DE102007034096A1 - Extrusion process for copper-surface wire involves protecting hot wire from contact with acid in air by means of protective gas - Google Patents
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- B21F1/02—Straightening
Abstract
Description
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Drähten
mit „metallisch blanker" Oberfläche aus Kupfer
oder aus einer Kupferlegierung. Die hierfür geeigneten
Kupferlegierungen sind zum Beispiel in der Norm
Verfahren
und Vorrichtungen zur Herstellung von Drähten und Stäben
aus Kupfer oder Kupferlegierungen werden zum Beispiel in den deutschen
Offenlegungsschriften
Kupfer oder Kupfer-Legierungen bilden bei hohen Temperaturen ein dunkle Oxidhaut aus Cu(II)-oxid an der Oberfläche und neigen bei großen Formänderungen während der Zieh- oder Walzprozesse zur Versprödung. Ohne weitere Vorkehrungen zur Vermeidung dieser Probleme müssen die aus der Strangpresse austretenden Rohdrähte zur Entfernung der Oxidhaut in verdünnter Schwefelsäure gebeizt und anschließend mit Wasser gespült werden. Die Versprödung durch nachfolgende Ziehprozesse kann durch Glühen rückgängig gemacht werden. Die zitierten Patentdokumente vermeiden die Bildung der Oxidhaut durch Besprühen der aus der Strangpresse austretenden heißen Drähte mit kaltem Wasser aus geeigneten Sprühdüsen, um „metallisch blanke" Drähte zu erhalten.copper or copper alloys form a dark at high temperatures Oxide skin of Cu (II) oxide at the surface and tend at large changes in shape during the drawing or rolling processes for embrittlement. Without further precautions To avoid these problems must be removed from the extruder emerging raw wires to remove the oxide skin in dilute Pickled sulfuric acid and then with water be rinsed. The embrittlement by subsequent Drawing processes can be reversed by annealing become. The cited patent documents avoid the formation of the Oxide skin by spraying the extruded from the extruder hot wires with cold water from suitable Spray nozzles to "metallic bare" wires to obtain.
Es hat sich gezeigt, daß das Besprühen mit kaltem Wasser teilweise zu fleckigen Oberflächen der Drähte führt. Außerdem sind die so hergestellten Drähte spröde und können nicht ohne vorheriges Glühen in anschließenden Ziehprozessen verarbeitet werden.It has been shown that spraying with cold Water partially to spotty surfaces of the wires leads. In addition, the wires thus produced are brittle and can not without previous annealing be processed in subsequent drawing processes.
Aufgabe der vorliegenden Erfindungen ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von metallisch blanken Drähten anzugeben, welches ausgehend von einem Gußblock metal lisch blanke Drähte liefert. Unter „metallisch blank" wird im Rahmen dieser Erfindung verstanden, daß sich an der Oberfläche der Drähte kein schwarzes Cu (II) oxid befindet, sondern nur das unvermeidliche rote Cu (I) oxid.task It is therefore the object of the present invention to provide a process for the preparation of metallic bare wires indicate which starting from a Gußblock metal Lisch bare wires supplies. Under "metallic blank" is used in the context of this invention understood that on the surface of the wires no black Cu (II) oxide is found, but only the inevitable red Cu (I) oxide.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das im Hauptanspruch angegebene Verfahren. Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.These Task is solved by the specified in the main claim Method. Preferred embodiments of the method are given in the subclaims.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht von den aus dem Stand der Technik bekannten Extrusionsverfahren aus. Kupfer oder Kupferlegierung werden in Form eines Gußbolzens in eine Strangpresse eingelegt und bei einer Temperatur oberhalb von 500°C durch eine Matrize mit wenigstens einer Matrizenöffnung gepreßt und danach in einer Kühlzone abgekühlt.The inventive method is based on the Prior art known extrusion process. Copper or Copper alloy in the form of a cast bolt in a Extruder inserted and at a temperature above 500 ° C. through a die with at least one die opening pressed and then cooled in a cooling zone.
Erfindungsgemäß werden der oder die aus der Matrize austretenden heißen Drähte in einer direkt an die Matrize anschließenden Reckzone mit einem Schutzgas weitgehend vor Kontakt mit Luftsauerstoff geschützt. Ist die Reckzone von der Umgebung durch ein geeignetes Gehäuse abgetrennt, so genügt es, das Gehäuse mit dem Schutzgas zu befüllen und eventuelle Gasverluste von Zeit zu Zeit auszugleichen. Bei offener Reckzone muß sie vom Schutzgas kontinuierlich durchflutet werden, um die Oxidation der heißen Drähte zu verhindern. Als Schutzgase eignen sich Argon oder Stickstoff, bevorzugt wird Stickstoffverwendet.According to the invention the hot wire (s) emerging from the die in a stretching zone directly following the die with a protective gas largely protected against contact with atmospheric oxygen. Is the stretch zone of the environment through a suitable housing separated, so it is sufficient, the housing with the To fill inert gas and any gas losses of time to balance time. When the stretch zone is open, it must be from Inert gas is continuously flooded to prevent the oxidation of the to prevent hot wires. Suitable as protective gases Argon or nitrogen, preferably nitrogen is used.
In der Reckzone ist die Temperatur des Drahtes unmittelbar hinter dem Austritt aus der Matrize immer noch so hoch, daß der Draht eine plastische Beschaffenheit aufweist und mit relativ geringem Kraftaufwand in die Länge gezogen werden kann. Hierbei werden die Querschnittsabmessungen des Drahtes ausgehend von den Querschnittsabmessungen der Matrizenöffnung auf einen Sollquerschnitt vermindert. Dieser Vorgang unterliegt einer Fertigungstoleranz, die durch Regelung der auf den Draht wirkenden Kraft minimiert werden kann. Eine weitere Funktion der Reckzone ist die Trennung der heißen Matrize von der nachfolgenden Kühlzone.In The stretching zone is the temperature of the wire immediately behind the Exit the die still so high that the wire has a plastic nature and with relatively little Force can be pulled in length. in this connection the cross-sectional dimensions of the wire are calculated from the Cross-sectional dimensions of the die opening to a desired cross-section reduced. This process is subject to a manufacturing tolerance, which are minimized by controlling the force acting on the wire can. Another function of the stretching zone is the separation of the hot Die from the subsequent cooling zone.
Nach Verlassen der Reckzone werden die Drähte in der Kühlzone in einem temperierten Wasserbad bei Temperaturen oberhalb von 60, bevorzugt oberhalb von 80°C auf unter 100°C abgekühlt werden. Zu diesem Zweck werden die Drähte bevorzugt innerhalb von 1 bis 10 Sekunden durch das Wasserbad gezogen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn das Wasserbad beständig verwirbelt wird, um zu verhindern, daß sich auf den heißen Drahtoberflächen Gasbläschen bilden. Das kann zum Beispiel dadurch geschehen, daß die Drähte quer zur Extrusionsrichtung mit heißem Wasser angeströmt werden.After leaving the stretching zone, the wires in the cooling zone in a tempered water bath at temperatures above 60, preferably above 80 ° C to below 100 ° C are cooled. For this purpose, the wires are preferably pulled through the water bath within 1 to 10 seconds. It is advantageous if the water bath is constantly swirled to prevent gas bubbles from forming on the hot wire surfaces. This can be done, for example, by the wires be flowed across the extrusion direction with hot water.
Die Ziehgeschwindigkeit für die Drähte hinter der Reckzone beträgt bevorzugt zwischen 0,5 und 1,5, insbesondere zwischen 0,7 und 1,0 m/s.The Pulling speed for the wires behind the Stretching zone is preferably between 0.5 and 1.5, in particular between 0.7 and 1.0 m / s.
Das erfindungsgemäße Verfahren liefert Drähte mit einer „metallisch blanken" Oberfläche, wie sie für die Weiterverarbeitung in nachgeschalteten Ziehprozessen erforderlich ist.The inventive method provides wires with a "metallic shiny" surface, like they for further processing in downstream drawing processes is required.
Zur
weiteren Erläuterung der Erfindung dient die einzige Figur.
Sie zeigt den prinzipiellen Aufbau zur Durchführung des
Verfahrens. Bezugsziffer (
Die beschriebenen Maßnahmen
- • Schutz des frisch extrudierten Drahtes in der Reckzone vor Oxidation durch Befüllen oder Durchfluten der Reckzone mit einem Schutzgas,
- • Abkühlen des Rohdrahtes in einem auf wenigstens 60°C temperierten Wasserbad und
- • Verwirbeln des Wasserbades, um das Anhaften von Gasbläschen an der Drahtoberfläche zu verhindern
- Protection of the freshly extruded wire in the stretching zone from oxidation by filling or passing through the stretching zone with an inert gas,
- • Cooling of the raw wire in a tempered to at least 60 ° C water bath and
- • Swirling the water bath to prevent the adhesion of gas bubbles to the wire surface
Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich besonders gut zur Kombination mit anderen Verfahrensmaßnahmen mit dem Ziel, in einem kontinuierlichen Arbeitsgang aus einem Gußblock einen gebrauchsfertigen Draht mit metallisch blanker Oberfläche herzustellen.The proposed method is particularly suitable for combination with other procedural measures with the aim in one continuous operation of a cast block a ready-made wire produce with a metallically smooth surface.
In
der im folgenden beschriebenen Versuchsserie wurden Rohdrähte
aus der Kupferlegierung Ag40Cu30Zn28Sn2 (Bezeichnung nach
Ein 10 kg Gußbolzen aus der genannten Kupferlegierung wurde in einer Strangpresse durch eine Matrize mit zwei runden Matrizenöffnungen von jeweils 2,9 mm Durchmesser zu zwei parallelen Drähten extrudiert. In der Reckzone wurden die Drahtdurchmesser durch Anlegen einer geregelten Zugkraft auf ein Sollmaß von 1,7 mm verringert. Die Reckzone wurde durch Durchströmen mit Stickstoff vor Luftsauerstoff geschützt. Die Reckzone mündete direkt in ein temperiertes Wasserbad. Zur Verwirbelung des Wassers war das Bad mit einer Querstromeinrichtung ausgerüstet. Die Geschwindigkeit der durch das Wasserbad geführten Drähte betrug 1 m/s.One 10 kg cast bolt from said copper alloy was in an extruder through a die with two round die openings of 2.9 mm diameter each to two parallel wires extruded. In the stretch zone, the wire diameters were made by applying a controlled tensile force reduced to a nominal dimension of 1.7 mm. The stretching zone was preceded by nitrogen flow Protected against atmospheric oxygen. The stretching zone ended directly into a tempered water bath. To swirl the water the bathroom was equipped with a cross-flow device. The speed of the wires passing through the water bath was 1 m / s.
Es
wurden mehrere Gußbolzen mit der beschriebenen Apparatur
bei unterschiedlichen Temperaturen des Wasserbades extrudiert. Die
so extrudierten Drähte mit blanker Oberfläche
wurden anschließend in einer Ziehapparatur von 1,7 mm auf
1,5 mm Durchmesser heruntergezogen und ihr Ziehverhalten qualitativ
bewertet. Die Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle. Tabelle: Ziehverhalten der extrudierten
Drähte in Abhängigkeit von der Temperatur des
Wasserbades
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 3929287 A1 [0002] - DE 3929287 A1 [0002]
- - DE 19602054 A1 [0002] - DE 19602054 A1 [0002]
- - US 2290684 [0002] - US 2290684 [0002]
- - US 2795520 [0002] US 2795520 [0002]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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