DD271715A1 - Verfahren zur verbesserung der beschichtungsqualitaet strangfoermiger werkstoffe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Beschichtungsqualitaet strangfoermiger Werkstoffe bei der Herstellung strangfoermiger Werkstoffe, die mit einer Oberflaechenbeschichtung versehen sind. Es wird die Aufgabe geloest, die Gleichmaessigkeit der Beschichtung strangfoermiger Gueter zu erhoehen, damit beispielsweise die Korrosionsbestaendigkeit bzw./die weitere Umformbarkeit zu erhoehen. Erfindungsgemaess wird dies erreicht, indem unmittelbar vor der Umformzone ein definiertes Temperaturfeld erzeugt und raeumlich begrenzt wird, wobei zur Erzeugung dieses Temperaturfeldes ein Teil der bei der Umformung entstehenden Umformwaerme, die entgegen der der Bewegungsrichtung des Umformgutes gefuehrt wird, genutzt wird.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Beschichtungsqualität etrangförmlger Werkstoffe und ist anwendbar bei der Herstellung strangförmlger metallischer Werkstoffe, wie Drähte, Rohre, Bänder, Stangen und Profile, die mit einer Oberflächenbeschichtung versohen sind.

Charakteristik der bekannten technischen Losungen Beschichtete strangförmlge Werkstoffe, wie Drähte, Bänder, Rohre, Stangen und Profile finden in vielen technischen Gebieten Anwendung. Vorwiegend dient die Beschichtung dazu, die Korrosionsbeständigkeit dieser Werkstoffe zu erhöhen. Da aus verschiedenen technischen Gründen die Beschichtungsqualität der strangförmigen Werkstoffe oft den Anforderungen

nicht genügt, sind mehrere Verfahren und Vorrichtungen bekannt geworden, die diese Eigenschaften verbessern.

So ist beispielsweise im DD WP140113 eine Vorrichtung zur Verbesserung der Ziehfähigkeit beim Naßziehen beschichteter Drähte beschrieben worden, die die beim Naßziehen entstehenden Abschabungen des Uberzugsmetalls verringert und die Gleichmäßigkeit der Dicke des korrosionsschutzenden und/oder zieherleichternden Überzugs verbessert. Das wird durch ein Zusatzelement erreicht, das einen freien Zu- und Austritt des Schmiermittels gewährleistet. Nachteilig ist hierbei, daß bei

wechselnden Ziehbedingungen die Gleichmäßigkeit der Dicke des Überzuges schwer regelbar ist und es zum Zusetzen des

Ziehsteines oder zum Festsintern des Zusatzelementes mit dem Ziehstein bzw. mit dem Ziehsteinhalter kommt. Aus DD WP 247130 ist bekannt, daß eine Verbesserung der Oberflächenqualität von schrnelztauchbeschichteten strangfö/mlgon Gütern, vorzugsweise aus Stahl, durch eine Zug-Druck-Umformung in einer Umformstufe mit einer Quoföchnittsabnahme von

mindestens 25% bei Raumtemperatur oder unmittelbar nach dem Beschichtungsvorgang im Halbwarmumfcrmbereich erreicht

Obwohl mit diesem Verfahren die Umformbarkeitdes beschichteten Werkstoffes und auch dessen Oberflächenqualität teilweise

verbessert wird, erweist sich jedoch als nachteilig, daß keine gezielte Regelung der Dicke des Überzuges möglich und für viele

Anwend jngsfälle der erforderliche hohe Umformgrad schwer oder nicht realisierbar ist Weiterhin ist bekannt, daß zur Zieherleichterung, insbesondere zur Einstellung möglichst hydrodynamischer Schmierbedingungen, sogenannte Druckziehsteine verwendet werden. Um die Wirkung der möglichst großen Druckerhöhung

in der Umformzone zu erreichen, sind sehr vielfältige Vorrichtungen bekannt, die oft technisch aufwendig sind.

Nachteilig wirkt sich bei den Verfahren der Druckerhöhung in der Umformzone insbesondere bli dir Umformung beschichteter Werkstoffe aus, daß in Folge der engen Begrenzung der Druckräume sich diese mit dem Überzugsmaterial zusetzen, damit ihre Wirkung verlieren und die angestrebte Zieherleichterung nicht stabil erreichbar ist. Außerdem sind die Temperaturverhältnisse in diesen Druckräumen bei allen bekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht

gezielt beeinflußbar.

Ziel der Erfindung

Öle Erfindung hat das Ziel, die Gberflfichenqualität von beschichteten Werkstoffen zu verbessern und damit beispielsweise die Korrosionsbeständigkeit bzw. die weitere Umformbarkeit zu erhöhen.

Darlegung de« Wesen· der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gleichmäßigkeit der Beschichtung strangförmiger Guter zu erhöhen. ErflndungsgemSß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, mit dem vor einer Umformung des beschichteten, sich in LlngsrlchUii-.o bewegenden strangförmlgen Gutes, ein definiertes Temperaturfeld unmittelbar vor der Umformzone erzeugt und räumlich begrenzt wird. Zur Erzeugung dieses Temperaturfeldes wird ein Teil der bei der Umformung des strangförmigen Gutes entstehenden Wärmemenge genutzt. Das Temperaturfold wird durch an sich bekannte Elemente räumlich so begrenzt, daß unmittelbar vor der Umformzone ein Stauraum mit einer im Vergleich zur Umgebungstemperatur erhöhten Temperatur erzeugt wird. In diesem Stauraum wird das Überzugsmaterial durch das sich In Längsrichtung bewegende Gut eingebracht. Das Überzugsmaterial verlSßt den Stauraum auf dem strangförmigen Gut durch die Umformzone. Mittels de» Stauraumes erfolgt oin mengenmäßiger Ausgleich des Beschichtungswerkstoffes in radialer unJ/oder axialer Richtung des strangförmigen Gutes. Im Gegensatz zum allgemeinen Erkenntnisstand zur Umformung strangförmiger metallischer Werkstoffe hat sich überraschend gezeigt, daß eine Erwärmung des Umformgutes nicht nur während der Umformung erfolgt, sondern auch ein Wärmefluß entgegen der Bewegungsrichtung des strangförmigen Gutes erfolgt und die Umformwärme durch die Erzeugung von Wärmeströmen zur gezielten Temperaturerhöhung unmittelbar vor der Umformzone nutzbar Ist. Dabei kann die Art und das Niveau des Temperaturfeldes vor der Umformzone durch Einstellung der Umformparameter wie beispielsweise Umformgrad, Umformgeschwindigkeit und Formänderungsfestigkeit des Umformgutes geregelt werden. FOr spezielle Werkstoffkombinationen und Anwendungsfälle kann das strangförmige Gut vor Eintritt in das sich vor der Umformzone befindliche, definierte und räumlich begrenzte Temperaturfeld einer zusätzlichen Erwärmung unterzogen Werden. Diese Erwärmung kann durch geeignete Verfahren vorwiegend in der Oberflächenschicht des strangförmigen Gutes erfolgen. Als Verfahren zur Erwärmung eignen sich die Anwendung äußerer Wärmequellen oder die Ausnutzung der durch vorangehende Umformung entstehenden Wärme.

Ein zusätzlicher Wärmefluß entgegen der Bewegungsrichtung des strangförmigen Gutes kann über das sich unmittelbar vor der Umformzone befindliche und Jas strangförmige Gut umgebende feste, flüssige oder gasförmige Medium erzeugt werden. Ein derartiger zusätzlichem Wärmefluß kann auch über die das Temperaturfeld räumlich begrenzenden wärmeleitenden Elemente erzeugt werden.

t Jr Erwärmung dieser, das Temperaturfeld räumlich begrenzenden Elemente, können zusätzlich äußere Wärmequellen verwendet werden.

Ausfahrungsbeisplele

1. Ein feuerverzinkter unlegierter Stahldraht mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,6% wird in einer Naßziehmaschine mit einer Querschnitteabnahme von etwa 18% in einem Zug umgeformt. Vor dem Umformwerkzeug, ein Ziehstein mit einem Ziehsteinöffnungswinkel von 12°, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein definiertes Temperaturfeld e/zeugt, das durch Anbringen von zwei Platten aus Stahl mit einer Dicke von 10mm in einem Abstand von 15 mm von der Umformzone räumlich begrenzt wird. Zum Aufbau dieses definierten Temperaturfeldes wird ein Teil der Wärmemenge genutzt, die bei der Kaltumformung entsteht und entgegen der Bewegungsrichtung des strangförmigen Gutes zurückgeführt wird. Das Temperaturfeld besitzt seine größte Temperatur an der Oberfläche des Stahldrahtes, also in der Zinkschicht. Durch dieses definierte und räumlich begrenzte Temperaturfeld wird ein Stauraum gebildet, in dem sich hochbildsames Zink befindet. Mittels des beschichteten Drahtes wird kontinuierlich Zink in den Stauraum eingebracht. Das Überzugsmaterial verläßt diesen Stauraum durch die Umformzone, wobei der Mengenausgleich des Beschichtungswerkstoffes in radialer und axialer Richtung eingestellt wird. Mit diesem Verfahren wird die Korrosionsbeständigkeit des verzinkten Stahldrahtes wesentlich verbessert. 2.1 Jm neben den Effekt der Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit auch eine Verbesserung der Umformbarkeit und der Schmierwirkung der Überzugsschicht bei weiteren nachfolgenden Kaltumformungen zu erzielen, wird ein verzinkter Stahldräht im Durchmesser von 2 mm mittels eines bekannten Hartmetallziehsteins an 1,7 mm Durchmesser umgeformt. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht dazu die Anordnung eines Zylinders aus einem Kupfernetz vor dem Ziehstein vor, wobei in der Zylinderachse der Draht geführt wird. Damit wird ein definiertes Temperaturfeld unmittelbar vor der Umformzone durch Nutzung eines Teils der entstehenden Umformwärme, die entgegen der Bewegungsrichtung des Drahtes zurückgeführt wird, aufgebaut und räumlich begrenzt.

Die geometrischen Abmessungen des Zylinders richten sich nach der verwendeten Ziehgeschwindigkeit, dem Drahtdurchmesser des zu ziehenden Drahtes und der zu erreichenden Oberflächentemperatur in der Zinkschicht und sind entsprechend zu optimieren.

Durch Herstellen wärmeleitender metallischer Verbindungen zwischen dem Kupfernetz und dem Ziehstein mittels mechanischer Verbindungselemente aus Stahl erfolgt ein zusätzlicher Wärmefluß in das definierte Temperaturfeld vor der Umformzone. Ein weiterer Wärmefluß aus der Umformzone in das Temperaturfeld vor der Umformzone wird erzeugt, indem das Umformwerkzeug gemeinsam mit dem davor angeordneten Zylinder in ein Bad mit flüssigem Schmiermittel eingebracht wird und auf Grund der räumliche η Begrenzung des Temperaturfeldes durch den Zylinder ein Wärmefluß übe dw flüssige Schmiermittel erfolgt.

Durch eine äußere Erwärmung des Zylinders mittels Gasbrenner oder einer umgebenden Induktionsspule wird eine weitere Temperaturerhöhung in der Randschicht des Drahtes erreicht, was sich insbesondere während des Anfahrvorganges und zur genauen Steuerung des Temperaturfeldes vor der Umformzone als nützlich erweist.

Um das Temperaturniveau dor' umzuformenden Drahtes insgesamt erhöhen zu können, kam; der Draht vor dem Eintritt in das definierte Temperaturfeld unmittelbar vor der Umformzone einer KaKumformung ausgesetzt werden. E« ist auch möglich, den Draht vorher induktiv oder konduktiv zu erwärmen.

Mit Anwendung dieses Verfahrens ist es möglich, die gewünschten Temperaturverhfiltniese vor der Umformzone einzustellen und damit die Beschichtungsquaiitfit des Drahtes wesentlich zu verbessern.

Claims (5)

1. Verfahren zur Verbesserung der Beschichtungsqualitätstrangförmfger Werkstoffe, gekennzeichnet dadurch, üaß vor der Umformung des sich in Längsrichtung bewegenden strangförmlgen Gutes unmittelbar vor der Umformzone, unter Ausnutzung eines Teils der bei der Umformung entstehenden und entgegen der Bewegungerichtung des strangförmigen Gutes zurückgeführten Wärmemenge, ein definiertes Temperaturfeld erz äugt und durch an sich bekannte technische Maßnahmen räumlich beg.·*nzt wird, ein Stauraum aus dem Überzugsmaterial gebildet und damit ein mengenmäßiger Ausgleich des Überzugsmaverials in radialer und axialer Richtung .'Jus strangförmigen Gutes eingestellt wird, wobei ein Wärmefluß in das definierte Tempe^tturfeld Ober das sich unmittelbar vor der Umformzone befindliche feste, flüssige oder gasförmige Medium und/oder über die das definierte Temperaturfeld räumlich begrenzenden Elementen und/oder über zusätzliche Elemente zur Leitung der Umformwärme vom Umformwerkzeug in das definierte Temperaturfeld erzeugt wird, wobei die Art und das Niveau des definierten Temperaturfeldes durch Einstellung der Parameter der Umformung, insbesondere Umformgrad, Umformgeschwindigkeit und Formänderungsfestigkeit geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch,daß dasstrangförmigeGutvor Eintritt in das definierte und räumlich begrenzte Temperaturfeld vor der Umformzone einer zusätzlichen Erwärmung unterzogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die zusätzliche Erwärmung vorwiegend in der Oberflächenschicht des strangförmigen Gutes erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die zusätzliche Erwärmung mittels äußerer Wärmequellen erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die zusätzliche Erwärmung mittels einer vorangehenden Umformung erfolgt.