderliche Gleichmäßigkeit der Oberfläche von beschichtetem Halbzeug zur gezielten Beeinflussung der Werkstoffeigenschaften nicht erreicht. Neben dem ebenfalls hohen Energieaufwand besitzen derartige Verfahren den Nachteil, daß sie hinsichtlich der Eindringtiefe und der Gleichmäßigkeit nur schwer regelbar sind.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, mit einem energie- und zeitsparenden Verfahren die Oberflächenschichten von beschichtetem strangförmigem metallischem Halbzeug zu beeinflussen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren benjitzustellen, mit dem auf einfache und zugleich hochproduktive Weise unter Aus-

nutzung der bei der Umformung von strangförmigem urd beschichtetem metallischem Halbzeug entstehenden Wärme eine thermische Behandlung der elektrochemisch und/oder galvanisch aufgebrachten Oberflächenschicht durchgeführt werden kann, ohne die physikalischen und mechanischtechnologischen Werkstoffeigenschaften des Grundwerkstoffes wes3ntlich zu verändern .

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das strangförmige Halbzeug unmittelbar vor der Umformzone ein örtlich eng und auf den Durchmesser der Ziehsteinfassung begrenztes, das strangförmige Halbzeug allseitig umschließendes und auf die Oberflächenschicht de3 Halbzeugs gerichtetes Temperatur feld in einem plastischen, flüssigen oder gasförmigen Medium durchläuft, welches aufgebaut wird aus dem Wärmestrom, der durch das eingestellte Verhältnis zwischen der Umformgeschwindigkeit, dem Umformgrad und der Formänderungsfestigkeit bestimmt wird und entgegen der Bewegungsrichtung des Halbzeugs gerichtet ist, aus dem Wärmestrom, der mittels geeigneter Vorrichtungen vom Umformwerkzeug zurückgeführt wird und/oder aus dem Wärmestrom, der durch an sich bekannte äußere Wärmequellen zur Verstärkung des Temperaturfeldes beiträgt und daß .die Wärme für die Beeinflussuno der Werkstoffeigenschaften der Oberflächenschicht ohne wesentliche Beeinflussung des Grundwerkstoffes genutzt wird.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß ein Teil der bei der Umformung von strangförmigem beschichtetem metallischem Halbzeug entstehenden Wärme entgegen der Bewegungsrichtung des Stranges gerichtet ist und daß dieser Wärmestrom zur gezielten Temperaturerhöhung in der Oberflächenschicht unmittelbar vor der Umformzone genutzt werden kann. (Dieser Wärmestrom kann mittels spezieller Vorrichtungen, die die im Umformwerkzeug entstehende Wärme gezielt ableiten und das Temperaturfeld gezielt beeinflussen, oder mittels von außen zugeffihrter Wärme so gesteuert werden, daß nur die Werkstoffeigenschaften der Oberflächenschicht beeinflußt werden. Es lassen sich im Hinblick auf die weitere Verarbeitung des Halbzeugs optimale Eigenschaften dieser Schicht z.B. bezüglich nachfolgender Umformbedingungen, der Eignung •zum Einbetten in Gummimischungen, ihrer Schweißeignung oder ihrer Haftfestigkeit auf dem Grundwerkstoff einstellen. Das Verfahren bewirkt vor und während der Umformung bei geringerem Energieaufwand die gleichmäßige Ausbildung dieser Eigenschaften der Oberflächenschichten über Jen gesamten Umfang und die gesamte Strangläige.

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Ausführungsbeispiel

1. Auf einen patentierten unlegierten Stahldraht mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,75 % und einem Durchmesser von 1,2 mm wird galvanisch zunächst eine Kupferschicht und darüber eine Zinkschicht abgeschieden, Danach erfolgt mittels konduktiver Erwärmung im Durchlaufverfahren eine Diffusionsglühung, mit der eine Oberflächenschicht aus Messing erzeugt wird. In einer nachfolgender "Titumformung mittels bekannter Naßziehmaschinen erfolgt die fertigstellung des vermessingten Stahldrahtes mit einem Enddurchmesser von 0,32 mm ii 21 Umformstufen.

Vor jeder Umformstufe wird durch das Anbringen paralleler Platten . au«, einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit ein Temperaturfeld mit einer räumliche-i Ausdehnung von 28 - 30 mm Durchmesser und einer Läncje vcn - 150 mm erzeugt. Zum Aufbau des Temperaturfeldes wird ausschließlich ein Teil der bei der Umformung entstehenden Wärme, die entgegen der Bewegungsrichtung des Stahldrahtes zurückgeführt wird, benutzt. Durch Einstellen einer definierten Temperatur in der Oberflächenschicht wird eine gezielte Beeinflussung der Phasenausbildung in der Messingschicht erreicht, die für die nachfolgende Umformung und/oder Haftfestigkeit in Gummi günstig ist.

2. Auf einen gezogenen Stahldraht für die Schutzgasschweißung der Güte 10 MnSi6 mit einem Durchmesser von 1,3 mm wird nach entsprechender Oberflächenreinigung elektrochemisch eine Kupferschicht von ca. 2 pm im Durchlauf verfahren aufgebracht. Vor der nachfolgenden Kaltumformung an 1,2 mm Durchmesser in einer Umformstufe v/ird unmittelbar vor der Umformzone ein Temperaturfeld mit einer räumlichen Ausdehnung von 28 - 30 mm Durchmesser und einer Länge vrn - 150 mm erzeugt. Zum Aufbau des Temperaturfeldes wird ein .eil der bei der Umformung entstehenden und entgegen der Bewegungsrichtung des Stahldrahtes zurückgeführten Wärm* genutzt. Zusätzlich zu dieser Erwärmung erfolgt eine induktive Beheizung der Oberflächenschicht.

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Mit diesem Verfahren wird eine dichte und festhaftende Kupferschicht erzeugt, die sich bei der späteren Verarbeitung des Drahtes als Schweißwerkstoff und als Korrosionsschutz günstig auswirkt. Gleichzeitig wird die Standzeit der Ziehwerkzeuge erhöht.

Claims

Patentanspruch

Verfahren zur Oberflächenbehandlung von strangförmigem und beschichtetem metallischem Halbzeug durch Temperatureinwirkung vor der Umformung, gekennzeichnet dadurch,

daß das strangförmige Halbzeug unmittelbar vor der Umformzone ein örtlich eng und auf den Durchmesser der Ziehsteinfassung begrenztes, das strangförmige Halbzeug allseitig umschließendes und auf die Oberflächenschicht des Halbzeugs einwirkendes Temperatur feld in einem plastischen, flüssigen oder gasförmigen Medium durchläuft, welches aufgebaut wird aus dem Wärmestrom, der durch das eingestellte Verhältnis zwischen der Umformgeschwindigkeit, dem Umformgrad und der Formänderungsfestigkeit bestimmt wird und entgegen der Bewegungsrichtung des Halbzeugs, gerichtet ist, aus dem Wärmestrorc, der mittels geeigneter Vorrichtungen von' Umformwerkzeuy zurückgeführt wird und/oder aus dem Wärmestrom, der durch an sich bekannte äußere Wärmequellen zur Verstärkung des Temperafcurfeldes beiträgt und daß die Wärme für die Beeinflussung der Werkstoffeigenschaften der Oberflächenschicht ohne wesentliche Beeinflussung des Grundwerkstoffes genutzt wird.