DE1103108B

DE1103108B - Verfahren und Vorrichtung zur Vorbehandlung von Draehten zum Zwecke des Ziehens

Info

Publication number: DE1103108B
Application number: DEK27305A
Authority: DE
Inventors: Dr Stefan Klinghoffer
Original assignee: STEFAN KLINGHOFFER DR
Current assignee: STEFAN KLINGHOFFER DR
Priority date: 1955-11-10
Filing date: 1955-11-10
Publication date: 1961-03-23

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Vorbehandlung von Drähten zum Zwecke des Ziehens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vorbehandlung von Drähten zum Zwecke des Ziehens durch Entzundern und Auftragen einer Phosphatschicht.
Verzunderte Drähte, z. B. verzunderte Walzdrähte, können bekanntlich nicht ohne weiteres gezogen werden. Derartige Drähte werden daher nach einem bekannten Verfahren zunächst in einem Schwefelsäurebad von der Zunderschicht befreit, sodann mit fließendem Wasser abgewaschen und schließlich in Kalkmilch getaucht, um die durch das Beizen erzeugte glatte Oberfläche für das Mitnehmen des Ziehmittels genügend rauh zu machen.
Es war zwar bekannt, Eisen- und Stahlwerkstücke zu phosphatieren, um diz spanlose Verformung, insbesondere das Ziehen von Drähten, zu erleichtern. Es war auch üblich, dabei Schmiermittel zusätzlich zu verwenden. Bei den bisher bekannten Verfahren zur Zieherleichterung u. dgl. durch Phosphatieren wurden Phosphatbäder gleicher Zusammensetzung angewandt, wie sie auch für die Erzeugung von Phosphatschichten für Rostschutzzwecke üblich sind. Derartige Phosphatierungsbäder waren jedoch viel zu schwach sauer, um die schwer angreifbaren Zunderschichten abzulösen. Die verzunderten Drähte u. dgl. mußten daher vor dem Phosphatieren in Salz- oder Schwefelsäure gebeizt, d. h. entzundert und entrostet, werden. Die bisher übliche Vorbereitung von verzunderten Werkstücken für die Kaltverformung bestand somit in den folgenden Arbeitsgängen: 1. Beizen der verzunderten Gegenstände, z. B. Drähte im Bund und chargenweise, in Salz- oder Schwefelsäure, Dauer 10 bis 30 Minuten.
2. Spülen in kaltem Wasser, Dauer 2 bis 4 Minuten. 3. Spülen in heißem Wasser, Dauer etwa 2 Minuten. 4. Phosphatierung, Dauer 1 bis 5 Minuten.
5. Spülung in Wasser, Dauer 2 bis 4 Minuten.
6. Eventuelle Trocknung, falls nicht unmittelbar weiterverarbeitet wird.
7. Ölen, Fetten oder Beseifen.
Bei der bisher üblichen Arbeitsweise waren daher mindestens vier Arbeitsgänge, vier Tanks und vier Behandlungsflüssigkeiten erforderlich. Die Behandlungsdauer war entsprechend lang und betrug mindestens 20 Minuten. Eine solche Arbeitsweise war somit nicht nur umständlich, sondern auch infolge des hohen Apparate- und Raumbedarfs kostspielig.
Weiterhin war es bekannt, eiserne Oberflächen gleichzeitig zu entzundern und zu phosphatieren. Es handelte sich jedoch dabei um Verfahren zur Reinigung von eisernen Oberflächen unter gleichzeitiger Vorbereitung für die Aufnahme von Überzügen von Farbe und Lack. Ein gleichzeitiges Entzundern und Auftragen einer Phosphatschicht als Vorbehandlung von Drähten zum Zwecke des Ziehens war bei dem bekannten Verfahren nicht vorgesehen.
Es war zwar auch bekannt, zur Vorbehandlung von Eisen- und Stahlwerkstücken für die spanlose Formgebung diese in Lösungen von Phosphaten zu tauchen und an der Luft zu trocknen. Die dabei verwendeten Phosphatbäder hatten jedoch die gleiche Zusammensetzung, wie sie auch für den Rostschutz angewandt werden. Eine gleichzeitige Entzunderung der Metalloberflächen war mit solchen Phosphatbädern nicht möglich. Außerdem konnte die so erhaltene Phosphatschicht nicht in der erforderlichen Feinheit niedergeschlagen werden, so daß das gefürchtete Schreien im Ziehstein infolge einer zu dicken Phosphatschicht hervorgerufen wurde. Dies führte nicht nur zu einem erheblichen Verschleiß der Ziehsteine und somit zu einem höheren Kostenaufwand für die Beschaffung der Ziehsteine, sondern -auch zu häufigeren Unterbrechungen des Drahtziehens, was wiederum durch Senkung der Produktion eine unnötige Erhöhung der Arbeitskosten zur Folge hatte.
Nach der Erfindung werden alle diese Nachteile bei einem Verfahren zur Vorbehandlung von Drähten zum Zwecke des Ziehens durch Entzundern und Auftragen einer Phosphatschicht dadurch beseitigt, daß die verzunderten Drähte in einem einzigen Bad, enthaltend in wäßriger Lösung 2 bis 7 Gewichtsprozent Gesamtphosphorsäure, 0,2 bis 1,1 Gewichtsprozent Phosphat, wie Zink- oder Manganphosphat, und 0,1 bis 1,0 Gewichtsprozent eines bekannten Beschleunigungsmittels, wie Zinknitrat, Chromsäure oder Natriumnitrit, bei üblichen Temperaturen von 20 bis 99° C gebeizt und gleichzeitig phosphatiert werden, wobei die so behandelten Drähte unmittelbar nach dem Verlassen des Bades ohne zu spülen in bekannter Weise getrocknet werden, worauf sie gegebenenfalls in üblicher Weise mit Schmiermitteln, wie Ölen, Fetten, Seifen od. dgl., behandelt werden.
Die erfindungsgemäß verwendeten Phosphatierungsbäder haben ein niedrigeres pn als die üblichen Posphatierungslösungen zum Rostschutz oder für einen Ziehvorgang. Ihr pli ist jedoch viel höher als bei den normalen Phosphatierungsbeizen. Ein Bad derartiger Zusammensetzung, das daher weder als Beiz- noch als ein Phosphatierungsbad üblicher Zusammensetzung angesehen werden kann, bewirkt nicht nur das Entzundern, sondern auch das Phosphatieren der Drähte, wobei beide Operationen gleichzeitig ausgeführt werden können. Hierbei wird eine Phosphatschicht geeigneter Dicke für das Ziehverfahren erhalten. die durch die hohe Konzentration der im Bad verwendeten Beschleunigungsmittel begünstigt und dann beim Trocknen nach dem Verlassen des Bades ausgebildet wird.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Vorbehandlung von Drähten für den Ziehvorgang sehr vereinfacht. Statt der bisher üblichen Arbeitsweise mit mindestens vier Arbeitsgängen und vier Tanks sind erfindungsgemäß höchstens zwei Arbeitsgänge, nämlich das Beizen und Phosphatieren der verzunderten Drähte unter Verwendung nur eines einzigen Bades und das unmittelbar darauffolgende Trocknen, erforderlich, wobei ein Spülen nicht notwendig ist. In einem solchen Bad sinkt die Behandlungsdauer der verzunderten Drähte von bisher 20 Minuten auf 1 bis 3 'Minuten.
Das erfindungsgemäß verwendete Phosphatierungs-1-ad hat eine Temperatur von 20 bis 99° C. Je niedriger die Badtemperatur gehalten wird, desto länger muß die Tauchdauer sein. Um den Betriebsverhältnissen Rechnung zu tragen, wird das Phosphatierungsbad vorzugsweise auf einer Temperatur von 70 bis 99° C und zweckmäßig 96 bis 99° C gehalten.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann sowohl absatzweise als auch kontinuierlich durchgeführt werden.
Im ersten Fall werden die Drähte in Form von Ringen oder Bunden zweckmäßigerweise in gelockertem Zustand auf einer waagrechten Stange in das Phosphatierungsbad gehängt, worauf sie nach etwa 60 bis 120 Sekunden aus diesem gezogen und entweder an der Luft oder in einem Trockenschrank getrocknet werden. Sie sind sodann ziehbereit und können entweder sofort dem Ziehprozeß unterworfen oder aber vor dem Ziehen noch eine Zeitlang gelagert werden.
Bei dem kontinuierlichen Verfahren werden die zu ziehenden Drahtbunde in aufgelöster Form durch das Bad gezogen, dessen Länge so bemessen ist, daß die erforderliche Tauchdauer eingehalten wird. Hierbei werden die Drahtenden vor dem Eintritt in das Bad aneinander geschweißt. Meistens ist es jedoch aus Platzmangel nicht möglich, langgestreckte Bäder zu benutzen. Für diesen Fall wird eine Vorrichtung verwendet, die im folgenden beschrieben wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann für die Entzunderung der Drähte ein kombiniertes chemisch-mechanisches Verfahren zur Anwendung gelangen.
Es wurde zwar in der letzten Zeit vielfach vorgeschlagen, verzunderte Drähte auf mechanischem Wege, d. h. durch Verbiegen, zu entzundern. Die dadurch verursachten Änderungen der physikalischen Eigenschaften des Materials wirkten sich jedoch im Ziehverfahren ungünstig aus, und die glatten Drahtoberflächen verhinderten die Mitnahme der üblichen Schmiermittel.
Die mechanische Entzunderung der Drähte kann durch ein in dem Phosphatierungsbad angeordnetes Rollen- oder Walzensystem vorgenommen werden, dessen Achsen in einem Winkel, vorzugsweise senkrecht zueinander, angeordnet sind. Der Draht wird dabei derart über die Rollen geleitet, daß sich die Biegerichtung auf jeder Rolle oder Walze ändert. Auf diese Weise werden die Drähte nach drei Richtungen hin verbogen, und unter Mitwirkung des beim Eintauchen des Drahtes in die saure Badflüssigkeit zwischen dem Zunder und der Eisenoberfläche gebildeten Wasserstoffs wird der Zunder zum Abspringen gebracht. Der abgesprungene Zunder setzt sich hierbei auf dem Boden des Behälters ab, wo er mittels einer bekannten Förderungsvorrichtung aus dem Bad entfernt werden kann. Auf diese Weise wird vermieden, daß das Bad durch Auflösung des Zunders abgeschwächt wird.
Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung besteht aus einem Behälter für die Badflüssigkeit, in dem ein oder mehrere Walzen oder Haspeln hintereinander angebracht sind, auf denen ein über eine lose Haspel abrollender Draht aufgerollt wird.
Da die Verdampfung bei der Arbeitstemperatur einen Wasserverlust des Bades mit sich bringt, muß dafür gesorgt werden, daß entweder automatisch oder von Hand frisches, vorzugsweise destilliertes Wasser oder Kondenswasser nachgefüllt wird.
Um Wasserverluste zu vermeiden, ist der Behälter für die Badflüssigkeit vorzugsweise mit einem Deckel versehen.
Die Walzen oder Haspeln werden zweckmäßigerweise so angeordnet, daß sie zwecks Einziehens eines neuen Drahtes aus der Badflüssigkeit herausgenommen werden können.
Um die Benetzung der Drähte mit der Badflüssigkeit möglichst vollständig zu gestalten, sind die zylindrischen oder konischen Walzen oder Haspeln an ,ihrem Umfang mit vorzugsweise nach außen spitz zulaufenden Längsrillen oder in Abständen von einander in der Längsrichtung angeordneten Stäben beliebigen Querschnitts versehen.
Um ein allzulanges Verbleiben des das Bad verlassenden Drahtes im Wasserdampf zu vermeiden, was auf die Phosphatierung einen ungünstigen Einfluß hätte und eine Weißfärbung der Drähte bewirkte, läßt man diese eine mit einem Abzugsrohr versehene beheizte Röhre durchlaufen. Diese ist seitlich am Behälter für die Badflüssigkeit, unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angebracht und wird mit warmer Luft im Gegenstrom beschickt, die sodann unter Mitnahme von Wasserdampf durch das Abzugsrohr entweicht.
Der das Bad durch die beheizten Rohre in trockenem Zustand verlassende Draht kann entweder zu einem Bund gewunden oder direkt in die Drahtziehmaschine geleitet werden.
Die Vorrichtung zur chemisch-mechanischen Entzunderung der Drähte besteht darin, daß in der oben beschriebenen Vorrichtung noch ein Rollensystem zum Verbiegen der Drähte angeordnet ist, wodurch bewirkt wird, daß der durch die Wasserstoffbildung aufgelockerte Zunder leichter abspringt.
Vorzugsweise ist in dem Behälter zur Durchführung dieses Verfahrens eine unterhalb oder oberhalb des Flüssigkeitsspiegels endende; mit einem Loch zum Durchgang des Drahtes versehene schiefe Wand angeordnet, die zusammen mit einem konisch ausgebildeten Teil des Badbehälters zum Sammeln des abgesprungenen Zunders dient.
Die oberhalb des Flüssigkeitsspiegels endende Wand hat den Vorteil, daß die etwa in der Flüssigkeit schwebenden Zunderteilchen nicht in die andere Abteilung gelangen und so das Phosphatierungsbad abschwächen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben: Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung; Fig.2 stellt ebenfalls schematisch einen Längsschnitt durch eine andere Vorrichtung nach der Erfindung dar.
In einem bis zur Höhe 2 mit einer Badflüssigkeit gefüllten Behälter 1 sind zwei Walzen 3, 3' angeordnet, auf denen der von der losen Haspel 4 abrollende Walzdraht 5 hintereinander aufgerollt wird. Der Behälter 1 ist seitlich mit einem Rohr 7, durch das der Walzdraht 5 nach Verlassen des Bades läuft, versehen. Das Rohr 7 trägt ein Abzugsrohr 6 und wird mittels warmer Luft durch die Öffnung 8 gespeist. Hierbei wird der in der Röhre 7 befindliche Wasserdampf durch das Abzugsrohr 6 abgeführt.
In Fig. 2 ist in einem Behälter 9 für die Badflüssigkeit außer den Haspeln 15, 15' ein Rollensystem 13, 13', 13", 13"' angeordnet. Der Behälter 9 ist bis zur Höhe 11 mit einer oben beschriebenen Badflüssigkeit gefüllt. Ein von der losen Haspel 4 abrollender Walzdraht 12 wird in dem Rollensystem 13, 13', 13", 13"' nach drei Richtungen hin verbogen und vom Zundei befreit. Der abgesprungene Zunder 14 sammelt sich am Boden des Behälters 9 in dem Raum an, der durch eine mit einem Loch 16 zum Durchgang des Drahtes 12 versehene Scheidewand 10 und durch den konischen Teil des Behälters 9 gebildet wird. Der Zunder 14 kann durch eine in Fig.2 nicht dargestellte kontinuierliche oder nicht kontinuierliche Förderungsvorrichtung aus dem Bad entfernt werden. Der Draht 12 wird nach Verlassen des Rollensystems 13, 13', 13" und 13"' auf den zwei Haspeln 15, 15' aufgehaspelt und verläßt das Bad durch das Rohr 7. Beispiel 1 In einem mit Schlangenheizung versehenen Bottich wird ein Bad angesetzt, das in wäßriger Lösung 6'% Gesamtphosphorsäure, 0,3% Zinkphosphat und als Beschleunigungsmittel 0,311/o Natriumnitrit enthält. Das Bad wird auf 96° C gehalten und die gelockerten, auf einer waagrechten Stange aufgehängten Drahtbunde werden für 70 Sekunden ins Bad getaucht, sodann rasch aus demselben gezogen und an der Luft oder in einem Trockenschrank getrocknet. Beispiel 2 Das Bad enthält 51/o Gesamtphosphorsäure und 0,5'% Manganphosphat mit 0,1% Chromsäure als Beschleunigungsmittel. Dieses Bad wird in den Behälter gegeben, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Der Behälter enthält zwei zylindrische Haspeln mit einem Durchmesser von je 90 cm und einem Umfang von 2,83 m. Bei einer Temperatur der Badflüssigkeit von 96° C beträgt die Durchlaufgeschwindigkeit des Drahtes 2,5 m/Sek. Der 225 m lange Draht verbleibt 90 Sekunden im Bad und wird 40mal um jede Haspel aufgewunden. Der so behandelte phosphatierte Draht kann nach Verlassen des Bades ohne Schwierigkeiten gezogen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, daß dieses an Stelle des Beizens mit Schwefelsäure und Kälkens in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt werden kann. Hierdurch wird die gesamte Vorbehandlung der angelieferten Walzdrähte oder der sonstigen verzunderten Drähte einfacher und wirtschaftlicher. Außerdem wird auf den Drähten eine Phosphatschicht erzeugt, die genügend dick ist, um als Schmiermittelträger zu dienen, die aber nicht stark genug ist, um ein Schreien in den Ziehsteinen und einen erhöhten Verschleiß derselben hervorzurufen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der erhöhten Hygiene der Arbeitsbedingungen, da an Stelle der Schwefelsäurebäder phosphatische Bäder gesetzt werden, deren Inhalt vielgeringer und deren Lebensdauer praktisch unbegrenzt ist, so daß sie nur äußerst selten entleert werden müssen. Die Entleerung der Schwefelsäurebäder in die Flüsse macht diese für das menschliche Baden und für den Fischbestand ungeeignet.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Kürze der Tauchdauer, die das Badvolumen auf ein Minimum herabsetzt und eine bedeutende Raumersparnis mit sich bringt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Vorbehandlung von Drähten zum Zwecke des Ziehens durch Entzundern und Auftragen einer Phosphatschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die verzunderten Drähte in einem einzigen Bad, enthaltend in wäßriger Lösung 2 bis 7 Gewichtsprozent Gesamtphosphorsäure, 0,2 bis 1,1 Gewichtsprozent Phosphat, wie Zink-oder Manganphosphat, und 0,1 bis 1,0 Gewichtsprozent eines bekannten Beschleunigungsmittels, wie Zinknitrat, Chromsäure oder Natriumnitrit, bei üblichen Temperaturen von 20 bis 99° C gebeizt und gleichzeitig phosphatiert werden, wobei die so behandelten Drähte unmittelbar nach dem Verlassen des Bades ohne zu spülen in bekannter Weise getrocknet werden, worauf sie gegebenenfalls in üblicher Weise mit Schmiermitteln, wie Ölen, Fetten, Seifen od. dgl., behandelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phosphatierungsbad auf einer Temperatur von 70 bis 99° C, vorzugsweise 96 bis 99° C, gehalten wird.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es kontinuierlich durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte während des Beiz-und Phosphatierungsvorganges auch noch zusätzlich mechanisch entzundert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Entzunderung durch im Beizbad angeordnete Rollen oder Walzen vorgenommen wird, deren Achsen in einem Winkel vorzugsweise senkrecht zueinander angeordnet sind, und der Draht derart über die Rollen geleitet wird, daß sich die Biegerichtung auf jeder Rolle oder Walze ändert.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem vorzugsweise mit einem Deckel versehenen Behälter (1) für die Badflüssigkeit ein oder mehrere zweckmäßig herausnehmbare Walzen oder Haspeln (3) hintereinander angebracht sind, auf denen ein über eine lose Haspel (4) abrollender Draht (5) aufgerollt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen oder Haspeln an ihrem Umfang vorzugsweise nach außen spitz zulaufende Längsrillen oder in Abständen voneinander in der Längsrichtung angeordnete Stäbe beliebigen Querschnitts tragen. B.
Vorrichtung nach Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich am Behälter für die Badflüssigkeit, unterhalb des Flüssigkeitsspiegels, eine beheizte Röhre (7) mit Abzugsrohr (6) angebracht ist, durch die der Draht nach Verlassen des Bades läuft.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorrichtung nach Ansprüchen 6 bis 8 ein Rollensystem (13, 13', 13", 13"') zusätzlich zur chemischen eine mechanische Entzunderung der Drähte angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine unterhalb oder oberhalb des Flüssigkeitsspiegels endende, mit einem Loch zum Durchgang des Drahtes versehene Scheidewand (10) angeordnet ist, die zusammen mit dem konischen Teil eines Badbehälters (9) zum Sammeln des abgesprungenen Zunders dient.
11. Vorrichtung nach Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine bekannte Förderungseinrichtung zur Entfernung des angesammelten Zunders aus dem Bad angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 659124, 660 436, 673 405; W.Machu, »Die Phosphatierung«, 1950, S.259, 260.