DE10249923A1

DE10249923A1 - Messgerät zum Messen der Reibungszahl µ in der Wirkfuge bei Metall-Umformverfahren

Info

Publication number: DE10249923A1
Application number: DE2002149923
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dr. Pawelski
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2002-10-26
Filing date: 2002-10-26
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2022-10-27
Also published as: DE10249923B4

Abstract

Ein Messgerät zum Messen der Reibungszahl mu in der Wirkfuge (1) bei Metall-Umformverfahren, insbesondere als Nachbildung der Reibungssituation in einem Walzspalt (1a) beim Kalt- oder Warmwalzen von metallischen Bändern unter praxisnahen Bedingungen, wie z. B. der Geschwindigkeit und der Schmierstoffaufbringung, sieht vor, dass ein zu messender Metallstreifen (2) durch ein Ziehbackenpaar (10) mit variabler Ziehspaltenanstellung und einem integrierten Kraftmessglied (17) unter Zugkraft stehend angetrieben ist und dass das Ziehbackenpaar (10) über ein Einbaustück (11) eines Rahmens (3) leicht austauschbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Messgerät zum Messen der Reibungszahl μ in der Wirkfuge bei Metall-Umformverfahren, insbesondere als Nachbildung der Reibungssituation in einem Walzspalt beim Kalt- oder Warmwalzen von metallischen Bändern unter praxisnahen Bedingungen, wie z.B. der Geschwindigkeit und der Schmierstoffaufbringung.
Es sind Reibungsmessgeräte der üblichen Bauart mit einem Stift auf einer rotierenden Scheibe oder Streifenziehen mit und ohne plastische Formänderung bekannt. Bei allen Versuchstypen, bei denen keine genügenden plastischen Verformungen stattfinden, sind die gemessenen Werte auf Umformvorgänge nicht übertragbar Eine direkte Beurteilung des Schmierzustandes im Walzspalt (Vorhersage der Reibungszahl μ im Walzspalt) ist auch durch Auswertung von Walzversuchen nicht völlig zufriedenstellend möglich, da bei der Rückrechnung stets Unsicherheiten bezüglich der Materialfestigkeit verbleiben.
Mit älteren Versuchsanordnungen zum Streifenziehen werden zwar plastische Formänderungen aber nur sehr geringe Ziehgeschwindigkeiten erreicht (ca. 1 m/min). Diese Messergebnisse sind daher zur Untersuchung des Hochgeschwindigkeits-Schmierverhaltens nicht ausreichend. Insbesondere für die Untersuchung mit Emulsionen sind die Versuche in der derzeitigen Form nicht geeignet. Außerdem fehlt diesem Messvorgang eine kontinuierliche Anstellung und es tritt eine unsymmetrische Auffederung auf, die Messfehler verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Messgerät für eine vom Walzen unabhängige Messung der Reibungszahl μ als Funktion der Ziehgeschwindigkeit für praxisnahe Umform-Geschwindigkeiten zu schaffen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein zu messender Metallstreifen durch ein Ziehbackenpaar mit variabler Ziehspaltanstellung und einem integrierten Kraftmessglied unter Zugkraft stehend angetrieben ist und dass das Ziehbackenpaar über ein Einbaustück eines Rahmens leicht austauschbar ist. Der Vorteil besteht in einer unmittelbaren experimentellen Vergleichbarkeit verschiedener Schmierstoffe und Additivierungen. Weitere Vorteile sind die kompakte Ausführung, eine Variabilität bei der Versuchsdurchführung (stufenlos einstellbare Abnahme und eine Anpassung an die jeweilige Banddicke). Außerdem tritt nur ein sehr kleiner unsymmetrischer Auffederungsanteil auf, so dass ein Messfehler deutlich geringer ausfällt.

In Ausgestaltung ist das Messgerät dahingehend aufgebaut, dass in dem Rahmen zwischen einer Deckplatte und einer Bodenplatte ein Unterwerkzeug und ein Oberwerkzeug geführt sind, zwischen denen das Ziehbackenpaar gehalten ist. Dadurch wird die leichte Austauschbarkeit des Ziehbackenpaars unterstützt.

Der Ein- oder Ausbau des Ziehbackenpaars wird ferner dadurch gefördert, dass die beiden Ziehbacken mittels eines Fixierungswinkels in dem Unterwerkzeug und in dem Oberwerkzeug festlegbar sind.

Eine weitere Verbesserung besteht darin, dass das integrierte Kraftmessglied in dem Rahmen über einen in einer Stempelhülse geführten Stempel angeordnet ist und dass auf das Kraftmessglied und den Stempel die Gewindespindel des Rahmens wirkt. Dadurch kann die Messkraft örtlich und symmetrisch genau übertragen werden.

Nach weiteren Merkmalen wird vorgeschlagen, dass die Zugkraft durch ein vorgeschaltetes Walzwerk als Treiber erzeugbar ist. Dadurch kann die Messgeschwindigkeit über die bekannten Werte des Walzgerüstes zugrundegelegt werden. Außerdem kann eine hohe Umformgeschwindigkeit erreicht werden.

Ein anderer Vorteil ergibt sich dadurch, dass das Kraftmessglied im Kraftfluss der Gewindespindel integriert ist. Dadurch wird eine geometrisch günstige Einbaulage erreicht.

Eine Weiterentwicklung des Messgerätes entsteht dadurch, dass eine Wegmesseinrichtung zur Abstandseinstellung und Winkelmessung des Ziehbackenpaares vorgesehen ist. Aufgrund der Winkelmessung kann die Reibungszahl noch genauer ermittelt werden.

Eine andere Verbesserung besteht darin, dass ein Spritzbalken für die Schmierstoffaufbringung vorgesehen ist. Dadurch können Messwerte für unterschiedliche Schmierbedingungen aufgenommen werden.

Nach anderen Merkmalen ist vorgesehen, dass die Abstandseinstellung der Ziehbacken durch hydraulische Mittel erfolgt. Dabei kann alternativ die Anstellung durch die Kraft der Gewindespindel oder durch die hydraulischen Mittel gewählt werden.

Eine Untermauerung der bisherigen Erfahrungswerte kann ferner dadurch erfolgen, dass die gewonnenen Messergebnisse zur tribologischen Charakterisierung verschiedener Schmierstoffe und/oder Additive dienen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messgerätes dargestellt, das nachsteht näher erläutert wird.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht quer zur Umform-Richtung und
2 einen senkrechten Schnitt durch die zusammengebaute Apparatur.
Gemäß 1 wird in einer Wirkfuge 1, ein Metallstreifen 2 in Pfeilrichtung innerhalb eines Rahmens 3 durch ein Ziehbackenpaar 10 mit einer oberen Ziehbacke 10a und einer unteren Ziehbacke 10b hindurchbewegt. Innerhalb der Gewindespindel 16 befindet sich ein integriertes Kraftmessglied 17. Als Treiber 19 ist ein Walzgerüst 18 schematisch dargestellt und nicht maßstabsgerecht) vorgeschaltet, so dass der Metallstreifen 2 mit Walzgeschwindigkeit in Pfeilrichtung bewegt wird.
Der Rahmen 3 besteht aus einer Deckplatte 4 und einer Bodenplatte 5, die mit Außensäulen 6 verbunden sind.
Im unteren Bereich (2) des Rahmens 3 ist ein Einbaustück 11 mit einem Unterwerkzeug 7 und einem Oberwerkzeug 8 eingebaut. Das Unterwerkzeug 7 und das Oberwerkzeug 8 werden durch vier Innensäulen 9 parallel geführt. Im Einbaustück 11 sind eine Ziehbacke 10a und eine Ziehbacke 10b im Unterwerkzeug 7 und im Oberwerkzeug 8 mittels Fixierungswinkel 13 lagegenau gehalten, so dass ein schneller Ausbau und ein schneller Einbau des Ziehbackenpaares 10 erreicht wird.
Im oberen Bereich (2) ist ein Stempel 15 in einer an der Deckplatte 4 befestigten Stempelhülse 14 senkrecht geführt und wird mittels der Gewindespindel 16 angestellt. Auf einem ringförmigen Absatz 15a des Stempels 15 ist ein Kraftmessglied 17 vorgesehen, das im Ausführungsbeispiel als Kraftmessdose 17a mittels Befestigungsschrauben 17b mit dem ringförmigen Absatz 15a des Stempels 15 verbunden ist.
Die Ziehbacken 10a und 10b sind im gezeichneten Betriebszustand mittels Befestigungsschrauben 20 über die Fixierungswinkel 13 mit dem Unterwerkzeug 7 bzw. mit dem Oberwerkzeug 8 fest verbunden. Das Oberwerkzeug 8 ist über Druckfedern 21 gegen die Anstellkraft der Gewindespindel 16 abgefedert. Das Oberwerkzeug 8 und das Unterwerkzeug 7 sind auf den Innensäulen 9 geführt. Die Innensäulen 9 sind mittels Säulen-Befestigungsriegeln 9a mit dem Oberwerkzeug 8 verbunden.

1: Wirkfuge
1a: Walzspalt
2: Metallstreifen
3: Rahmen
4: Deckplatte
5: Bodenplatte
6: Außensäule
7: Unterwerkzeug
8: Oberwerkzeug
9: Innensäule
9a: Säulen-Befestigungsriegel
10: Ziehbackenpaar
10a: Ziehbacken
10b: Ziehbacken
11: Einbaustück
12: Säulen-Befestigungsriegel
13: Fixierungswinkel
14: Stempelhülse
15: Stempel
15a: ringförmiger Absatz
16: Gewindespindel
17: Kraftmessglied
17a: Kraftmessdose
17b: Befestigungsschrauben
18: Walzgerüst
19: Treiber
20: Befestigungsschrauben
21: Druckfedern

Claims

Messgerät zum Messen der Reibungszahl μ in der Wirkfuge bei Metall-Umformverfahren, insbesondere als Nachbildung der Reibungssituation in einem Walzspalt beim Kalt- oder Warmwalzen von metallischen Bändern unter praxisnahen Bedingungen, wie z.B. der Geschwindigkeit und der Schmierstoffaufbringung, dadurch gekennzeichnet, dass ein zu messender Metallstreifen (2) durch ein Ziehbackenpaar (10) mit variabler Ziehspaltanstellung und einem integrierten Kraftmessglied (17) unter Zugkraft stehend angetrieben ist und dass das Ziehbackenpaar (10) über ein Einbaustück (11) eines Rahmens (3) leicht austauschbar ist.
Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Rahmen (3) zwischen einer Deckplatte (4) und einer Bodenplatte (5) ein Unterwerkzeug (7) und ein Oberwerkzeug (8) geführt sind, zwischen denen das Ziehbackenpaar (10) gehalten ist.
Messgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ziehbacken (10a; 10b) jeweils mittels eines Fixierungswinkels (13) in dem Unterwerkzeug (7) und in dem Oberwerkzeug (8) festlegbar sind.
Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das integrierte Kraftmessglied (17) in dem Rahmen (3) über einen in einer Stempelhülse (14) geführten Stempel (15) angeordnet ist und dass auf das Kraftmessglied (17) und den Stempel (15) die Gewindespindel (16) des Rahmens (3) wirkt.
Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft durch ein vorgeschaltetes Walzwerk (18) als Treiber (19) erzeugbar ist.
Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftmessglied (17) im Kraftfluss der Gewindespindel (16) integriert ist.
Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wegmesseinrichtung zur Abstandseinstellung und Winkelmessung des Ziehbackenpaares (10) vorgesehen ist.
Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spritzbalken für die Schmierstoff-Aufbringung vorgesehen ist.
Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandseinstellung der Ziehbacken (10a; 10b) durch hydraulische Mittel erfolgt.
Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet; dass die gewonnenen Messergebnisse zur tribologischen Charakterisierung verschiedener Schmierstoffe und/oder Additive dienen.