DE1602260A1 - Verfahren zur Herstellung eines mit einem pulverfoermigen Material gefuellten nahtlosen Rohrdrahts - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines mit einem pulverfoermigen Material gefuellten nahtlosen RohrdrahtsInfo
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Description
Elektrodenfabrik Oerlikon BlStrle AG Zürich
Terfahren zur Herstellung eines mit einem pulverföriaigen
Material gefüllten nahtlosen Eohrarahts, '
Me -yorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, zur Her-*
stellung eines sehr langen, vprgugsweiae mindestens 30 m
langenj- einen Metallmantel aufweisenden und mit einem
suöörataengepressten pulverförmigen Material gefüllten nahtlosen RöhrdrahtB-, dessen Aussendurohmesser und Wandstärke
vorgegeben sind.
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Die Herstellung eines sehr langen, rohrförmigen, mit einem
verdichteten puiverförmigen Material gefüllten Drahts ist
eine "bekannte Aufgabenstellung. Dabei ist die Herstellung
LiBiso schwieriger, je kleiner der geforderte Durchmesser und
je grosser die notwendige länge eines solchen Drahtes sind*
Solche Verfahren wurden insbesondere für die Herstellung von
Sohweissdraht entwickelt, weshalb die vorliebende Erfindung
auch am Beispiel eines Schweissdrahts erläutert wird, ohne darum auf Schweissdrähte beschränkt zu sein.
Bei einem bekannten Verfahren wird ein Blechband in einem
ersten Arbeitsgang su einer U-förmigen Hinne verformt und in
einem zweiten Arbeitsgang die Hinne mit einem geeigneten, puiverförmigen Material gefüllt und in mindestens einem
weiteren Arbeitsgang werden die Bänder der U-förmigen Rinne bis zur gegenseitigen Berührung längs ihrer Kanten zusammengebogen,
um eine ummantelung für das pulverförmige Material zu bilden. Der auf diese Weise hergestellte, rohrförmige ,
gefüllte Draht kann dann durch eine oder mehrere Ziehdüsen gezogen werden, wobei bei praktisch gleichbleibender Wandstärke
der Ummantelung der Querschnitt des Drahts verdichtet wird.
Nach diesem Verfahren hergestellte Drähte weisen verschiedene
Nachteile auf, deren Ursache prajctiscii immer in der mangelnden
Verbindung der beiden Ränder der Ummantelung liegt« Di© zusammegebogenen
Ränder öffnen sich nämlich "bei jeder Verformung
des Drahtes, sogar beim Aufroilen auf eine Spüle i
relativ kleinen Durchmessers, wobei mindestens ein !eil des
puiverförmigen Materials verlorengeht und das vorherbestimmte
Verhältnis von Ummantelungsmaterial zu Füllmaterial, gestört
ist. Weiter schütze ©ine zuBammengebogenö Ummantelung das eingeschlossene
Material nur ungenügend gegen 'feuchtigkeit und
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den Kontakt mit der äusseren Atmosphäre, was besonders naeh«
teilig ist, wenn das eingefüllte Material hygroskxrpisch oder
beispielsweise leicht^oxydierbar ist. Weiter ist für solche
Rohrdrähte keine nasse Oberflächenbehandlung möglich, und ein
eventuelles Spannungsfreiglühen nach dem Ziehen des Drahtes
kann nur unter Beachtung strenger Vor sieht smaßsiiahiaen und
grossem technischen Aufwand ausgeführt v/erden-.
Es ist darum auch schon versucht worden, diese Hachteile ·
durch eine Falzverbindung der beiden Ränder und anschliessendes
Ziehen des gefalzten Rohrdrahtes zu beheben/ Dieses Verfahren
kann jedoch nur für relativ dünne Blechbander verwendet werden,
und die praktische Erfahrung hat gezeigt, dass auch eine Falzverbindung
teeine Gewähr gegen das Aufplatzen des Drahtes
bietet und weder luft- noch feuchtigkeitsdicht ist, obwohl
für ^as Falzen eine komplizeirte Fabrikationseinrichtung
erforderlich ist*
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die geschilderten
Nachteile zu beheben«
Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,,
dass ein nahtloses oder geschweisötes Bohr bewegungsschlüssig
auf einen Kern aufgewickelt und der Kern mit dem auf gewickelten
roEr unter gleichzeitigem Rütteln durch ein offenes Ende
des Rohrs mit. einer vorherbestimmten Menge des pulverföriaigen
Materials gefüllt und das pulverförmige Material durch das
Rütteln auf die Dichte des Stampfvolumens verdichtet wird,
und das gefüllte Rohr zum weiteren Verdichten äes;'"pulverfönaigen
Materials unter gleichseitiger Verkleinerung seines
AussendurchiaeBir-ers und bei -praktisch gleichbleibender Waiidßtürke
und seiners- luissendurciimessers unter Ausnutzung der
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Ί %
Λ 1
vorher durch Verdichten erreichten Druckfestigkeit fler Füllung»
durch mindestens eine Ziehdüse gezogen wird» jf ·
Auf diese Weise ist es möglich, das Rohr gleiohmässig mit dem
pulverförmigen Material zu füllen, und daraus einen Eohrdraat mit
gleichmäesiger Wandstärke und wählbarem Quersohnitteverhöltnie von
Wand zu umfasster Innenfläohe und damit auch wählbarem Volumen«
verhältnis von Wandmaterial zu auf mindestens Stampfvolumen ver dichtetes pulverförmiges Material herzustellen. Die vollkommen ge- "
schlossene Oberfläche ermöglicht beliebig lange Lagerzeiten dee
fertigen Rohrdrahtes ohne besondere VorrichtsmaBenahmen auoh bei
einem hygroskopischen Füllpulver und sogar eine nasse OberÄäohenbehandlung, beispielsweise zum Auftragen einer korrosionshemmenden
oder einer elektrisch gut leitenden metallischen Oberflächenschicht.
Weiter ist es möglich, den Rohrdraht zwischen einzelnen Ziehvor- "
gangen spannungsfrei zu glühen, ohne dafür besondere Vorrichtungen
zu verwenden«
Schliesslich können so hergestellte Rohrdrähte stark verformt
werden, ohne dass darum das Mantelrohr aufreisst oder briaht·
Einer der wichtigsten Vorteile des neuen Verfahrens 1st die
Möglichkeit, Rohrdrähte mit praktisch beliebigem Verhältnis von
Wandstärke zum Durchmesser herzustellen, was bei den beschriebenen
bisher bekannten ummantelten Drähten natürlich nicht mtJglioh ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren soll nun mit Hilfe der Figur am
Beispiel der Herstellung eines Scliweissdrahts erläutert werden. ■ ·
Die Figur zeigt ■ srjhematisch die wichtigsten Arbeitsgänge bei der
Herstellung eines Schweissdrahtes.
^iIr die elektrische Mchtbogenschv/eissung geeignete gefüllte
Sohweisadrähte enthalten einen me ißt aus gewöhnlichem Eisen Irestehenden
Mantel und eins ."Füllung aus einem iSchweiaspulver., Diese
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füllung kann unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen,
"beispielsweise Desoxydations-* and liegierungsstoffe, Schlackenbildner·
und auch Eisenfüllstoffe. Der Aussendurchmesser der gebräuchlichen
.-Schweissdrähte liegt zwischen 1-4 mm.
Bei der Herstellung eines Sehweissdrahts ist zu beachten, dass
die Qualität einer Schweissung unter anderem durch das Verhältnis
von Eisen aunt SclweisspulYer laeßtimmt ist» Dieses Verhältnis kann,
wenn eine bestimmte Dichte für das SchweisspulTrer augrunde gelegt
v/ird, durch ein entsprechend ausgewähltes Verhältnis der
Volumen bzw» der Querschnittsflachen--der Eisenumjnantelung.zur
Pulverfüllung-enthalten werden.
Weiter ist zu. beachten, ,dass die Wandstärke eines Söhv/eissdrahts
möglichst diinn sein sollP um eine höhere Abschmelzleistung-zu
erzielen,
I3m besonders den zuerst genannten Gesichtspunkt zu berück- .
sichtigfen? kann nach -zwei-unterschiedlichen"Verfahren gearbeitet
werden. Es ist möglich,■ Sohweissdrähte hersustellen, ctie bei
untersch-iedlichen. Ausseildurchmessern unterschiedliche Wandstärken des Eisenmantels und ■ imer gleiche Zusammensetzung
des pulTerfÖrmigen Püllmat^rials aufweisen« Is ist aber auch
möglich, ■ Schweissdrähte mit unterschiedlichen -^ussendurchmessern
und mit praktisch gleichen Wändstärken der EisenuBmiantelung
herzustellen, deren pulverförmige lüllung zum Einhalten
eines optimalen Verhältnisses γοη Eisen zu Schweisspttlver
eine unterschiedliche Zusammensetzung- aufweist, was beispielsweise
"bei Schwöissdrähten mit verhältnismässig: grossem Aussendurchruesser
und geringer 'Wandstärke äuroll 2txsata von Eisenpulvei^ zur
pulverfb'riaigen"füllung-.erreicht werden kann.
Es war nun gefunden-.woröön, dass be_im Ziehen eines mit: einem
pulverförmigen Material gefüllten Hohrs -durch eine Ziehdüse
cladurch.bewirkte Verkleinerung des Aussendurchmessers ■_.-
JIJ
zuerst bei praktisch gleichbleibender Wandstärke der Innendurchmesser
des Rohrs verkleinert wird, d.h. eine Verdichtung des pulverförmigen Materials stattfindet. So bald eine bestimmte
Verdichtung- erreicht ist, wird beim v/eiteren Ziehen
bei-etwa konstanter Dichte des pulverförmigen Materials der
Aussendurchmesser des Rohrs praktisch proportional zur Wandstärke
verkleinert, Wenn nun die durch die beim Ziehen bewirkte
anfängliche Yolumenverminderung für ein bestimmtes pulverförmiges Material experimental bestimmt ist, lässt sich
lacht eine lormel ableiten, aus der das Anfangsverhältnis
vom Aussendurchmesser zur Wandstärke des Auögangsrohrs erreicht
v/erden kann* Es genügt dann, ein beliebiges handelsübliches
Rohr auf dieses errechnete Anfaiigsverhältnis zu ziehen, und
dieses vorgezogene Rohr mit dem pulverförraigen Material bis
zur Stampfdichte zu füllen und das gefüllte Rohr bis auf den
gewünschten Enddurchmesser herunter zu ziehen. Bei bekannter länge des vorgezogenen Rohrs und bekannten Stampfvolumen des
einzufüllenden pulverförmigen Materials, kann auch die Menge dieses Materials vorher bestimmt werden.
Zur Herstellung eines gefüllten Schweissdrahts nach dem erfindungsgemässen Verfahren wurde als Ausgangsmaterial ein
geschweisstes Eisenrohr von 12 mm Durchmesser und mit einer Wandstärke von 1,8 mm versendet. Solche Rohre sind in Längen
bis zu 500 m handelsüblich. Von einem solchen Rohr wurde
zuerst ein Stück von etwa 50 m abgetrennt und dessen Inneres mechanisch von Schweissrückständen gereinigt, indem Stahlschrot
mit Pressluft-durch das Rohr getrieben wurde. Danach wurde das
Rohr mit Irichlor gespühlt um evtl. Fett- und Oelreste zu;entfernen
und schliesslich mit Druckluft von 100 atu auf Dichtigkeit
geprüft. Undichte Rohre brechen auf, wenn sie mit der pulverförmigen füllung durch die Ziehdüsen gezogen werden. ·
Das so vorbereitete Rohr wurde dann geglüht, um die Längssohweissnaht
zu entspannen.
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Nach dieser Vorbereitung wurde der AusBendurclimeBaer des
Eiaenrohrs (10) bei praktiscli gleichbleibender Wandstärke in
einer ersten Ziehdüse (11) so weit verringert, dass^ das Verhältnis vom Aussendurchmesser zu Wandstärke dem errechneten
Anfangsverhältnis entsprach* Basu wurde das Rohr auf einer
Troimnel (12) befestigt und beim Aufwickeln auf diese rotierend
angetriebenen Trommel, durch die vorgeschaltete Ziehdüse gezogen.
Die für das Ziehen durch die Ziehdüse aufzuwendende
Kraft bewirkt zugleich, dass das Rohr bewegungsschlüssig a.uf die Trommel aufgewickelt wurde._Die Trommel mit dem aufgewickelten
Rohr wurde dann mit senkrechter Trommelachse auf .einen Rütteltisch (13.) aufgesetzt, dessen horizontale Platte
(14) um eine senkrechte Achse(15) rüttelt. Danach wurde ein
freies Ende (16) des aufgewickelten Rohrs (10) über den .oberen
Trommelrand (17)nach oben gebogen und über einen flexiblen
Schlauch (18) mit einem Behälter (19) verbunden. In dem Behälter befand sich ein pulverförmiges Füllmaterial (21), dessen Menge
und Zusammensetzung entsprechend den obigen Ausführungen vorherbestimmt war,
Iteβ pulverförmige Material enthielt, wie bereits weiter oben
angegeben ist, Desöxidatlons- und iegierungsBtoffe, Schlackenbildner und Eisenfüllstoff. Diese Bestandteile wurden-auf- eine
Korngrösöe von etwa 0,3 ™a gesiebt and doBiert und anschliessend
trocken, gemischt. Wenn die einzelnen Komponenten der pulvermlsohung
stark unterschiedliche Dichten aufweisen ist es vorteilhaft#
diese unter Zugabe eines Bindemittels, im einfachsteri
Falle V/asserglas, zu gröiaseren Teilchen zju agglomerieasn.
Das Bindemittel wird anschliessend im Ofen getrocknet-und die
• agglomerierten Teilchen wieder gesiebt, wobei die Teilchengrösse
nicht grosser als Qt7 wm ist. lisch der Bestimmung des
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Stampfgewiehts des bo vorbereiteten Füllpulvers, kann dann aus t,
den für den gewünschten Schweissdraht vorgegebenen Abmessungen '■ und den Abmessungen des wie oben beschrieben vorgezogenen
Eisenrohrs, die zur Herstellung des Schweissdrahts notwendige
Menge des Füj^lpulvers leicht errechnet werden.
Das Rütteln des auf die Trommel aufgewickelten Drahts wurde .
solange fortgesetzt, bis das gesamte Füllpulver in das Rohr eingerüttelt war. Zum Einrütteln von 50 kg Füllpulver
in ein Rohr mit einem Innendurchmesser von 7 mm wurden dafür 3 Std. benötigt« Die Dichte des Füllpulvers im Rohr entsprach
dann der Stampfdichte des Pulvers«
Das mit dem pulverförmigen Material gefüllte Rohr wurde anschllessend
in an sich bekannter Weise durch mehrere Ziehdüsen (25,26) gezogen, um seinen Aussendurchmesser und seine Wandstärke
auf die gewünschten Endwerte hinunterzuziehen» Zum Entspannen des verformten. Metalle-wurde das gefüllte Rohr
einmal zwischengeglüht, wozu das nach einem Ziehvorgang auf eine Trommel gewickelte Rohr mitsamt dieser Trommel in einen
Glühofen eingesetzt wurde.
Fach dem letzten Ziehvorgang wurde der bereits seine endgültigen
Abmessungen aufweisende Schweissdraht noch durch ein chemisches Reinigungsbad (30) geführt, um die Reste der beim Glühen auftretenden
Oxidation und das beim Ziehen verwendete Schmiermittel von der Oberfläche zu entfernen. Dar gereinigte Schweissdraht
wurde dann in einem weiteren Bad (31) galvanisch verkupfert
und schliesslich auf eine Rolle (32) aufgewickelt, von
der später-das. gewünschten Mengen abgetrennt werden können.
Es versteht sich, dass die beschriebenen wichtigsten Arbeitsvorgänge
des Verfahrens in vieler Hinsicht abgewandelt oder
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ergänzt werden können« Beispielsweise kann zur Verbesserung
äes bewegungsschlüssigen Aufwiekelns des vorgezogenen leeren
Rohrs auf die Trommel zwischen die Ziehdüse und die Trommel
noch eine Bremse vorgesehen sein, die die Vorspannung des aufzuwickelnden
^ohrs erhöht. Es ist auch möglich, die bewegungsschlüssige
Verbindung von Hohr und Trommel durch versdüLebbare
Seitenwände der trommel zu verbessern, wobei die verschiebbaren
Seitenwände, nachdem das Iieerrohr auf die Trommel aufgewickelt ist, durch weitere Einrichtungen zusammengepresst
werden* Es ist auch nicht notwendig,, zum Zwischenglühen das
aufgewickelte Rohr mitsamt einer Trommel in einen Glühofen
zu bringen, sondern das Zwischenglühen kann auch erfolgen
indem der Rohrdraht durch einen zwischen zwei Ziehdüsen angeordneten Ofen geführt wird.
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Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung eines sehr langen, vorzugsweise
mindestens 30 m langen, einen Metallmantel aufweisenden
und mit einem zusammengepressten pulverförmiger! Material gefüllten
nahtlosen ^ohrdrahtes, dessen Aussendurehmesser und
Wandstärke vorgegeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein nahtloses oder geschweisstes ^ohr bewegungsschlüssig auf einen
Kern aufgewickelt und der Kern mit dem aufgewickelten Rohr unter gleichseitigem %tteln durch ein offenes Ende des
Rohres mit einer vorherbestimmten Menge des pulverförmigen
Materials gefüllt und das pulverförmige Material durch das Rütteln auf die Dichte des Stampfvolumens verdichtet wird*
und das gefüllte Rohr zum weiteren Verdichten des pulverförmigen
Materials unter gleichzeitiger Verkleinerung seines Aussendurehmessers und bei praktisch gleichbleibender
Wandstärke, und zur anschliessenden proportionalen Verkleinerung seiner Wandstärke und seine« Aussendurchmessers
unter Ausnutzung der vorher durch Verdichten erreichten Druckfestigkeit der füllung durch mindestens eine Ziehdüse
gezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das als Ausgangsmaterial verwendete nahtlose oder geschweisste
Rohr zum Erreichen des durch die vorgegebenen Abmessungen
des herzustellenden Rohrdrahts bestimmten Verhältnisses von Aussendurchmesser au Wandstärke vor dem Mllen auf das bestimmte Verhältnis gezogen wird* /
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
auf den Kern gewickelte Rohr bei praktisch senkrecht stehender Wicklungsachse in einer, quer zur Wicklungsachse
liegenden Bewegungsebene gerüttelt wird.
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. 4«. Verfahren nach Ans[jrucli 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Pulverkörner des pulverförmigen Materials nicht grosser
als die Wandstärke Ades fertigen Rohrdrahts sind. ·
5* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass "bei
Verwendung von Mischungen von Pulvern unterschiedlicher
Dichte diese Pulver zum Vermeiden des Entmischens im Verlaufe
des Verfahrens mit Hilfe von Bindemitteln zu Teilchen, die
nicht grosser als die doppelte Wandstärke des fertigen .^ohrdrahts
sind, agglomeriert werdenβ
6. Verfahren nach Anpsruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
gefüllte Rohrdraht elektrochemisch oberflächenbehandelti
vorzugsweise mit einem Metall elektroplattiert wird« ·
Für Elektrodenfabrik Oerlikon
Bührle AG
der Vertreter:
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Le e rs e it e
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