DE2208270A1 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Verarbeiten von Nichteisenmetallen in einem aufeinanderfolgend ablaufenden Vorgang - Google Patents

Description

Western Electric Company Inc.

195 Broadway

New York, N. Y. 10007 / USA A 32 851

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Verarbeiten von Nichteisenmetallen in einem aufeinanderfolgend ablaufenden Vorgang

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten von Nichteisenmetallen, insbesondere solchen aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und Aluminiumlegierungen, in einem kontinui rlichen Betriebsvorgang unter Anwendung einer Heihe von Baueinheiten in einem für aufeinanderfolgenden Betrieb ausgelegten gesteuerten System.

Aluminium ist ein verhältnismäßig guter Elektrizitätsleiter und vermag Kupfer bei vielen Anwendungsfällen in Verbindung mit der Übertragung elektrischer Energie zu ergänzen. Allgemein ist man der Ansicht, daß der Vorrat an Aluminium weit verbreitet und praktisch unerschöpflich ist, wogegen die Kupferreserven sowohl örtlich konzentriert als auch beschrankt sind. Aluminium ist demgemäß weniger teuer, leichter verfügbar und geringeren Preisschwankungen als Kupfer unterworfen.

Obgleich die Leitfähigkeit von Aluminium pro QuerscLuittsflächeneinheit geringer als diejenige von Kupfer ist, beträgt die Leit-

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fähigkeit pro Gewichtseinheit etwa das Doppelte derjenigen von Kupfer. Da eine etwas dickere Isolation auf einer Aluminiumleitung erforderlich ist, um die gewünschte Betriebskapazitätscharakteristik bei den schließlich hergestellten Fernmeldekabeln zu erzielen und die größere erforderliche Materialmenge für äquivalente Leitungsabmessungen zu kompensieren (Aluminium erfordert einen um Bwei Einheiten größeren Querschnitt als eine äquivalente Kupferleitung), müssen Plastikextruder größer als die üblichen Isolierleitungsextruder sein, welche in anderen aufeinanderfolgend arbeitenden Drahtzieh- und Isolier-Fertigungsgruppen installiert sind. Auch bedingt die zusätzliche erforderliche Isolierüberdeckung eine wirksamere Kühlung zur Verhinderung übermäßig langer kühlender Leitungen.

Da eine Aluminiumleitung allgemein weicher als die äquivalente Kupferleitung ist, müssen hinsichtlich einer aufeinanderfolgend arbeitenden Fertigungsgruppe v/eitere Überlegungen angestellt werden. Beispielsweise muß bei der Kühlung aufeinanderfolgender Abschnitte der isolierten Aluminiumleitung Sorge getragen v/erden, daß der auf die Leitung wirkende Zug reduziert wird, weil eine gesteigerte Empfindlichkeit in Bezug auf Drahtbruch und/ oder Drahtüberdehnung vorliegt. Das Verfahren zur Anwendung eines Kühlmediums zusammen mit dessen Strömung muß im Hinblick auf die Bewegungsrichtung der Leitung mit dem Effekt der Leitungsdehnung in Einklang gebracht werden. Auch benötigt die erforderliche zusätzliche Isolation eine wirksamere Kühlung zur Verhinderung übermäßig langer Kühlleitungen. Zusätzliche Vorkehrungen müssen bei der Überführung von einer vollen Kabeltrommel zu einer leeren Trommel oder Aufnahmetrommel getroffen werden, insbesonde« bei den hohen Leitungsgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 1520 m/min (25,4· m/sec), welchen man bei der Verarbeitung einer Aluminiumleitung gegenübersteht.

Bisher war die Anwendung von technisch reinem Aluminium mit der Spezifikation für elektrische Leitungen hinsichtlich elektrisch leitender Drähte durch verhältnismäßig schlechte

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mechanische Eigenschaften behindert. Schwierigkeiten bei der stetigen Herstellung von Draht mit wünschenswerter Härte, d.h. Draht mit einer hohen prozentualen Längung und einem hohen Ermüdungswiderstand in Verbindung mit ausreichend hoher Nachgiebigkeit und Zugfestigkeit»regten die Hersteller an, verschiedene Versuche zur Erzeugung von Aluminiumdraht mit gewünschten mechanischen Eigenschaften durchzuführen. Gewisse Substanzen, beispielsweise Silizium, Kupfer und Magnesium, wurden dem Aluminium zugegeben, um billige Legierungen herzustellen. Jedoch haben diese Legierungen allgemein verhältnismäßig geringe Leitfähigkeiten und sind demgemäß normalerweise nicht so günstig wie Kupfer. TJm in wirksamer Weise Aluminium zur wirtschaftlichen Erzeugung hochqualitativer elektrischer Leitungen zu verwenden, erscheint es notwendig, entweder Aluminium mit Leitungs-Spezifikation zu verwenden, welches eine Reinheit von zumindest 99,4-5 % Aluminium und eine daraus resultierende Leitfähigkeit von etwa 61 % von IACS aufweist, oder solche Aluminiumlegierungen wie beispielsweise Aluminium/Eisen/ Magnesium-Legierungen zu verwenden, welche verhältnismäßig hohe Leitfähigkeiten aufweisen.

Es wurden einige Versuche durchgeführt, verhältnismäßig gut leitendes Aluminium oder Aluminiumlegierungsdrähte mit gewünschten mechanischen Eigenschaften herzustellen. Beispielsweise wurde Aluminiumdraht (1) in auf niedriger Temperatur befindlichen Medien gezogen, (2) aus Stangen gezogen, die aus erwärmten Knüppeln bestanden, und (3) durch Erhitzen angelassen, und zwar vor sowie nach dem Ziehen auf den endgültigen Durchmesser. Jedoch wurde durch keinen dieser Vorgänge ein stetig erzeugter Aluminiumdraht mit verhältnismäßig hohem Ermüdungswiderstand und verhältnismäßig hoher prozentualer Längung zusätzlich zu hoher Nachgiebigkeit und hohen Zugfestigkeiten erzielt.

Versuche zur Isolierung eines unter Erhitzung angelassenen Drahtes waren nicht zufriedenstellend. Bei der Beurteilung des Drahtes verhinderten Schwierigkeiten hinsichtlich geringer Zug-

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festigkeit und Anhaften des Drahtes die Isolation von mehr als 50 Meter, bevor ein Drahtbruch in der Zuführstation auftrat.

In der USA-Patentschrift 2 931 891 ist eine Einrichtung zum Vorheizen eines reinen Leitungsdrahtes veranschaulicht, bevor der Draht in eine Extruderform weitergeführt wird. Es sind Einrichtungen in der Form eines Autotransformators vorgesehen, um einer Bedienungsperson die Regulierung des Autotransformators und damit die Regulierung der Leitungsspannung in einem Transformator zu ermöglichen. Dies ermöglicht die Zuführung von Draht in eine Extruderform bei einer ausreichenden Temperatur, um Feuchtigkeit zu entfernen und die Temperaturdifferenz zwischen dem Draht sowie der Beschichtung in der Form auf praktisch den Wert Null zu reduzieren, wobei eine richtige Vorheizung bei hohen Geschwindigkeiten von beispielsweise 10 m/sec ermöglicht wird.

Der Autotransformator bewirkt das Einsetzen eines variablen Widerstandes zwischen den Leitungsstrom und den Transformator, so daß die Spannung steuerbar ist. Der Draht bewegt sich innerhalb eines Geschwindigkeitsbereiches von 1 bis 10 m/sec und wird in dem Bereich von 93 - 204⁰C aufgeheizt, in Abhängigkeit von der aufzubringenden Beschichtung. Da der Strom von der Eingangsspannung abhängt, kann die Wärme durch den Autotransformator reguliert werden, welcher die Leitungsspannung zu dem Transformator einstellt.

Der bekannte Vorgang ist ähnlich demjenigen, wie er beim üblichen Anlassen von Kupfer angewendet wird, wobei ein abgestufter Transformator in Zusammenwirkung mit einem anderen Transformator verwendet wird, um einen Einstellbereich innerhalb jeder Stufe zu ermöglichen. Jedoch ergeben Einrichtungen dieser erwähnten Art keinen vollen Steuerbereich.

Beim üblichen Anlassen von Kupfer ergibt sich ein wirksamer Anlaßvorgang, wenn die Leitungsgeschwindigkeit bis auf etwa 80 % der abschließenden Geschwindigkeit ansteigt. Dies ist bei größeren Drahtquerschnitten annehmbar; wenn jedoch Kupferdraht

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von geringerem Querschnitt verwendet wird, kann ein Wärmesprung beim Übergang von handwarmem Draht auf weichen heißen Draht in einer solchen geringen Zeitspanne nicht mehr tolerierbar sein. Diese üblichen Einrichtungen sind nach dem Anlaufenlassen zwar annehmbar, können aber während des Startvorgangs selbst zu Schwierigkeiten führen.

Andere Probleme treten auf, wenn das übliche Anlassen mit Widerstand durchgeführt wird, wobei die Möglichkeit einer mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden kontinuierlichen Erzeugung von Aluminiumleitungskabel ausgeschlossen wird. Aluminiumoxid sammelt sich an den leitenden Rollen nach kurzen Laufzeiten und in solchem Ausmaß, daß eine Bogenbildung nicht mehr tolerierbar ist. Die Leitfähigkeit aischen den Rollen wurde vermindert, was zu weitgehenden Änderungen beim Anlassen führte. Diese und andere Schwierigkeiten ergeben sich aus einer Arbeit mit dem Titel "Design and Manufacture of Plastic Insulated Aluminum Conductor Telephone Cable" (Auslegung und Herstellung von mit Plastikmaterial isoliertem leitenden Telefonkabel v.v.s Aluminium) von F. W. Horn und W. E. Bleinberger beim fünfzehnten jährlichen Draht- und Kabelsymposium in Atlantic City, New Jersey vom 7.-9. Dezember 1966.

Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anlassen aufeinanderfolgender Teile einer Leitung in Litzenform zusammen mit einem aufeinanderfolgenden Drahtζiehvorgang in Verbindung mit einer automatischen Steuerung der Anlaßeinrichtung zur Konpensation von Systemvariablen.

Der Stand der Technik zeigt Möglichkeiten zum Anlassen in Litzenform sowie zur Steuerung der Anlaßvorganges. Beispielsweise ergibt sich aus der USA-Patentschrift 2 4-59 507 ein Induktionsheizverfahren, bei welchem ein Tank aus einer geeigneten Kühlflüssigkeit auf einer bestimmten Höhe zusammen mit zwei Rollen gehalten wird, von denen die eine vollständig in die Flüssigkeit und die andere lediglich teilweise untergetaucht ist, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um Draht auf zwei Schleifen rund um die Rollen zu führen. Die Rollen weisen

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konische Obeflachen auf, um die Windungen zusammen vorzuspannen und eine Kurzschluß-Sekundärwicklung zu bilden; der obere Längenabschnitt der Sekundärleitung zwischen den beiden Rollen besteht aus einer einzigen Drahtlänge. Ein Transformator dient zum Induzieren von Heizströmen in dem kurzgeschlossenen Sekundärwicklungsteil-, wobei der Draht über die Rollen verläuft, so daß der einzige Längenabschnitt sich von der teilweise untergetauchten Rolle zu der anderen Rolle bewegt, wobei während dieser Bewegung der Draht aufgeheizt und dann durch die Flüssigkeit in dem Tank gekühlt wird.

Gemäß der oben erwähnten Patentschrift ergibt sich auch die Möglichkeit eines Verlaufes des Drahtes in einer einzigen Schleife zwischen den beiden Rollen, wobei zwei Windungen um eine Rolle verlaufen; hierbei sind die Windungen übereinander angeordnet, um einen elektrischen/dazwischen zu schaffen. Jede Rolle ist mit einer eine konische Fläche aufweisenden Umfangsnut versehen, so daß die beiden Windungen seitlich gegen eine allgemein vertikale Fläche sowie in eine Anlage gegenüber dieser Fläche gleiten, um eine elektrisch leitende Beziehung aufrechtzuerhalten, wobei der Draht eine geschlossene sekundäre Leitungs- oder Schleifenstromkreisschaltung darstellt.

Wegen der Geometrie der Nut sind die Kräfte zwischen den Drähten und den Wandungen der Nut kritischer als zwischen den benachbarten Drähten in der Nut. Unter diesen Bedingungen wird es schwierig, einen elektrischen Kontakt zwischen Teilen der Drähte über einen bestimmten Abstand herzustellen. Die Möglichkeit zur Steuerung des elektrischen Kontaktes zwischen den Teilen der Drähte kann gesteigert werden, indem die Nut so. ausgelegt wird, daß die Kräfte zwischen den Drähten kritischer als diejenigen zwischen den Drähten und den Wandungen der Nut werden.

Die oben erwähnte Patentschrift zeigt in einem abgewandelten Ausführungsbeispiel eine Rolle nit einer extrem breiten Nut, so daß zwei Drähte von Rechteckquerschnitt in Übereinanderlage eine

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seitliche Auslenkung des abgehenden Drahtes bewirken, wenn dieser von der Rolle abgezogen wird.

Gemäß der angegebenen Patentschrift wird die Leitung so aufgereiht, daß ein Ablauf zwischen den Rollen zwei Leitungen umfaßt, während der teilweise eingetauchte Schenkel eine Leitung umfaßt. Der Strom wird daher in jeder Leitung in dem unteren Ablauf halbiert, mit dem Ergebnis, daß die Aufheizung des Drahtes reduziert wird.

Zusätzlich ist die konische Rolle ähnlich derjenigen einer Drahtaieh-Reibrolle, weil der Draht zu "wandern" beginnt. Dies ist nicht vollständig geeignet in Bezug auf die gegenwärtigen Forderungen, daß kein "Wandern" der Drähte erwünscht ist, sondern vielmehr eine unter Kraft erfolgende Überlappungsbeziehung aufrechterhalten werden soll..

Eine Aufgabe der Erfindung ist demgemäß die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Anlassen nicht eisenhaltigen litzenartigen Materials in der Weise, daß ein maximaler Heizwirkungsgrad mit optimalem vorgegebenen elektrischen Kontakt zwischen Teilen des Litzenmaterials erzielt wird.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Handhabung elektrisch leitenden Litzenmaterials ergibt sich auch aus der USA-Patentschrift 2 993 114 und umfaßt die Umhüllung der Teile des leitenden Litzenmaterials miteinander, um eine laufende Überhandschleife zu bilden und die Lage der laufende Schleife im wesentlichen ortsfest zu halten. Danach werden beide Teile des leitenden Litzenmaterials durch die Schleife in der gleichen Richtung bewegt, um eine übermäßige Reibung dazwischen und eine Abnützung des leitenden Litzenmaterials zu verhindern. Auf diese Weise rollen die beiden Teile des leitenden Litzenmaterials in Beziehung zueinander beim Ablaufen durch die laufende Schleife, wobei jeder Punkt an jedem Teil des leitenden Litzenmaterials einen Punkt an dem anderen Teil zu gewissen Zeitpunkten beruht, während ein Durchlauf durch die Schleife erfolgt. Dies bewirkt

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eine gleichförmige Verteilung jedes Stromes, welcher zwischen den Teilen des Litzenmaterials verläuft, wenn diese einander berühren, während ein Durchlauf durch die Schleife erfolgt. Feiner kann die Vorrichtung zum Aufbau und Aufrechterhalten elektrisch leitenden Litzenmaterials verwendet werden, um eine leitende Schleife des Litzenmaterials zu schließen, welche in einer induktiven Beziehung mit der Primärwicklung eines Transformators gehalten ist, und das Litzenmaterial als Ergebnis von dessen Widerstand gegenüber dem darin fließenden Strom aufzuheizen, der durch eire in der geschlossenen Schleife induzierte Sekundärspannung verursacht ist.

Gemäß der oben erwähnten Patentschrift induziert das Transformatorfeld einen Stromfluß in den aufeinanderfolgenden Teilen der die geschlossene Schleife bildenden Litze, welche elektrisch durch die laufende Schleife geschlossen wird. Die induzierte Spannung in aufeinanderfolgenden Teilen der sich stetig bewegenden Litze aus dem die Schleife bildenden elektrisch leitenden Material, wobei die Schleife in einer induktiven Beziehung zu den Primärwicklungen des Transformators gehalten wird, erzeugt einen Stromfluß, welcher die Litze als Ergebnis des Widerstandes des Litzenmaterials gegenüber dem darin flic.R^nden Strom aufheizt, der sich aus der induzierten Spannung ergibt.

Die auftretenden Probleme bei konischen Rollen sind in dem Artikel mit dem Titel "Some New Concepts in Wire Handling" (Einige neue Grundgedanken bei der Behandlung von Draht) von Harry C. Kitselman, veröffentlicht in "Wire and Wire Products", Oktober 1964, erläutert. Der axiale Gleitvorgang wird durch eine konische Trommelflache erleichtert, welche bewirkt, daß die axial gleitenden Rundungen graduell deren Angriff an der Trommelfläche lösen. Daraus folgt, daß ein gewisses Maß an Umfangsgleitvorgängen stattfinden muß, was zusammen mit dem axialen Gleitvorgang einen Verschleiß an den Rollen und dom Draht bedingt.

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Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten kann eine Rolle mit V-förmiger Nut verwendet werden, wie sie in der USA-Patentschrift 3 106 354 "beschrieben ist; hierbei wird eine Leitung rund um einen Bogen von beispielsweise 90° der Reibrolle, rund um eine leerlaufende Rolle und zurück in die Nut unter den schon darin befindlichen Draht gewickelt. Während des Überlappungsbogens wirkt der gesamte unter Spannung stehende Draht im Sinne einer Anpressung des unteren oder abgehenden Drahtes in feste und vollständige g]ßitfreie Anlage gegen die Seiten der schartenförmigen V-Nut. Je größer die Spannung in dem äußeren Bogen des Drahtes ist, desto größer ist die erzielte Zugwirkung durch die begrenzte innere Litze, was zum Drahtbruch vor dem Gleiten führt.

Die Einfügung einer Rolle, welche beispielsweise in der erwähnten Patentschrift beschrieben ist, kann eine Hilfe bei der Überwindung einiger solcher Schwierigkeiten beim Anlassen darstellen. Insbesondere kann die Anwendung einer solchen Rolle von Draht zu Draht wirkende Kräfte in der Nut bewirken, so daß diese gegenüber solchen dominieren, welche vom Draht zu der Nutwandung; wirksam sind, wodurch man eine größere Siaierungsmöglichkeit über die Teile der Drähte in elektrischer Anlage miteinander erhält. Dieses Merkmal der Gesamtentwicklung von Einrichtungen zur Erzeugung eines annehmbaren leitenden Aluminiumkabels wurde in einem Gespräch mit dem Titel "Aluminum Conductor Telephone Cable" vorgetragen und von Warren E. Bleinberger bei der Annual Wire Association Convention in St. Louis, Missouri vom 6. - 9· Oktober 1969 vorgelegt.

4 Bei der Entwicklung der Produktionsmöglichkeiten von Aluminiumleitungen ergab sich, daß ein aufeinanderfolgender Ziehvorgang, das Anlassen und die Zieheinrichtungen zur Erzeugung eines · Produktes mit gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Nachgiebigkeit und Zugfestigkeit in Verbindung mit der gewünschten Längung führen sollten. Eine solche Kombination von Betriebseinrichtungen erfordert eine ständige Steuerung zu? Vermeidung aufwendiger und umfangreicher Prozeßprüfungen sowie zur Reduzierung solcher Prüfungen auf eine billige routinemäßige Grundlage.

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Ein Typ einer solchen Steuerung bei einer Drahtheizanordnung ergibt sich aus der USA-Patentschrift 3 117 209, in welcher eine Vorheizeinrichtung für elektrisch leitenden Draht vor dessen Vorschub in eine Extruderform beschrieben ist; hierbei sind Einrichtungen zum Abschalten des Stromes vorgesehen, wenn der Draht angehalten werden sollte, um eine Überheizung zu vermeiden. Ein Trägheitsschalter ist mit einer Welle gekuppelt, auf welcher ein Rad angebracht ist. Der Schalter schaltet den Strom von eina?induktiv©Heizeinrichtung ab, wenn immer das Rad mit geringerer als vorgegebener Sicherheitsgeschwindigkeit gedreht wird.

Die erste Art von Prototyp-Einrichtungen, von denen einige bereits angwendet, in öffentlichen Gesprächen offenbart oder veröffentlicht wurden, verfolgen den Zweck einer Beseitigung der vorangehend erläuterten Schwierigkeiten. Diese umfassen einen aufeinanderfolgenden Drahtziehvorgang in einer Vielzahl von Durchläufen, das Anlassen von Litzenmaterial mittels Induktivitäts/ Widerstands-Verfahren und das Drahtziehen in einem einfachen Durchlauf. Diese Einrichtungen wurden verwendet, um eine begrenzte Menge an leitendem Aluminiumkabel für industrielle Zwecke zu erzeugen, wobei die experimentellen Arbeiten fortgesetzt wurden, um die Geräte zu verfeinern, Steuerungen für den stetigen automatischen Eetrieb zu entwickeln und eu Leitungen von geringerem Querschnitt zu gelangen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Verarbeitung von nichteisenhaltigem Draht und eisenhaltigen Drahterzeugnissen mit einer verhältnismäßig hohen prozentualen Längung und einem verhältnismäßig hohen Ermüdungswiderstand zusätzlich zu einer relativ hohen Streckgrenze' und Zugfestigkeit. Zusätzlich schafft die Erfindung kontinuierliche Verfahren und eine kontinuierlich arbeitende Vorrichtung zur Verarbeitung von Draht durch Regulienuqg der Geschwindigkeit, bei welcher der Draht gezogen wird, Regulierung der Anlaßtemperatur und Regulierung der Temperatur, bei welcher der Draht aufeinanderfolgend gezogen wird, um die physi-

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- 11 kaiischen Kennwerte des Drahtes zu verbessern.

Polglich wird erfindungsgemäß die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung angestrebt, um eine Leitung aus Nichteisenmetall zu ziehen, aufeinanderfolgende Abschnitte der Leitung anziiassen und den Durchmesser der aufeinanderfolgenden Abschnitte der Leitung weiter zu reduzieren, während automatisch die Temperatur des Anlassvorganges reguliert wird, um die Temperatur des Drahtes während, vor und nach dem weiteren Ziehen zu steuern, während auch die Temperatur eines Mediums reguliert wird, in welchem der Draht weiter gezogen wird«

Ein Verfahren zur Verarbeitung einer unbegrenzten Länge aus Nichteisenmetall kann erfindungsgemäß folgende Verfahrensschritte umfassen: Vorschub aufeinanderfolgender Teile einer unbegrenzten Länge des Metalls, Erwärmung der vorgeschobenen aufeinanderfolgenden Längenabschnitte des Metalls, um die vorrückenden aufeinanderfolgenden Teile des Materials anzulassen, und nachfolgende Reduzierung der Querschnittsfläche der vorrückenden aufeinanderfolgenden Materialteile, während die Beheizung des metallischen Materials gesteuert und die Wärme von den vorrückenden aufeinanderfolgenden Teilen des Materials übergeben wird, um eine ausreichende Restwärme in Nachfolge zu dem Anlaßvorgang in aufeinanderfolgenden Teilen des Materials zu erhalten und die Temperatur des aufeinanderfolgenden Materialteils aufrechtzuerhalten, welches im Querschnitt reduziert ist, zumindest hinsichtlich der Beanspruchungs-Rekristallisationstemperatur, wobei die Temperatur aufeinanderfolgender Materialteile reduziert wird, um eine unbegrenzte Länge des Materials mit einem verhältnismäßig hohen prozentualen Längungsgrad und einem verhältnismäßig hohen Ermüdungswiderstand zusätzlich zu einer wesentlich hohen Ausbeute und Zugfestigkeit zu erhalten.

Eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines unbegrenzten Längenabschnittes aus Metall nach der Erfindung kann folgende Elemente umfassen: Einrichtungen zum Vorschub aufeinanderfolgender Teile

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einer unbegrenzten Länge aus Nichteisenmetall, Einrichtungen zur Beheizung der vorlaufenden aufeinanderfolgenden Längenteile des metallischen Materials zum Anlassen der vorgeschobenen aufeinanderfolgenden Materialteile und Einrichtungen zum aufeinanderügenden Reduzieren der Querschnittsfläche der vorlaufenden aufeinanderfolgenden Materialteile mit einer Steuerungsmöglichkeit über die Beheizung des metallischen Materials und die von den vorlaufenden aufeinanderfolgenden Materialteilen übertragene Wärme, um eine ausreichende Restwärme aufrechtzuerhalten, welche während des Anlaßvorganges in den aufeinanderfolgenden Materialteilen induziert wurde, und um die Temperatur der aufeinanderfolgenden Materialteile aufrechtzuerhalten, welche im Querschnitt reduziert wurden, zumindest hinsichtlich der Spannungs-Rekristallisationstemperatur aufeinanderfolgender Teile des im Querschnitt reduzierten Materials,zur Erzielung eines unbegrenzten Längenabschnittes aus Material mit einem verhältnismäßig hohen prozentualen Längungsgrad und einem verhältnismäßig hohen Ermüdungswiderstand zusätzlich zu im wesentlichen hoher Streckgrenze uad Zugfestigkeit.

Aluminiumdrahterzeugnisse, welche erfindungsgemäß hergestellt wurden, besitzen einen verhältnismäßig hohen Ermüdungswiderstand zusätzlich zu einer im wesentlichen hohen Streckgrenee und Zugfestigkeit, wobei eine hohe prozentuale Längung erzielt wird.

Die Erfindung schafft also ein Verfahren und eine Vorrichtung, wobei Aluminium- oder Aluminiumlegierungsdraht mit einem verhältnismäßig hohen prozentualen Längungsgrad und einem verhältnismäßig hohen Ermüdungswiderstand zusätzlich zu einer wesentlich hohen Streckgrenze und Zugfestigkeit in einem stetigen, automatisch gesteuerten Prozeß herstellbar ist. Das Verfahren umfaßt die Kaltverarbeitung des Drahtes durch anfängliches Zidien des Drahtes auf einen Durchmesser nahe dem Enddurchmesser und Reinigung des Drahtes in einc-m Lösungsmittel. Danach wird der Draht litzenmäßig angelassen, wobei ein Niederfrequenz-Induktionsanlaßgerät mit Vorkehrungen zur Regulierung der Anlaß-

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temperatur verwendet wird, um den Anlaßvorgang durch Kompensation von Störfaktoren, beispielsweise Änderungen der Leitungs-

, . präzise zu steuern, -.,...,, . . geschwindigkeit,/wonach der Draht m einer besonders gesteuerten Umgebung gezogen wird, während automatisch der Litzenanlaßvorgang und der Wärmeverlust zwischen dem Litzenaiaßvorgang und der besonders gesteuerten Umgebung automatisch gesteuert werden, um die Temperatur des Drahtes, welcher in die besonders gesteuerte Umgebung vorgeschoben wird, oberhalb der Belastungs-Rekristallisationstemperatur des Drahtes zu halten. Danach wird der Draht erneut in einem Lösungsmittel gereinigt, worauf die Isolation, auf den Draht extrudiert und Spannungen in dem Draht durch Zurückbiegung desselben verteilt werden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von aus Nichteisenmaterial bestehenden isolierenden Leitungen, insbesondere zur Erzeugung isolierender Aluminium- und Aluminiumlegierungsleitungen mit sehr guten physikalischen Kennwerten, in Seitenansicht,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß zu verwendenden Anlaßeinrichtung, einer vereinigten Sammler- und Synchronisiersteuerung sowie einem Drahtziehteil, welche jeweils in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 enthalten sind, in vergrößerter Seitenansicht sowie teilweise aufgebrochener Darstellung,

Fig. 3 die Vorrichtung gemäß Fig. 2 in Draufsicht, wobei Teile aufgebrochen sind,

Fig. 4- gewisse physikalische Kennwerte von Aluminiumdraht bei Erzeugung nach einem bekannten Verfahren, in Schaubilddarstellung,

Fig. 5 gewisse physikalische Kennwerte erfindungsgemäß hergo-

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stellter Aluminiumleitungen in Schaubilddarstollung,

Fig. 6 eine Einrichtung zur ständigen Steuerung der Erwärmung des Drahtes in Blockschaltbilddarstellung,

Fig. 7 eine Kühlungsanordnung ζν.τ Anwendung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zwecks angemessener lung der verhältnismäBig gesteigerten Ilongo der auf Aluminium- und Aluminiumlegierungsleitungen extrudierten Isolation zur Reduzierung der darauf wirkenden Spannung.

Gemäß Fig. 1 wird ein Draht 21 aus Nichteisenmetall, insbesondere aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und Aluminiumlegierungen, mit aufeinanderfolgenden Teilen aufeinanderfolgend durch einzelne Einheiten einer Aluminiumdraht-Herstellungsvorrichtung 22 verarbeitet, um kontinuierlich eine isolierte Leitung 23 zu erzeugen, deren leitender Teil aus Nichteisenmetall, insbesondere aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und Aluminiumlegierungen, besteht.

Der Draht 21 und die isolierte Leitung 23 können nachfolgend als Aluminiumdraht bzw. isolierte Aluminiumleitung bezeichnet werden.

Der Aluminiumdraht 21, welcher beispielsweise durch Herunterziehen einer EC-H12-Temperstange auf einen F-Temperdraht von 2,6 oder 3»2 mm Dicke erhalten wird, gelangt von einem Vorrat 24 durch eine übliche Vielform-Drahtziehmaschine 26, wo der Draht 21 einige Reduzierungen im Durchmesser erfahrt und in einem stark gedehnten Zustand mit einem darauf befindlichen (nicht gezeigten) Film r.us einer Drahtziehverbindung austritt. Der Draht 21 wird dann von dem Film in einem ersten Lösungsmittelbad 27 gereinigt, welches ein Lösungsmittel, beispielsweise Trichlorotrifluoroäthan (Freon TF) enthält, wonach ein litzenmäßiges Anlassen durch eine Induktionsanlaßeinrichtung erfolgt. Nach dem Anlassen wird der Draht 21 durch einen Sammler 29 geleitet, welcher Jegliche Steigerung oder Abnahme der

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Drahtlänge zwischen der Anlaßeinrichtung und den Geräten in Laufrichtung hinter der AnIaßeinrichtung ausgleicht. Der Draht 21 wird auf den endgültigen gewünschten Durchmesser in einer Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 in einem zirkulierenden Bad aus Schmieröl 32, beispielsweise Cindol 625, gezogen (Fig. 2), welches auf einer gesteuerten Temperatur gehalten werden kann. Jegliches öl 32, welches auf dem Draht durch die Drahtziehmaschine 31 abgesetzt wurde, wird danachdurdiein zweites Lösungsmittelbad 33 entfernt, welches ein Lösungsmittel enthält, beispielsweise Freon-TF.

Ein üblicher Extruder 34 extrudiert (nicht gzeigtes) Isolationsmaterial, beispielsweise Polyäthylen, oder gedehntes Isolationsmaterial, beispielsweise Polypropylen, auf den Draht 21, um die isolierte Aluminiumleitung 23 zu bilden. Die isolierte Leitung 23 verläuft danach durch Wasser in einem Rohr 35, um die Verfestigung der Isolierung zu steuern. Nachfolgend werden aufeinanderfolgende Teile der isolierten Leitung 23 durch einen Kapazitätsüberwacher 35 (Fig. 7) vorgeschoben, bevor die isolierte Leitung durch eine mit hoher Geschwindigkeit laufende Aufnahmeeinrichtung 37 aufgenommen wird. Eine übliche Zugreibrolle 38 zieht die isolierte Leitung 23 durch den Extruder 34 und erhält eine Spannung an dem Teil des Drahtes 21 aufrecht, welcher durch die einen einzelnen Durchlauf aufweisende Drahtziehmaschine 31 verläuft.

Der Kapazitätsüberwacher 36 ist in einem geschlossenen Kreis mit einem anderen Vorrichtungsteil umfassend die Vorrichtung 22 verbunden. Beispielsweise werden die Extruder-Zonentemperaturen und auch die Steuerung über den Ort des Abkühlpunktes des Wassers an der Isolierummantelung durch Eückkopplungssignale von dem Kapazitätsüberwacher 36 reguliert.

Das für beide 2,05 und 0,81 mm dicken Leitungen verwendete Aluminium erfüllt die Spezifikation für eine elektrische Leitung (E.C.) und umfaßt 99,45 % Reinaluminium mit Zugfestigkei-

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ten zwischen 910 kp/cm und 1190 kp/cm (H-12 Temper) mit einer

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minimalen Volumenleitfähigkeit von 61,5 % IACS.

Bei der Erzeugung der Aluminiumleitung 23 wird zuerst eine
Stange von 9,5 mm Durchmesser in eine solche von 3,2 mm Dicke in einer Tandem-Stangenzerwalzmaschine (nicht veranschaulicht) gezogen und in einer kontinuierlichen Wickeleinrichtung gesammelt. Der Zerwalzbereich umfaßt eine Vorratsstation, eine Tandem-Zerwalzmaschine, eine kontinuierliche Wickeleinrichtung und ein Schmiermittel-Filtersystem (wobei keines der genannten Elemente veranschaulicht ist). Alle Elemente, mit Ausnahme des Filtersystems, sind in einem gänzlich umschlossenen Bereich angebracht, um die Reinaluminiumstange von umgebenden Kupferbereichen in der gleichen Produktionsanlage zu isolieren und die mögliche Verunreinigung des Aluminiums zu vermeiden. Hinsichtlich weiterer Informationen hierzu wird auf den Artikel "Manufacturing Aluminum Conductor Telephone Cable" von Bleinberger, Tassi und Thomas in "The V/estern Electric Engineer", Oktober 1971> verwiesen.

Die Vorratsstation (nicht veranschaulicht) dient zur zwangsmäßigen Führung des Drahtes in Aluminiumweadeln, welche von einem Aluminium-Vorratsgeber aufgenommen werden, um zu ermöglichen, daß die von dem' Mittelpunkt der Wendel ausgehende
Stange in einem blockierungsfreien Zustand aufgegeben werden kann. Die Stange wird aus den zentralen Windungen der Wendel durch einige (nicht veranschaulichte) Führungsringe ausgezogen, um eine abnehmende Spirale zu bilden, welche jede Windung mit einem minimalen Grad an Anbrieb herausziehen, bevor die Stange in die (nicht veranschaulichte) Drahtziehmaschine vorgeschoben wird.

Wenn der nachlaufende Endabschnitt der Aluminiumstange Jeder Wendel sich annähert, verbindet eine Bedienungsperson den
nachlaufenden Endabschnitt mit dem vorlaufenden Endabschnitt der nächsten Wendel. Die Verbindung wird mit einem im Handel erhältlichen Stoßschweißgerät durchgeführt, um eine Schweißung mit einer sehr feinen gleichachsigen Kornstruktur in der

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Schmelzzone -undeiner größeren Kornstruktur in den benachbarten, durch Wärme beeinflußten Zonen herbeizuführen» Mit Ausnahme dieses Schweißgerätes werden alle anderen Aluminiumdraht-Verbindungsvorgänge durch Kaitdruckverschweißung durchgeführt.

Die Drahtziehvorrichtung oder Stangenzerwalzmaschine (nicht veranschaulicht) verwendet eine Tandem-Reibrolle gegenüber einem üblichen abgestuften Konus, um mit reduziertem Schlupfgrad zu arbeiten und hierbei eine Beschädigung des Aluminiums zu vermeiden. Dies stellt eine wichtige Überlegung dar, da ungleich den Verhältnissen bei Kupferdraht Sprünge in der Oberfläche der Aluminiumstange beim Ausziehen bestehen bleibon,,

Da Aluminiumdraht mit der Spezifikation für elektrische Leitungen leicht verdorben werden kann und weil große stetige Vorratswendeln 24- - 24- als Ab gäbe einrichtungen für die Tandem-Draht zieh-Anlaß- und Isoliereinrichtungen bevorzugt wurden, wird eine kontinuierliche Wende!einrichtung (nicht veranschaulichte) verwendet, um den 3,2 mm dicken Aluminiumdraht von der Stangenzerwalzmaschine (nicht veranschaulicht) aufzunehmen. Die Abmessungen der Trommeln, welche bei den hohen Spulungsgeschwindigkeiten zusammen verwendet werden können, machen eine Spannungskontrolle zu kritisch und zu einer ständigen Quelle einer möglichen Beschädigung des Drahtes.

Die Vendelerzeugungseinrichtung (nicht veranschaulicht) vermindert die Möglichkeit der Drahtbeschädigung, insbesondere wenn Rollen mit V-förmigen Nuten, beispielsweise gemäß der ' USA-Patentschrift 3 106 354-, verwendet werden, im Gegensatz zu solchen mit üblichen ZyIindorflachen. Da die beiden Abschnitte des Drahtes 21 aufeinander abrollen, liegt kein ' Schlupf vor, so daß keine Oberflächenbeschädigung an dem Draht entsteht. Je größer die Spannung in dem äußeren Abschnitt des Drahtes ist, desto größer ist die auf den begrenzten Innenabschnitt des Drahtes übertragene Zugwirkung.

Wenn die aufeinanderfolgenden Abschnitte des Drahtes 21 außer

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Anlage mit der Reibrolle vorgeschoben werden, so wird der Draht durch ein Abstreifrohr in einen ummantelten Drahtträger 40 (Fig.. 1) geführt.

Die physikalische Anordnung der Vorrichtung 22 ist in gewisser Weise neu. Wegen der größeren Masse der Polyäthylen-Isolation, welche auf die einen größeren Durchmesser aufweisenden Aluminiumleitungen zu extrudieren ist, sind längere Kühlrohre oder Mulden bei der anfänglichen Einrichtung erforderlich, um die Isolation in angemessener Weise zu kühlen. Eine nicht zu akzeptierende Alternative wäre, wie sich versteht, die Reduzierung der Verarbeitungsgeschwindigkeit. Um Bodenfläche zu sparen, wird ein zweistöckiger Aufbau für den Tandem-Drahtziehvorgang und die Isolationseinrichtung verwendet.

Aufeinanderfolgende Abschnitte von 3»2 mm Dicke im Aluminiumdraht 21 werden von VorratswendeIn bis zu einer Plattform auf einem zweiten Höhenniveau zu dem Überkopfteil der Vorrichtung 22 vorgeschoben. Es ist Vorsorge getroffen, um ein Verhängen des Drahtes 21 beim Vorschub nach oben zu vermeiden. Sollte indessen ein Verhängen auftreten, so setzt ein Grenzschalter 42 eine durch ein Luftmagnetventil betätigte Schneidkante 43 in Bewegung, um den Draht 21 an dem auslaßseitigcn Ende der Vieldurchlaß-Drahtziehmaschine 26 abzutrennen, um darin einen Verlust von verwickeltem Material zu vermeiden.

Vor dem Anlassen der aufeinanderfolgenden Teile des Drahtes sowie nachfolgend zu dem Herunterziehen des Drahtes auf den endgültigen Durchmesser mit der Vorrichtung gemäß Fig. 2, 3 wird der Draht anfänglich im Querschnitt durch die in üblicher Weise ausgeführte, viele Durchläufe aufweisende Drahtziehmaschine 26 reduziert. Gemäß Fig. 1 wird der Draht 21 von dem Vorrat 24 durch mehrere Reibrollen 39 abgezogen, welche auch den Draht durch mehrere Drahtziehwerkzeuge 41-41 ziehen. Die Drahtziehwerkzeuge 41-41 weisen (nicht gezeigte) Durchtritte mit fortschreitend abnehmenden Innendurchmessern auf, welche den Durchmesser des Drahtes auf einen Durchmesser dicht an dem End-

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durchmesser reduzieren. Beispielsweise können die Ziehwerkzeuge 41-41 den Durchmesser des Drahtes 41 fortschreitend von 3₅2 oder 2,6 mm auf 0,9 mni reduzieren«

Normalerweise werden die Teile des Drahtes 21, welche in die Vieldurchlaß-Drahtziehmaschine 26 eintreten, hartgezogen. In jedem Fall sind die Teile des Drahtes 21, welche die Vieldurchlaß-Drahtziehmaschine 26 verlassen, hartgezogen oder hochgedehnt , infolge der wiederholten Durchläufe durch die Ziehwerkzeuge 41, 41, welche aufeinanderfolgende Teile des Drahtes härten. Wenn der verarbeitete Draht 21 aus Reinaluminium besteht, beträgt die Zugfestigkeit der Teile des von der Vieldurchlauf-Maschine austretenden Drahtes etwa 1900 kp/cm , wobei

die Streckgrenze etwa 1690 kp/cm beträgt, während die prozentuale Längung etwa 1,5 % erreicht.

Das Kühl- und Schmieröl, welches bei der Vieldurciüaif-Drahtziehmaschine 26 verwendet wird, ist ähnlich demjenigen, das in der Stangenzerwalzmaschine (nicht veranschaulicht) verwendet wird, mit der Ausnahme, daß es weniger Zusätze hat und weniger viskos ist. Das öl wird durch Schwerkraft sowohl von der Vielfachdurchlaß-Drahtziehmaschine 26 als auch der Einzeldurchlaß-Drahtziehmaschine 21 zu (nicht gezeigten) Speichertanks zurückgeführt und stetig gefiltert sowie rückzirkuliert. Während es sich in den Speichertanks befindet, kann das öl erwärmt werden. Ferner wird das Öl durch (nicht gezeigte) Wärmeaustauscher gepumpt, un das öl auf etwa 49 C zu kühlen, und danach zu den Drahtziehmaschinen zurückgefördert.

Nach dem Hartziehen weist der Draht 21 eine relativ niedrige prozentuale Längung auf und würde demgemäß den Biegekräften nicht widerstehen, welche ausgeübt werden, wenn der Draht während folgender Vorgänge gebogen wird, beispielsweise beim Verseilen des Drahtes zu einem Kabel oder beim einige Male durchgeführten Biegen des Drahtes beim Anbringen des Kabels. Da der Draht 21 hoch gedehnt ist, muß er angelassen werden, um die Spannungen wegzunehmen. Vor dem Anlassen des Drahtes 21 wird

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zuerst ein Film aus einer Drahtziehverbindung, die auf dem Draht von dem Vieldurchlauf-Drahtziehvorgang her verblieben war, vorzugsweise entfernt, um eine Rauchbildung und Verkohlung der Verbindung auf dem Draht während des Anlaßvorganges zu verhindern.

Beim Verlassen der Vieldurchlauf-Drahtziehmaschine 26 tritt der Draht 21 in das erste Lösungsmittelsystem oder -bad 27 ein, wo jede Spur der äacan anhaftenden Drahtziehverbindung durch ein Lösungsmittel entfernt wird, beispielsweise Trichlorotrifluoroäthan (Freon TF). Ein Ultraschallerreger (nicht veranschaulicht) kann in dem Lösungsmittelbad 27 angeordnet sein, um den Draht 21 in Schwingungen zu versetzen und eine Austreibung der, Teilchen der Drahtziehverbindung zu unterstützen, welche an dem Draht haftet.

Um schädliche Dämpfe zu reduzieren, welche sich sonst aus dem niedrigen Siedepunkt des Lösungsmittels ergäben, und zwecks Wiedergewinnung des verhältnismäßig teuren verbrauchten Lösungsmittels stellt das Reinigungssystem 27 ein Rezirlculationssystem mit geschlossenem Kreis dar. Das System 27 umfaßt zwei Reinigungsbehälter, welche unter geringem negativen Druck gehalten werden, einen (nicht gezeigten) Wärmeaustauscher, einen (nicht gezeigten) Destillierer und ein Kohlenstoff-Absorptionssystem.

Das Freon-TF wird von dem Vorrat zu dem Bad 27 in den Isolierleitungen gepumpt, wobei das Freon-TF durch Schwerkraft von den Reinigungsbehältern durch den (nicht veranschaulichten) Wärmeaustauscher zurückgeführt wird, wo dessen Temperatur etwas angehoben wird, wonach eine Einleitung zu dem (nicht veranschaulichten) Destillierer erfolgt. Der Destillationszyklus wird durch den Pegelstand des Freon-TF in dem (nicht veranschaulichten) Vorratstank gesteuert. Das destillierte Freon-TF strömt durch Schwerkraft aus dem (nicht veranschaulichten) Destillierer durch einen Vorwärmer, wo die Temperatur etwas abgesenkt wird, und danach in den Vorratstank, wobei das Freon-TF konstant zwischen dem (nicht veranschaulichten) Vorratstank und einer (nicht veranschaulichten) Abkühleinrichtung zirkuliert wird.

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Die gesammelten Dämpfe werden über ein Kohlenstoff "bett geleitet und dort absorbiert, worauf Dampf über das Bett geleitet wird, um das Freon-TF abzustreifen, welches kondensiert, destilliert und zu dem System zurückgeführt wird»

Nach der Reinigung werden die aufeinanderfolgenden Abschnitte des Drahtes 21 in die AnIaßeinrichtung 28 vorgeschoben, wo der Draht durch einen induktiven Widerstandsheizvorgang angelassen wird. Dort liegt ein definierter Vorteil im Hartziehen des Drahtes 21 vor dessen Anlassen vor, weil die hochgedehnte langkörnige Kristallstruktur eines hartgezogenen Drahtes leichter auf die Anlaßwärme anspricht als die flexible kristalline Struktur eines teilweise gehärteten Drahtes. Der Litzenaiasser kann demgemäß aufeinanderfolgende Teile des werksgehärteten Drahtes 21 voll anlassen, welcher durch die Anlaßeinrichtung bei höherer Geschwindigkeit verläuft.

Gemäß Figo 2, 3, wo die Anlaßeinrichtung 28 in Einzelheiten veranschaulicht ist, wird der Draht 21 unter einer ortsfesten drehbaren Führungsrolle 44 und über einer einstellbaren beweglichen, drehbaren und nichtleitenden Führungsrolle 4-6 eingeleitet, bevor eine Schleifenbildung rund um ein Paar nichtleitender Rollen 47, 48 erfolgt, wobei der Draht durch Vorbeiführung unterhalb einer Rolle 49 austritt. Die einstellbare Rolle 48 ist in einem gekrümmten Schlitz 50 angebracht, welcher ermöglicht, daß die Bedienungsperson der Vorrichtung 22 (Fig. 1) den Schlupfgrad des Drahtes 51 gegenüber der Rolle 47 einstellt, indem die örtliche Lage der Rolle 46 in dem Schlitz 'eingestellt wird, um den Winkel zu ändern, bei welchem der Draht die Rolle 47 erreicht.

Aufeinanderfolgende eingehende Teile 51-51 des Drahtes 21 werden kontinuierlich über aufeinanderfolgende abgehende Abschnitte 52-52 des Drahtes geleitet, welche rund und unter die Rolle 47 geführt werden. Die Umfangsflachen der Rollen 47, 48 sind jeweils durch V-förmige Nuten 53 bzw. 54 gebildet, welche mit Isoliermaterial beschichtet sind, beispielsweise Chromoxid.

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Die Nut 53 in der oberen Rolle 47 stellt sicher, daß der eingehende Abschnitt 41 des Drahtes 21 den abgehenden Abschnitt über eine beträchtliche Länge des abgehenden Abschnittes überdeckt, um einen optimalen Berührungswiderstand zwischen stetigen aufeinanderfolgenden Teilen des Drahtes zu erhalten und eine ausreichende Reibungsanlage zwischen den Abschnitten des Drahtes und der Rolle 47 sicherzustellen.

Durch Änderung der Einstellung der Rolle 46 in dem Schlitz 50 und entsprechende Änderung des Winkels, bei welchem der Draht 21 sich der Rolle 47 annähert, kann die Länge der Überlappung zwischen dem ankommenden Teil 51 des Drahtes und dem abgehenden Abschnitt 52 so eingestellt werden, daß die richtige Reibungskraft zwischen den Teilen des Drahtes und der Rolle aufrechterhalten wird. Diese Einstellung wird so vorgenommen, daß der Draht gegenüber der Rolle etwas Schlupf hat, wodurch ein Bestreben des Schleifenteiles 59 zwischen dem ankommenden und abgehenden Abschnitt 52 bzw. 53 des Drahtes beseitigt wird, schlaff zu werden und außer Anlage gegenüber der Bodenrolle 48 infolge der Längung zu gelangen, welche durch in dem Draht seitens der Anlaßeinrichtung 28 induzierte Wärme verursacht ist.

Die Geometrie der Nut 53 in der Rolle 47 ist kritisch hinsichtlich der Bestimmung der Leistungsfähigkeit der Anlaßeinrichtung 28. Die Geometrie der Nut 53 muß so sein, daß (1) stabile Drahtstellungen gegenüber den ankommenden Teilen 51 und den abgehenden Teilen 52 sowie hinsichtlich der Rolle 47 geschaffen werden, (2) eine stabile, von Draht zu Draht verlaufende Führungslinie erzeugt wird, um Schwingungen zu vermeiden, welche eine Funkenbildung verursachen können, (3) eine ausreichende von Draht zu Draht verlaufende Kraft längs einer Berührungslinie zum Durchbrechen jeglichen Oxidfilms an den Oberflächen und zu"·" Schaffung einer angemessenen elektrischen Anlage zwischen den Drähten^ (4J ausreichende Kräfte an dem Boden- oder "Heiß"-drahtabschnitt zur Herstellung einer schlupffreien Berührung

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mit der Rolle 4¹^ wenn der Bodenabschnitt des Drahtes eine dem

Wert Null entsprechende, darauf übertragene Dehnungskraft aufweist, (5) genügend niedrige Kräfte an dem Bodendrahtabschnitt zur Verhinderung einer Deformation desselben auf tr et en, wenn eineAu£- heizung auf eine Temperatur von 342 C erfolgt, (6) ausreichend

entstehen, geringe Kräfte an dem oberen oder ankommenden Teil des Drahtes / zwecks Erzielung eines Schlupfes desselben und Anpassung der Differenzen der Drahtgeschwindigkeit, welche durch Längung infolge von Temperaturdifferenzen zwischen den oberen und unteren Teilen des Drahtes 21 und/oder Differenzen in den tatsächlichen Radien der oberen und unteren Drahtabschnitte hervorgerufen sind, wenn man sich auf gleicher Temperatur befindet« Es versteht sich, daß alle vorangehend erwähnten Kräfte aus der Spannung in dem oberen Teil des Drahtes 21 entstehen. Der Aufbau der Rolle 47 und das Auf reihen ermöglichen der Anlaßeinrichtung, mit einer dem Wert Null entsprechenden Spannung in dem abgehenden oder unteren Abschnitt 52 zu arbeiten. Die Länge des Anlagebereiches zwischen dem ankommenden und abgehenden Teil beeinflußt selbstverständlich die Spannung in dem ankommenden Teil des Drahtes 21.

Die Anlaßeinrichtung 28 ist mit einem Transformator 56 bestückt, welcher den Schleifenteil 55 des Drahtes 21 erwärmt, wenn aufeinanderfolgende Teile des Drahtes durch Öffnungen 57-57 in. in einem Eisenkern 58 des Transformators verlaufen. Der Transformator 56 kann mit 60 Hz laufen, wenn die Vorrichtung 22 verwendet wird, um Leitungen 23-23 aus Aluminium oder Aluminiumlegierung zu erzeugen. Sollte jedoch die Vorrichtung verwendet werden, um periodisch Kupferleitungen zu erzeugen, so muß ein Transformator mit höherer Frequenz im bereich von 400 Hz verwendet werden. Fener sollten Einrichtungen zur Durchführung einer Umwandlung der Vorrichtung zwecks Ermöglichung des Anlaßvorganges in einer inerten Atmosphäre vorgesehen sein.

Der Kern 58 des Transformators 56 ist durch eine Wicklung 59 beaufschlagt, welche ein schwankendes Magnetfeld in dem Kern induziert. Das schwankende Magnetfeld induziert wiederum einen Strom in den aufeinanderfolgenden Teilen des Drahtes 21 in

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dessen Schleifenabschnitt 55* wodurch der Draht einem schnellen Temperaturanstieg infolge des Eigenwiderstandes des Drahtes unterworfen wird. Da der einlaufende Abschnitt 51 und der abgehende Abschnitt 52 des Drahtes 51 sich überlappen und kontinuierlich sind, wird der Strom innerhalb des Schleifenteiles 55 gehalten und streut in allen praktischen Anwendungsfällen nicht auf andere Teile des Drahtes 21. Da ferner der Schleifenteil 55 durch einen induzierten Strom aufgeheizt wird, erfolgt eine Aufheizung des gesamten Querschnittes des Drahtes 21 gleichzeitig, im Gegensatz bei Aufheizung durch eine äußere Quelle, wo die Warme in das Innere des Drahtes von dessen Außenfläche verlaufen muß.

Wenn der Strom zwischen die Rollen 4-7» 48 und den Draht 21 verlaufen konnte, könnte eine Bogenbildung stattfinden, welche zu einer Narbenbildung an dem Draht infolge des Aufbaus eines Aluminiumoxides führen könnte. Dies würde Punkte eines hohen und unbestimmten Widerstandes zwischen den Rollen und dem Draht ergeben. Um eine Bogenbildung zu verhindern, wird der Strom daran gehindert, zwischen den Rollen 47, 48 zu dem Draht durch die V-förmigen Nuten 53, 54 der Rollen 47, 48 zu gelangen, welche mit nichtleitenden Beschichtungen aus einem geeigneten Material, beispielsweise Chromoxid, versehen sind. Gemäß den vorangehenden Erläuterungen wird ein elektrischer Stromkreis in der Schleife 55 infolge der Überlappung des einlaufenden und abgehenden Abschnittes 51 bzw. 52 des Drahtes 21 aufgebaut. Da der einlaufende und abgehende Abschnitt 51» 52 frei von verhältnismäßig großen Ablagerungen an Aluminiumoxid sind, tritt eine Lichtbogenbildung zwischen den Teilen nicht auf, und der Draht 21 erhält keine Narben. Es sind auch Vorkehrungen getroffen, um automatisch die Anlaßeinrichtung zu steuern, indem .Änderungen in der Vorschubgeschwindigkeit ausgeglichen werden. Wenn einmal ein Start begonnen wurde und eine volle Trommel eines Abfalldrahtes 21 aufgenommen und untasucht wurde, werden (nicht gezeigte) Steuerungen für die Anlaßeinrichtung 28 eingestellt, wonach die gegenseitige Beziehung der elektrischen Spannung der Anlaßeinrichtung und der Leitungsgeschwindig-

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keit ständig automatisch eingestellt wird. Dieses Steuerungsmerkmal spielt eine kritische Rolle "beim aufeinanderfolgenden Anlassen und darauffolgenden Drahtziehen, wie dies nachfolgend erläutert wird.

Die Spannung ist proportional der Quadratwurzel der Vorschubgeschwindigkeit, unabhängig vom Drahtdurchmesser und abhängig von der gewünschten Temperatur in dem Draht. Theoretisch ,erfordert danach die Änderung des Durchmessers der aufeinanderfolgenden Teile des Drahtes 21 in der Anlaßeinrichtung keine drastische Änderung der Spannung der Anlaßeinrichtung. Jedoch ergab sich versuchsweise, daß kleinere Änderungen der Spannung erforderlich sind, wenn der Querschnitt des Drahtes 21 oder des im Handel erhältlichen Zuführers für die Stange geändert werden.

Einrichtungen zur automatischen Steuerung der Spannung der Anlaßeinrichtung, um kein übermäßiges oder zu geringes Anlassen zu erzielen, können Elemente (nicht veranschaulicht) zur Messung der Temperatur des Drahtes mit Eückkoppplung zu der Anlaßeinrichtung 28 enthalten. Tlel den gegenwärtig verwendeten Produktionsvorrichtungen 22 für Aluminiumleitungen wird die Steuerung durch eine Geschwindigkeits-Fehlerverfolgungseinrichtung 60 (Fig. 6) erzielt. Die Geschwindigkats-Fehlerverfolgungseinrichtung 60 umfaßt eine .Festkörpersteuerung an der Primärwicklung des Anlaßtransformators 56 und besteht aus zwei gesteuerten Siliziumgleichrichtern 61-61 in Antiparallelschaltung, d.h. in Parallelschaltung, wobei jeder Gleichrichter entgegengesetzt leitet.

Die Geschwindigkeits-FehlerverfOlgungseinrichtung 60 stellt im wesentlichen eine Phasenwinkel-Steuerschaltung dar, bei welcher während jedes Halbzyklus ein gesteuerter Siliziumgleichrichter und danach der andere abwechselnd eingeschaltet werden, wobei die erforderliche Zeit zum Einschalten die Leistung und Spannung bestimmt, welche der Anlaßeinrichtung 28 zugeführt werden. Die Geschwindigkeits-FehlerverfOlgungseinrichtung 60 umfaßt eine Spannungssteuerung und eine Zündschaltung 62, welche gemäß Fig.

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über Leitungen 63-63 an Sperrstufen 64-64 der gesteuerten Siliziumgleichrichter 61-61 liegt ο Das Triggern der gesteuerten Siliziumgleichrichter 61-61 wird durch ein Steuerpult-Steuerpotentiometer 65 und ein Vorschubgeschwindigkeiis-Fühltachometer

66 eingestellt. Das Tachometer 66 wird von einem Antriebsmotor

67 der Anlaßeinrichtung über einen Riemen angetrieben, so daß die Tachometer-Ausgangsspannung proportional der Quadratwurzel der Vorschubgeschwindigkeit ist«

Die Steuerschaltung wird normalerweise bei etwa 80 % der Maximalspannung entsprechend der maximalen erwarteten Vorschubgeschwindigkeit eingestellt. Dies ergibt tatsächlich eine Justierung von +20 -100 % auf den tatsächlichen Arbeitspunkt an dem Steuerpult und ermöglicht im Rahmen einer begrenzten Zunahme, höher oder niedriger zu gehen. Der Tachometer 66 ist so ausgebildet, daß automatisch die Spannung gemäß der Quadratwurzelbeziehung entsprechend der vorangehenden Erläuterung eingestellt wird. Die Formgebungsschaltung zwischen dem Tachometerausgang und der Triggerschaltung 62 stellt die Spannung ein. Ein . anderes (nicht gezeigtes) Steuerpult steuert alle Einstellungen von der Maximalspannung bei irgendeiner gegebenen Geschwindigkeit bis herunter auf eine Spannung entsprechend dem Wert Null.

Die Geschwindigkeits-Fehlerverfolgungseinrichtung 60 ist auf eine bestimmte Vorschubgeschwindigkeit und eine gegebene Betriebsgeschwindigkeit der Anlaßeinrichtung eingestellt, wobei die Steuerungen normalerweise Geschwindigkeitsänderungen kompensieren, welche unter normalen Betriebsbedingungen stattfinden. Die Geschwindigkeits-Fehlerverfolgungseinrichtung 60 steigert und senkt auch die Spannung, wie dies für beabsichtigte Geschwindigkeitsänderungen erforderlich ist, beispielsweise beim Starten und Anhalten der Vorrichtung 22.

Die betriebsmäßige Auslegung mit angenäherter Betriebsspannunc für jeden Drahtquerschnitt und jede Vorschubgeschwindigkeit, welche zu erwarten ist, sind spezifiziert. Wenn die Anlage gestartet wird, muß die Bedienungsperson eine Längungsprüfung des

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Drahtes 21 durchführen, welcher an der ersten Trommel aufgenommen wird, um sicherzustellen, daß sich die Anlaßeinrichtung 28 hinsichtlich ihres Betriebes innerhalb der spezifizierten Grenzen befindet. Wenn irgendeine Korrektur erforderlich ist, werden nachfolgend die Trommeln geprüft, bis zu dem Zeitpunkt, bei welchem der gewünschte Betriebszustand erreicht ist. So lange die Betriebsbedingungen nicht geändert werden, erfolgt die Durchführung von Prüfungen routinemäßig. Wenn die Betriebsbedingungen geändert werden, beispielsweise hinsichtlich der Vorschubgeschwindigkeit, oder wenn eine Anlage aus irgendeinem Grund angehalten oder von neuem gestartet wird, muß die Bedienungsperson eine Überprüfung der ersten Trommel vornehmen.

Wenn Aluminiumdraht beispielsweise bei etwa 10 m/sec verarbeitet wird, wobei die Schleife 55 eine Abmessung von 3₅8 m aufweist, ist es erforderlich, daß der in dem Draht 21 durch den Transformator 56 induzierte Strom den Draht auf eine Temperatur im Bereich zwischen 232 und 36O°C bringt, bei einer Nominaltemperatur von etwa 3^2°C, um den Draht innerhalb der kurzen Bewegungszeit desselben in der Anlaßeinrichtung 28 anzulassen, wobei die Spannungen abgebaut werden, die durch die viele Ziehwerkzeuge umfassende Drahtziehmaschine 26 eingeführt wurden= Der angelassene Draht 21 hat bei Herstellung aus Aluminium mit Erfüllung der Spezifikation für elektrische Leitungen eine Zugfestigkeit von annähernd 775 kp/cm , eine Streckgrenze von 422 kp/cm und eine prozentuale Längung von etwa 25 %. Mit anderen Worten ist der Draht 21 ganz weich und duktil. Infolge der geringen Streckgrenze zeigt der die Anlaßeinrichtung 28 verlassende Draht das Bestreben, sich über seine Elastizitätsgrenze während der nachfolgenden Behandlungsvorgänge zu dehnen. Wenn sich der Draht 21 in diesem Zustand befindet, ist er mechanisch weich und kann somit nicht als elektrische Leitung für Fernmeldezwecke oder andere technische Zwecke verwendet werden.

Um den angelassenen Draht zu verfestigen, müssen aufeinandeifblgende Teile des Drahtes am Werkstück gehärtet werden. Um die Werkstückhärtung zu erzielen, wird der Draht 21 von der Anlaß-

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einrichtung 28 durch den Sammler 29 zu der Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 vorgeschoben. Der Sammler 29 hat eine normale Ausbildung und dient zur Kompensierung von Schwankungen in der linearen Geschwindigkeit der aufeinanderfolgenden Teile des Drahtes 21, welche von der Anlaßeinrichtung 28 ausgehen, und der linearen Geschwindigkeit aufeinanderfolgender Teile des Drahtes, welcher in die Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 eintritt.

Wie sich am besten aus Fig«, 2 ergibt, tritt der Draht 21 in den Sammler 29 durch Vorbeilaufen unter einer Rolle 28 ein. Der Draht 21 verläuft alsdann über eine von drei ortsfesten Rollen 69-69 (Fig· 3) und danach in Form einer Schleife rund um ein Paar von beweglichen Hollen 70-70, welches auf einer Büchse gelagert ist, die sich auf einer Stange 72 in Abhängigkeit von Spannungsänderungen in dem Draht 21 hin- und herbewegt. Die aufeinanderfolgenden Abschnitte des Drahtes 21 werden danach über eine zweite bewegliche Rolle aus den Rollen 70-70 geführt und ferner über die dritte Rolle der ortsfesten Rollen 69-69 unter einer ortsfesten Rolle 73» bevor ein Vorschub zu der Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 erJöLgt.

Die Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 ist in Einzelheiten in Fig. 2, 3 veranschaulicht. Aufeinanderfolgende Abschnitte des angelassenen Drahtes werden, während sie von dem Anlaßvorgang noch heiß sind, bei einer Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur durch eine Dichtung 74- bewegt, welche in einer Wandung 76 eines Tanks 75 angebracht ist. Nach Weiterlaufen um einen kurzen Abstand tritt der Draht 21 in ein Ziehwerkzeug 77 ein, welches innerhalb eines Ultraschallerregers 78 angeordnet sein kann. Durch Vibrierenlassen des Drahtes und Umrühren des Ziehmediums während des Ziehens kann die Drahtziehkraft vermindert und die Oberflachenbeschaffenhdt des Drahtes verbessert werden., Das Werkzeug 77 reduziert den Durchmesser des Drahtes 21 in einem Ausmaß, welches, beispielsweise annähernd 7135 nun entspricht.

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Die partieweise Form des Anlassens, auf welche eine "Herunterlcühlung" des Aluminiumdrahtes 21 folgt, und der nachfolgende Einzeldurchlauf-Drahtziehvorgang erzeugen einen Draht, i-jelcher keine optimalen Eigenschaften besitzt» Versuche zeigten, daß lediglich, wenn der Draht 21 "heißgezogen" wurde, der Draht verbesserte Eigenschaften besitzt, d.h. 10 % Laugung, während die gewünschten Eigenschaften der Streckgrenze und der Zugfestigkeit aufrechterhalten wurden»

Eine normale konische keramische oder aus Stahl bestellende Reibrolle 79 in Anordnung innerhalb des Tanks 75 zieht den Draht 21 von der Austrittsseite des Werkzeuges 77 weg, wenn der Draht sich durch den Tank vorschiebt, und tritt durch ein Wischerwerkzeug 80 aus, das in einer, Wandung 81 des Tanks angeordnet ist und die Oberfläche des Drahtes abschließend behandelt, was zu einer Durchmesserreduzierung des Drahtes um etwa 2,5 x 10 mm führt, wobei zv.. einer Entfernung des meisten Öles 32 beigetragen wird, welches iarar. iuihsiitc-^ zum Ziehen aufeinanderfolgender Abschnitte des Srsates 2' durch das Werkzeug 77 dient die Reibrolle 79 als Wärmeableit^iriS;, vi*. Restwärme von dem Draht an das zirkulierende Öl 32 abstifiüiren·

Der Tank 75 wird teilweise mit dem Sclimiermittelöl 32 gefüllt, welches durch einen Einlaß 82 in einer Seitenwandung 83 (siehe Fig. 3) des Tanks zirkuliert wird= Das Schmieriaittäöl wird auf einem richtigen Niveau in dem Tank 75 durch ein tlberflußabteil 84 (Fig. 3) gehalten, welches eine Wandung 86 aufweist, die sich etwas höher als der Weg des Drahtes 21 erstreckte Wen das Öl 32 in den Tank 75 eintritt, steigt dieses in dem Tank und strömt stetig über die Wandung 86 sowie in das Abteil 84, wo es durch einen Ablauf 87 (Fig. 3) in dem Boden des Abteils abläuft. Das Öl 32 zirkuliert danach durch eine Rohrleitung 88, wie sie schematisch in Fig„ 3 dargestellt ist, wird durch ein zentrales Filtersystem (nicht gezeigt) gereinigt und alsdann in den Tank 73 durch den Einlaß 82 zurückgepumpt»

Die Temperatur des zirkulierenden Öls 32 in dem zentralen System

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kann durch Einschaltung eines Heizelementes 93 (Fig. 3) über eine (nicht gezeigte) zentrale Versorgung gesteuert werden, wenn das öl zu kalt wird, oder durch Einschaltung eines Kühlelemen tes 94-1 wenn das öl zu heiß wird. Eine gleichförmige öl tempera tur kann aufrechterhalten werden, wobei das öl 32 stetig durch den Tank 73 zirkuliert wird, um einen Gleichgewichtstemperaturzustand zu erreichen und aufrecht zu erhalten. Die schnell rotierende Reibrolle 79 steigert die Turbulenz in dem zirkulierenden öl, welches wiederum den Wärmeübergang zwischem dem Draht 21 und dem öl steigert und auch bestrebt ist, öl von im wesentlicher gleichförmiger Temperatur in dichter Nachbarschaft zu dem Werkzeug 77 zu halten, durch welches der Draht verläuft.

Wenn Aluminiumdraht einer einzigen C^erschnittsreduzierung von etwa 20 % durch einen Ziehvorgang unterworfen wird, so ergab es sich, daß eine Einstellung der öltemperatur auf etwa 49°C an dem zentralen Versorgungssystem (nicht veranschaulicht) einen Draht mit sohr günstigen Kennwerten erzeugt. Versuche zeigten, daß der Draht 2Ί aus der Anlaßeinrichtung 28 austritt und in eine Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 bei einer Temperatur von etwa 314- C eintritt, während der Austritt aus der Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine bei einer Temperatur zwischen 121 und 166⁰C erfolgt. Während sich der Draht in der Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 befindet, fällt die Temperatur des Drahtes 21 auf etwa 150⁰C infolge des Wärmeübergangs von dem Draht zu dem Öl 32 und zu der Reibrolle 79 ab, um welche die aufeinanderfolgenden Abschnitte des Drahtes gewickelt sind. Die Temperatur des Öls 32 in dem Tank 75 erreicht nach dem Anlaufenlassen infolge des Wärmeüborganges von dem Draht 21 etwa 150 C.

Versuche wurden auf einer Versuchsanlage ablaufen gelassen, wobei das Öl 32 in der Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 auf eine Temperatur im Bereich von 121⁰C aufgeheizt wurde. Die Versuche zeigten, daß die Anwendung des Heizelementes 93 nicht unbedingt erforderlich ist. Tatsächlich können die Kühlschlangen des Wärmeaustauschers (nicht veranschaulicht) in dem zentralen Drahtzieh-Verbundsystem über den größeren Zeitraum nach dem

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Anlaufenlassen r'-ter tatsächlichen Betriebsbedingungen in aufeinanderfolgend eingerichteten Erzeugungsanlagen verwendet werden. Während des Anlaufenlassens kann es erforderlich sein, das öl 32 an dem zentralen Vorrat (nicht veranschaulicht) aufzuheizen.

Versuche an der Prototyp-Anlage führten zu Ergebnissen, beispielsweise warum das öl 32 lediglich auf 38 - 54-⁰C anstatt auf 93 - 121⁰C aufgeheizt werden muß, wobei der letztgenannte Beceich laut Testversuchen für optimales Heißziehen am günstigsten sein soll. Nach dem Anlaufenlassen befindet sich der angelassene Draht auf einer Temperatur, welche ausreichend hoch ist, um Wärme auf das Öl 32 zu übertragen und die Temperatur des Öls anzuheben. Obgleich das Öl 32 ein Teil eines zirkulierenden zentralen Systems im Gegensatz zu einem System mit geschlossenem Kreis ist, wie dies für die Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 zutrifft, ist die Wärmeübertragung groß genug, um die Temperatur dos Öls gegenüber derjenigen der Systemversorgungstemperatur anzuheben. Die Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 befindet sich physikalisch so dicht an der Anlaßeinrichtung 28, daß sehr wenig Wärme beim Vorschub der aufeinanderfolgenden Abschnitte des Drahtes 21 von der Anlaßeinrichtung zu der Einzeüdurchlauf-Drahtziehmaschine verlorengeht. Auch wirkt die Eeibrolle 79 als Wärmeableitung und überträgt in wirksamer Weise eine gewisse Wärmemenge, die von den rund herum gewickelten Abschnitten des Drahtes absorbiert wurde, auf das Öl 32.

Es wurde erkannt, daß in wichtiger Weise die kontinuierliche automatische Steuerung über die Anlaßeinrichtung 28 sowie den Wärmeverlust in den aufeinanderfolgenden Abschnitten des Drahtes 21 zwischen der Anlaßeinrichtung und der Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 ausgeübt werden muß» Eine Steuerung muß ausgeübt werden, um sicherzustellen, daß die Temperäur des Drahtes, welcher in die Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine vorgeschoben wird, im wesentlichen gleich der ifenperatur beim Anlassen und allgemein größer als die Dehnungs-Rekristallisationstemperatur des Drahtmaterials ist. Eine Steuerung muß auch über das Ölbad

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32 und den Weg des durchlaufenden Drahtes 71 ausgeübt werden, um sicherzustellen, daß die Temperatur des hiervon ausgehenden Drahtes im Bereich von etwa 121 - 166⁰C liegt.

Die Geschwindigkeits-Pehlereingrenzeinheit 60 regelt gemäß der obigen Beschreibung die Temperatur des angelassenen Drahtes 21. Dies ermöglicht in Verbindung mit der vorgegebenen Abstandsgebung der Anlaßeinrichtung 28 sowie der Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 und in Verbindung mit der Möglichkeit zur Steuerung der Temperatur dos Ölbades 32 zu jedem Zeitpunkt, einschließlich dem AnlaufVorgang, die erforderliche Steuerung der Temperatur des Drahtes 21.

Der Draht 21 tritt aus der Einzcldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 in einem teilweise erhärteten Zustand ans. Wenn der Draht 21 aus Aluminium mit Spezifikation für elektrische Leitungen besteht, so wird die Streckgrenze des Drahtes durch die Einzel-

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durchlauf-Drahtziehmaschine von 423 kp/cm auf etwa 915 kp/cm gesteigert, wobei die Zugfestigkeit von 775 kp/cm auf etwa

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1058 kp/cm gesteigert wird; die prozentuale Längung wird von etwa 25 auf etwa 10 reduziert.

Durch Reduzierung der Temperatur des Drahtes 21 in Nachfolge zum Durchlaufen durch die Drahtziehmaschine 31 erhält man einen zusätzlichen Vorteil insofern, als der Draht 21 gekühlt wird, um das gewünschte Maß an Haftung zwischem dem Draht sowie der (nicht gezeigten) Isolierung zu so^cffen, welche darauf durch den Extruder 34· extrudiert wird. Wenn der Draht 21 zu kühl ist, wirkt er als Wärmespeicher, und das Plastikmaterial an der Drahtoberfläche erstarrt, bevor das gewünschte Maß an Haftung erzielt ist; wenn der Draht zu heiß ist, fließt das Plastikmaterial in mikroskopische Fehler in dem Draht, so daß sich eine übermäßige Haftung ergibt.

Dies wird, wie sich versteht, wesentlich kritischer,, wenn das Aluminium 21 mit einer expandierten Isolation zu ummanteln ist. Bei Anwendung einer expandierten Isolation mittels Redu-

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zierung der Menge des Plastikmaterials wird ein Blähmittel in das Extrudat eingeführt. Das Blähmittel erzeugt Kernbildungszentren, welche beim Austreten aus dem Extruder 34 mit entsprechender Beaufschlagung seitens des atmosphärischen Druckes und der atmosphärischen Temperatur expandieren, um eine isolierende Ummantelung in dem Bereich von 30 - 70 % Luft zu erzeugen. Sollte der blaiüre Draht 21 zu heiß sein, so werden die Bläschen zu groß, so daß eine nichthomogene isolierende Ummantelung entsteht; wenn der Draht zu kalt ist, so tritt eine zu niedrige Expansion auf, und die isolierende Ummantelung erhält eine innsB Schicht aus nichtexpandierter Isolierung.

Daher muß die Temperatur des Drahtes 21, welcher aus der Drahtziehmaschine 31 in den Extruder 34- geführt wird, genauer gesteuert werden. In Abhängigkeit von dem Material des Drahtes 21 und anderen stromaufwärtigen Anlagenparametern kann eine Zwischenvorheizung.oder -vorkühlung zwischen der'Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 und dem Extruder 3^ erforderlich sein. Zu diesem Zweck können die Heizungs- oder Kühleinrichtungen 25 zwischen der Drahtziehmaschine 31 sowie dem Extruder 3^ an jeder Seite des Tanks 33 vorgesehen sein.

Kir Aluminium und Aluminiumlegierungen kann es erforderlich sein, den in den Extruder 34 eintretenden Draht 21 zu kühlen. Im Handel erhältliche Einrichtungen, beispielsweise eine elektrostatische Kühleinrichtung, könnanfür d:teen Zweck verwendet werden.

Nach Reduzierung auf den Enddurchmesser wird der Draht 21 von dem öl 32 gereinigt und weiter in einem Bad 33 eines Lösungsmittels gekühlt, beispielsweise Preon-T3?. Alsdann wird die Isolation auf den gereinigten und gekühlten Draht 21 durch einen Extruderkopf 97 expandiert, um die isolierte Leitung 23 zu bilden. Wenn eino expandierte Isolation verwendet wird, müssen die Extrudertemperaturon genauer gesteuert werden, beispielsweise innerhalb +_ 2,8⁰C, im Gegensatz zu Extruder-Temperaturbereichen von +^ 11⁰C für eine normale Isolation.

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Die isolierte Leitung 23 wird alsdann durch das Rohr 35 geführt und in Wasser mit einer gesteuerten Temperatur eingetaucht, das durch das Rohr bewegt wird, um die Isolierung abzukühlen und zu verfestigen. Das Wasser tritt in das Rohr 35 durch einen Einlaß 98 ein und strömt aus den Enden des Rohres in Entwässerungstanks 101, 102„ Wenn eine Aluminiumleitung von 1,15 mm erzeugt wird, hat die Wasserströmung in dem Rohr 35 die entgegengesetzte Richtung zu der Laufrichtung des Drahtes 21, bei einer Leitung von 0,8 mm jedoch die gleiche Richtung. Während der Versuche an der Prototyp-Anlage wurde ein System für Drähte von 1,15 nun verwendet.

Da der Draht 21 aus Aluminium besteht, wobei sich entsprechend eine reduzierte Zugfestigkeit gegenüber Kupfer ergibt, müssen zusätzliche Vorkehrungen getroffen werden, um eine unzulässige Spannung in dem Draht zu vermeiden, insbesondere bei den vorliegenden hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten. Das einfache Fluten des Rohres 35 > wobei zumindest ein Teil des Wassers in Gegenrichtung der Vorsohubrichtung des Drahtes bewegt wird, steigert die Zugwirkung auf den Draht und die Möglichkeit von Brüchen.

Um diese Nachteile zu beseitigen, kann es sich als notwendig erweisen, ein Litzenbehandlungsverfahren anzuwenden, wie es

in der deutschen Patentanmeldung (US Serien-Nr. 101 713)

angegeben ist; hierbei werden mit hoher Geschwindigkeit verlaufende Wasserströme stromabwärts in Bezug auf die aufeinanderfolgenden Abschnitte der iaäLierten Aluminiumleitung eingeleitet, um die Zugwirkung auf die Leitung zu reduzieren.

Wahlweise kann das Rohr 35 mit einer eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden Entladung geflutet werden, welche in Richtung der Bewegung der Leitung 23 strömt. (Eine andere Lösung bestände darin, mehrere Luft- oder Wasseraufbringungsringe im Längsabstand über die Längsachse eines Kühltroges 99 in Stromabwärtsrichtung gegenüber dem Extruder 34 zu verwenden). Diese Flutung kann besonders günstig sein, wenn eine expandierte Isolation

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verwendet wird. Alsdann werden der Abstand zwischen dem Extruderkopf 97 und dem Kühltrog 99 sowie auch das Verfahren zur Aufbringung des Wassers kritische Beispielsweise muß ein dünner, gleichmäßig verteilter Wasservorhang den eintretenden Teilen der isolierten Leitung 23 zugeführt werden«. Wenn eine Zerstäubung anzuwenden ist, kann die Querschnittsform der isolierten Leitung 23 elliptisch anstatt kreisförmig werden«.

Ein Kapazitätsüberwacher 101 zur Messung der Leitung 23 befindet sich stromabwärts gegenüber dem Extruder 94- und in dem Kühltrog 99· Der Kapazitätsüberwacher 101 kann von einer zweckmäßigen, im Handel erhältlichen Form sein und ist als System mit geschlossenem Kreis aufgebaut, um die Extrudertemperaturen sowie den anfänglichen Abkühlpunkt der isolierenden Ummantelung zu steuern.

Die normale wassergekühlte Zugreibrolle 38 überträgt ziehende Kräfte auf die isolierte Leitung 23, um eine angemessene Spannung auf der isolierten Leitung aufrechtzuerhalten, so daß der Draht 21 dicht um die Reibrolle 79 in der Einzeldurchlaß-Drahtziehmaschine 31 geviickelt und straff bleibt, während er durch das Bad 33» den Extruder 34- sowie das Kühlrohr 35 vorgeschoben wird. Ein Paar Vielfachnuten aufweisende Rollen 103, 104, welche hintereinander an der Ziehreibrolle 38 angeordnet und durch einen (nicht gezeigten) Elektromotor angetrieben werden, dienen zum Ziehen und Vorschieben der isolierten Leitung 23, welche rund herum in Schleifenform geführt ist. Nach dem Schleifenumlauf rund um die Rollen 103» 104 verläuft die Leitung 23 rund um eine Rolle 106 und wird einem üblichen Blankdrahtanzeiger 107 zugeführt, welcher jegliche Flächen des Drahtes 21 anzeigt, die nicht durch eine Isolation überdeckt sind, indem eine elektrische Berührung mit freiliegenden Drahtteilen herbeigeführt wird. Andere übliche Prüfinstrumente, beispielsweise eine Durchmesserlehre 108 zur Messung des Durchmessers des isolierten Drahtes 23 sowie eine Reihe von auf hohem Potential befindlichen wulstartigen Elektroden 109, 109 zur Anzeige von "Porenloch"-Defekten in der Isolation können

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vorgesehen werden, um die isolierte Leitung 23 weiter zu prüfen, bevor die Leitung durch eine aus einem Paar axial ausgerichteter motorgetriebener Trommeln 111-111 (von denen lediglich eine gezeigt ist) an der normalen,eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden Aufnahmeeinrichtung 37 aufgenommen wird.

Zwei Sammler 112, 113 befinden sich zwischen der Ziehreibrolle 38 und der mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Aufnahmeeinrichtung 37· Die isolierte Leitung 23 ist schleifenartig einige Male rund um die viele Nuten aufweisenden Rollen 114, 116 des Sammlers 113 geführt und darüber hinaus weniger oft, beispielsweise zweimal, rund um Rollen 117, 118 des Sammlers 112. Der Sammler 112 wirkt als Stoßdämpfer für die isolierte Leituig 23 und spricht schnell auf eine geringe und schnelle Änderung in der Länge der isolierten Leitung in dem System an. Diese Änderung kann aus Unterschieden der Geschwindigkeit entstehen,mit der aufeinanderfolgende Teile der isolierten Leitung gegen die Trommel 111 durch die Reibrolle 38 geführt werden, und derjenigen Geschwindigkeit, mit welcher die Leitung durch die Trommel 111 aufgenommen wird* Der Sammler 113 ist eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung zur Veränderung der Winkelgeschwindigkeit der Trommeln 111-111 und liefert und speichert Längenabschnitte aufeinanderfolgender Teile der Leitung 28, während diese zu der Aufnähmeeinrichtung 37 vorgeschoben wird, insbesondere dann, wenn die Aufnahme der Leitung von einer vollen Trommel der Trommeln 111-111 zu einer leeren Trommel geschaltet wird.

Die Sammler 112, 112 dienen auch dem zusätzlichen Zweck einer Nsuverteilung oder Vergleichmäßigung von Zugbelastungen in der isolierten Leitung 23, indem aufeinanderfolgende Teile des Drahtes 21 gebogen werden, wenn diese Teile über die Rollen 114, 116, 117» 118 verlaufen. Da die aufeinanderfolgenden Abschnitte der Leitungen 23-23 sich zu verdrillen suchen, wenn sie über die Rollen 114, 116, 117, 118 verlaufen, werden die aufeinanderfolgerden Abschnitte in zahlreichen Richtungen ge-

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bogen, wobei die Zugkräfte gleichmäßiger über die aufeinanderfolgenden Abschnitte des Drahtes 21 verteilt werden»

zu koordinieren

Um die Geschwindigkeiten/, bei welchen die verschiedenen Bestandteile der Vorrichtung 22 aufeinanderfolgende Teile des Drahtes 21 und der isolierten Leitung 23 aufnehmen und abgeben, kann ein normales Steuersystem verwendet werden, um die Ausgangsgeschwindigkeiten der Motore, beispielsweise von Antriebsmotoren 119, 120 (Fig. 2, 3) der Einzeldurchlaß-Drahtsiehmaschine 31 bzw. der Anlaßeinrichtung 28 aufeinander anzupassen«

Da die isolierte Aluminiumleitung 23 etwas schwächer als die äquivalente Kupferleitung ist. wird die Schwierigkeit der übergabe der Aufnahme von einer vollen Trommel zu einer leeren Trommel bei hohen Geschwindigkeiten sehr groß, insbesondere bei feineren Drahtdurchmessern» Die Umschaltung bei einer· Aufnahmeeinrichtung der erwähnten Art ergibt ein -unzulässiges Ausmaß an plötzlicher Belastung auf die isolierte Leitung= Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, wird eine abgewandelte Aufnahmevorrichtung 122 verwendet, bei welcher die Trommeln gemäß der USA-Patentschrift 2 674 414· angeordnet sind,, Die Achsen, der Trommeln verlaufen parallel zu der Richtung der Drahtbewegiing und nicht senkrecht hierzu, wobei eine minimale Geschwindigkeitsänderung beim Umschalten günstig ist, um eine geringere Stoßbelastung auf die schwächeren Aluminiumleitungen 23-23 auszuüben,

Auch ergab sich, daß für eine Aluminiumleitung 23 von geringerem Durchmesser die Notwendigkeit besteht, ein Material zu verwen- «den, welches eine Legierung aus Aluminium und Eisen ist. Die Vorrichtung 22 kann danach verwendet werden, um eine Aluminiumleitung aus neuem Material dieser Zusammensetzung mit lediglich kleineren Änderungen in Bezug auf die Prozeßsteuerung zu verarbeiten.

Beispiel A - Aluminiumdraht mit Spezifikation für elektrische Leitungen von 0,8 mm.

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Fig. 4 zeigt die Zugfestigkeit, die Streckgrenze sowie die prozentuale Laugung als Funktion der Häufigkeit des Auftretens eines vorgegebenen Zustandes in Aluminiumdrähten mit Spezi fikation für elektrische Leitungen von 0,8 mm, welche nach dem Stand der Technik hergestellt werden, wobei hartgezogener Draht von 0,81 mm in der Schicht angelassen und danach auf seinen reduzierten Enddurchmesscr von 0,91 mm gezogen wurde. Gemäß

Fig. 4 beträgt die mittlere Streckgrenze etwa 900 kp/cm , während die mittlere Längung etwa 4,7 % ausmaobto.

Fig. 5 zeigt ein Schaubild ähnlich Fig. 4 für Aluminiumdraht mit Spezifikation für elektrische Leitungen von 0,8 mm, das jedoch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Die vorliegende Erfindung schafft eine Möglichkeit zur Erzeu gung von Aluminiumdraht mit einer mittleren Streckgrenze von

etwa 9^-2 kp/cm und einer mittleren Zugfestigkeit von etwa

1055 kp/cm , wobei eine mittlere Längung von etwa 10 % vor liegt. Durch die vorliegende Erfindung wurden die Streckgrenze und die Zugfestigkeit des Aluminiums etwas gesteigert, während die mittlere prozentuale Längung von etwa 4,7 % auf etwa 10 % gesteigert wurde.

Bei der Erzeugung von Aluminiumdraht mit Spezifikation für elektrische Leitungen von 0,81 mm bei etwa 16 m/sec mit den Kennwerten gemäß Fig. 5 wird hartgezogener Draht von 3 »3 oder 2,6 mm von dem Vorrat 24 gemäß Fig. 1 vorgeschoben und auf 0,91 mm durch die Vielfachwerkzeug-Drahtziehmaschine 26 gezogen. Infolge der wiederholten Durchläufe durch die Werkzeuge 41, 41 der Vielfachwerkzeug-Drahtziehmaschine 26 nimmt der Aluminium draht 21 eine zusätzliche Kaltarbeit auf, welche die innere Spannung des Drahtes bis zu einem Punkt steigert, wo der Draht schnell auf die Temperatürzunähme anspricht, die auftritt, wenn der Draht durch die Anlaßeinrichtung 28 verläuft. Wätcend sich der Draht in der Anlaßeinrichtung 28 befindet, wird die Temperatur aufeinanderfolgender Abschnitte des Drahtes 21 von etwa 82⁰C auf einen Bereich von 332 - 360⁰C erhöht, wobei die meisten inneren Spannungen des Drahtes weggenommen

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und der Draht extrem duktil gemacht werden. Da der Draht 21 in die Anlaßeinrichtung 28 in stark gedehntem Zustand eintritt, ist er besser in der Lage, einen vollen Anlaßvorgang während der kurzen Zeit zu durchlaufen, in welcher sich aufeinanderfolgende Teile desselben in der Anlaßeinrichtung befinden» Da ferner der Draht 21 durch einen Stromwiderstand beheizt wird, der darin durch den Transformator 56 induziert wird, erfolgt eine Aufheizung des Drahtes über dessen gesamten Querschnitt, wobei sichergestellt wird, daß die Innenseite des Drahtes heiß und angelassen ist. Bei in der Anlaßeinrichtung befindlichem Draht werden aufeinanderfolgende Teile desselben bei einer Geschwindigkeit von 12,8 m/sec über einen Schleifenweg von 3»8 m vorgeschoben. Um den Draht 21 richtig anzulassen, wird der Transformator 56 bei einer Frequenz von 60 Hz, einer Spannung von 5^ Volt und einem Strom von 160 A betrieben«

Die Einrichtungen 60 zur Steuerung der Anlaßeinrichtung 28 hinsichtlich Änderungen in dem aufeinanderfolgenden Betrieb zusammen mit der Anlagengeschwindigkeit sowie der Nähe der Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 an der Anlaßeinrichtung stellen sicher, daß die Temperatur des Drahtes 21, welcher in das Ölbad 32 eintritt, auf einer Temperatur gehalten wird, die zumindest äquivalent der Dehnungs-Rekristallisationstemperatur des Aluminiums ist.

Der Aluminiumdraht 21 ist einer Querschnittsreduzierung von etwa 20 % in dem Ziehwerkzeug 77 (Fig. 2, 3) unterworfen, während er sich noch von dem Anlaßvorgang auf erhöhter Temperatur befindet und während er in das Öl 32 eingetaucht ist, welches üblicherweise ein Mineralöl mit eine Oxidation reduzierenden Zusätzen ist, beispielsweise Cindol 625«

Das in der Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 zirkulierende Öl 32 wird allgemein auf einer Temperatur gehalten, welche hoch genug ist, so daß beim Durchlaufen des Drahtes 21 durch das Werkzeug 31 die Temperatur des Drahtes nicht unter etwa 93°C abfällt, was als Dehnungs-Rekiistallisationstemperatur für

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Draht aus ultrareinem Aluminium angenommen wird. Der Draht 21 wird auf diese Weise bei einer Temperatur deformiert, welche oberhalb der Umgebungstemperatur liegt, wobei vermutlich ein Temperaturgradient zwischen den Kern- und Oberflächenteilen des Drahtes vorliegt. Der öltemperaturbereich, welcher als am günstigsten für das Verfahren nach diesem Beispiel erscheint, liegt etwa bei 71⁰C innerhalb des Tanks 75«

Versuche zeigten, daß die Temperatur des Drahtes 21 von etwa 82⁰C auf einen Bereich von 532 - 360⁰C während des Anlaßvorganges ansteigt und um etwa 15O⁰C fällt, bevor die Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 erreicht wird. Die Temperatur des Drahtes 21 wird demgemäß gegenüber der Dehnungs-Rekristallisationstemperatur des Drahtmaterials gesteuert, während der Draht sich in der Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 "befindet.

Aufeinanderfolgende Teile des Drahtes 21 werden um einen Abstand von 10 cm durch das öl 32-vorgeschoben, bevor ein Durchlauf durch das Diamantziehwerkzeug 77 erfolgt. Nach dem Durchlauf durch das Ziehwerkzeug 77 werden die aufeinanderfolgenden Teile des Drahtes 21 durch das öl 32 über einen Abstand von 28 cm vorgeschoben, bevor sie wiederum rund um die Reibrolle 79 gewickelt werden, welche einen Durchmesser von 78 mm aufweist. Beim Verlassen der Reibrolle verlaufen aufeinanderfolgende Teile des Drahtes 21 in einer Länge von 20 cm durch das öl 32, bevor ein Austritt durch das Wischwerkzeug 80 erfolgt, welches den Querschnitt des Drahtes 21 um etwa 2,5 x 10 mm oder darunter reduziert. Der sich bewegende Draht 21 wird etwa um 38 mm unterhalb der oberen Fläche des Öls 32 angeordnet.

Die Aluminiumanlage 22 hat jedoch eine große Anpassungsfähigkeit, wobei die Eigenschaften des Drahtes 21 geändert werden können, indem die Ziehgeschwindigkeiten, die Anlaßzeiten, die Anlaßtemperatur usw., die prozentualen Reduzierungen und die Temperatur des Schmiermittelöles 32 verändert werden, bei welcher der Draht auf seinen endgültigen Durchmesser gezogen

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wird. Mit anderen V/orten können durch Steuerung dieser verschiedenen Parameter die Kurven von Fig. 5 verschoben und die aufbaumäßigen Kennwerte des Drahtes 21 verändert werden.

Nachdem die Isolation auf den Draht 21 extrudiert wurde, um die isolierte Leitung 23 zu bilden, und die isolierte Leitung in dem Wasserrohr 35 gekühlt wurde, unterläuft der Draht einen Rückwärtsbiegevorgang mittels Durchlaufen über die Rollen 103, 104, 106 der Steuerreibrolle 38, den Blankdrahtanzeiger 107 und die verschiedenen Rollen 114, 116, 117, 118 der Sammler 112, 113«. Da die isolierte Leitung 28 mit dem Draht,21 sich zu verdrillen sucht, wenn ein Vorschub über die verschiedenen Rollen 103, 104, 106, 114, 116, 11?, 118 erfolgt, biegt sich der Draht tatsächlich gegenüber seiner Achse und unterliegt hierbei einer in Umkehrrichtung erfolgenden Biegung. Die in Umkehrrichtung erfolgende Biegung ist bestrebt, die Belastung in dem Draht 21 zu, vergleichmäßigeii und die prozentuale Längung sowie den Ermüdungswiderstand des Drahtes eh steigern«

Beispiel B - Aluminiumlegierungsdraht von 0,40 mm

Isolierte Aluminiumleitung 23 von 0,40 mm kann gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren mit lediglich kleineren Änderungen bei der Prozeßsteuerung verwendet werden. Jedoch unterscheidet sich die Zusammensetzung des Aluminiumdrahtes 21 insofern, als eine Legierung im Gegensatz zu einem die Spezifikation für elektrische Leitungen erfüllenden Aluminium verwendet worden muß. Allgemein ergibt eine Legierungszusammen-'setzung bestehend aus 0,75 % Eisen, 0,14 % Magnesium und 0,08 % Silizium, Rest Aluminium, eine Leitung mit anr.shmboren Kennwerten.

Eine isolierte Aluminiumleitung von 0,4 mm aus Aluminiumdraht mit der oben erwähnten Zusammensetzung ergab eine Streckgrenze

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von 1340 kp/cm , eine Zugfestigkeit von I547 kp/cm und eine Längung von 4 %. Um diese Leitung zu erzeugen, war eine Anlaßtemperatur von etwa 314-⁰C bei einer Transformatorenfrequenz von

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60 Hz erforderlich, ferner eine Vorschubgeschwindigkeit von 10 15 m/sec und eine Anlaßschleife von etwa 3»05 m Länge.

Die Beispiele zeigen insgesamt, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der zugehörigen Vorrichtung erzeugte Aluminiumleitung mechanische Eigenschaften aufweist, welche denjenigen überlegen sind, bei denen der Draht gezogen, in der Wärme angelassen und danach auf einen endgültigen Durchmesser gezogen wird. Offensichtlich ergeben sich diese Eigenschaften als Resultat der über den Draht 21 ausgeübten Steuerung, insbesondere dessen Temperatur, und zwar zwischen dem Einlauf desselben in die Viel durchlauf -Drahtziehmaschine 26, bis der Draht in den Extruder 34 vorgeschoben wird»

Der Draht 21 wird, wie sich versteht, in der Vieldurchlauf-Drahtziehmaschine 26 kaltgezogen und danach "plötzlich" angelassen, worauf die Temperatur des Drahtes von etwa 82°C auf etwa 332 - 360 C ansteigt. Der Anlaßvorgang unterwirft den Draht einer Dehnungs-Rekristallisi.erung, um eine Itristallisierte Kornstruktur wieder aufzubauen und ein gewisses Maß der ungünstigen Einflüsse der Kaltbearbeitung vor dem abschließenden Ziehen zu entfernen. Jedoch befinden sich die Abschnitte des Drahtes 21 nicht in der Anlaßeinrichtung 21 über einen genügenden Zeitraum, um ein volles Kornwachstum zu ermöglichen.

Die Abschnitte des Drahtes 21 mit einer feinen Kornstruktur werden in die Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine 31 bei einer Temperatur von etwa 314-⁰C vorgeschoben, welche allgemein oberhalb der Dehnungs-Rekristallisationstemperatur des Aluminiums liegt. Die Dehnungs-Rekristallisationstemperatur des Reinaluminiums kann etwa 93°C betragen, steigt jedoch mit Verunreinigungen auf den Bereich von etwa 260⁰C. Wenn sich die Temperatur des Ölbades 32 auf etwa 71⁰C befindet und so gesteuert wird, daß die Temperatur im wesentlichen unterhalb der Dehnungs-Rekristallisationstemperatur das Aluminiums gehalten wird, so treten die Abschnitte des Drahtes 21 aus dem Bad bei etwa 121 - 166°C aus.

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Der von dem Ölbad J2 austretende Draht 21 hat eine allgemein feine Kornstruktur mit einer etwas ausgezogenen Kornstruktur in dessen Kern. Die Kornstruktur, welche insgesamt feiner als diejenige bei einem Satzvorgang ist, kann zu den verbesserten Eigenschaften beitragen. Es wird vermutet, daß während eines "warmen Arbeitens" beim abschließenden Ziehvorgang zumindest ein gewisser Grad von Dehnungshärtung auf die äußersten Fasern des Drahtes 21 übertragen wird, wobei die Zugfestigkeit und Streckgrenze verbessert werden, während die Duktilität nicht reduziert wird. Es bestehen Anzeichen dafür, daß die ungünstigen Einflüsse der Werkstückhärtung nicht aufrechterhalten werden und daher nicht die mechanischen Eigenschaften des Drahtes in ungünstiger Weise beeinflussen.

Obgleich die Temperatur des Drahtes 21 nach Reduzierung auf den endgültigen Durchmesser in dem Ziehwerkzeug 77 nicht gemessen wurde, wird vermutet, daß ein Temperaturgradient über dessen Querschnitt vorliegt. Wegen der Nähe des Ziehwerkzeuges 77 an dem Eintritt des Tanks 75 und wegen der erhöhten Temperatur des Öls 32 kann die Temperatur des Kernes wesentlich höher als die Oberflächentemperatur sein.

Die Eigenschaften des Drahtes 21 können eingestellt werden, indem ein Parameter oder mehrere Parameter des Verfahrens verändert werden. Diese Parameter umfassen beispielsweise die Länge des Drahtes 21 innerhalb des Bades 32, die Geschwindigkeit des Drahtes, die Temperatur des Ölbades, den Abstand der Anlage sowie die prozentuale Reduzierung in der sekundären oder Einzeldurchlauf-Drahtziehmaschine.

Der Ausdruck "Aluminium" bedeutet, sofern nichis anderes angegeben ist, Aluminium oder eine der Legierungen von Aluminium, bei denen das Aluminium der Hauptbestandteil ist.

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Claims (1)

1. — MA- -

   A_n_s_p_ r ü c h

   lötverfahren zur Verarbeitung eines unbegrenzten Längenabschnittes eines Nichteisenmetalls, wobei aufeinanderfolgende Abschnitte des unbegrenzten Längenabschnittes des Metalls vorgeschoben und die vorgeschobenen aufeinanderfolgenden Abschnitte erwärmt werden, um die Abschnitte anzulassen, gekennzeichnet durch aufeinanderfolgende Reduzierung des Querschniifcsbereiches der aufeinanderfolgenden vorgeschobenen Materialabschnitte (21), während die Wärmeübertragung von den vorgeschobenen aufeinanderfolgenden Materialabschnitten gesteuert wird, um die Temperatur des im Querschnittsbereich reduzierten Materials innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches zu halten und eine unbeschränkte Länge des Materials mit relativ hohen Prozentwerten der Längung und einem verhältnismäßig hohen Ermüdungswiderstand zusätzlich zu einer wesentlichen Streckgrenze und Zugfestigkeit zu erzeugen.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zusätzliches Übertragen von Wärme aus aufeinanderfolgenden Abschnitten de" metallischen Materials in ein flüssiges Medium (32) über einen bestimmten Zeitraum, nachdem aufeinanderfolgende Abschnitte des Materials reduziert wurden.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Übertragung von Wärme aus aufeinanderfolgenden Teilen des metallischen Materials von reduziertem Querschnitt in einen metallischen Wärmeaufnahmespeicher (79), welcher in das flüssige Medium (32) eingetaucht ist.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des metallischen Materials in Form eines Drahtes (21) vorliegt und daß aufeinanderfolgende" Abschnitte des Drahtes durch elektrischen Strom aufgeheizt werden, welcher durch aufeinanderfolgende Abschnitte des vorlaufenden

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   Drahtes geführt wird, der zumindest einen Teil eines elektrischen Stromkreises "bildet«

   5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung aufeinanderfolgender Drahtabschnitte innerhalb eines Temperaturbereiches von 332 - 36O⁰C stattfindet .

   "Verfahren nach einem der Ansprüche 2-5» dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium (32) Mineralöl mit Oxidationen reduzierenden Zusätzen ist und in einem Bad "bei einer Temperatur im Bereich von 38 - 121⁰C gehalten wird.

   7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Wegziehen aufeinanderfolgender Abschnitte des Drahtes aus dem Bad. durch ein Wisch-Ziehwerkzeug (18), welches dem Bad benachbart ist und zur abschließenden Oberflächenbearbeitung aufeinanderfolgender Abschnitte des Drahtes vorgesehen ist, indem der Durchmesser der aufeinanderfolgenden Drahtabschnitisleicht·reduziert wird, so daß aufeinanderfolgende Abschnitte des Drahtes aus dem Wisch-Ziehwerkzcug in einem fertig oberflächenbehandclten Zustand bei einer Temperatur im Bereich von 121 - 166 G austreten, und durch Rückwärtsbiegen aufeinanderfolgender Abschnitte des Drahtes zur Verteilung von Belastungen in aufeinanderfolgenden Drahtabschnitten zwecks Verhinderung übermäßiger Belastungskonzentrationen in den aufeinanderfolgenden Drahtabschnitten.

   ,8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4-7? dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung aufeinanderfolgender Abschnitte des Drahtes induktiv bewirkt wird, indem die Drahtabschnitte- durch einen Laufweg vorgeschoben werden, welcher eine geschlossene elektrische Schleife bildet, die durch einen Kern eines Nieder frequenztransformstors (56) verläuft,

   9. Verfahren nach einem der Anspibhe 7j 8, dadurch gekennzeichnet , daß die- aufeinanderfolgenden Abschnitte des Drahtes durch

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   das Abwisch-Ziehwerkzeug (80) durch eine rotierende metallische Reibrolle (79) gezogen werden, welche in das Mineralölbad eintaucht.

   10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibrolle (79) als Wärmeableitung zum Austausch von Wärme zwischen dem Draht sowie dem Mineralölbad verwendet wird, welches durch eine Kühl/Heiζ-Einrichtung (93/94) zirkuliert wird.

   11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 - 10, gekennzeichnet durch Reduzierung des Querschnittsbereiches aufeinanderfolgender Drahtabschnitte durch Kaltziehen von einem Anfangsdurchmesser auf einen Durchmesser innerhalb eines Durchmesserbereiches eines abschließenden Durchmessers mittels Einführung der aufeinanderfolgenden Drahtabschnitte durch eine Reihe von Ziehwerkzeugen (26, 41) von aufeinanderfolgend abnehmenden Durchmessern, wenn die aufeinanderfolgenden Drahtabschnitto vorgeschoben werden, und Kühlung sowie Reinigung aufeinanderfolgender Abschnitte des reduzierten Drahtes in einem Trichlorotrifluoroäthanbad (27).

   12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Trichlorotrifluoroäthan-Bad auf einer Temperatur innedalb des Bereiches von 4 - 10⁰C gehalten wird, um die aufeinanderfolgenden Abschnitte des abschließend oberflächenbehandelten Drahtes zu reinigen und die Temperatur der aufeinanderfolgenden Abschnitte des fertiggestellten Drahtes auf eine Temperatur im Bereich von 99 - 115°C abzusenken, wobei eine nachfolgende Extrudierung von Polyäthylen auf den Draht ermöglicht wird, und Steuerung des Adhäsionsgrades zwischen aufeinanderfolgenden Teilen des fertig oberflächenbehandelten Drahtes und dem darauf extrudierten Polyäthylen.

   13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Extrudierung einer erwärmten Polyäthylen-Isolierung auf aufeinanderfolgende Abschnitte des gekühlten, fertig oberflächenbehandelten Drahtes zur Bildung einer isolierten Leitung und Kühlung auf-

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   einanderfolgender Abschnitte der isolierten Leitung zwecks Verfestigung der Isolation an aufeinanderfolgenden Abschnitten des Drahtes»

   14·. Verfahren nach einem der Ansprüche 4-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsreduzierung aufeinanderfolgender Abschnitte des Drahtes die Reduzierung der Querschnittsfläche der Drahtabschnitte eines Drahtes von 2,6 mm durch Kaltziehen von 2,6 mm auf 0,9 mm umfaßt.

   15· Verfahren nach einem der Ansprüche 1-14-, dadurch gekennzeichnet, daß das verarbeitete Material technisch reines Aluminium mit Spezifikation für elektrische Leitungen ist.

   16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-14-, dadurch gekennzeichnet, daß das Material das Drahtes aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und Aluminiumlegierungen gewählt ist.

   17. Vorrichtung zur Durchführung dos Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 16, gekennzeichnet durch Bauelemente (39) zum Vorschub aufeinanderfolgender Drahtabschnitte bei einer bestimmten Geschwindigkeit, Elemente (28) zur Widerstandsbeheizung aufeinanderfolgender Abschnitte des Drahtes auf eine Temperatur zum Anlassen aufeinanderfolgender Abschnitte, während die aufeinanderfolgenden Abschnitte des Drahtes durch einen Bewegungsweg vorgeschoben werden, der zumindest einen Teil eines elektrischen Stromkreises bildet, ein Fluidbad aus Schmierfluid (32) zur Ermöglichnng des Durchlaufes der aufeinanderfolgenden Abschnitte des Drahtes (21), welche noch eine Restwärme vom Anlassen her enthalten, und Elemente (31) zur mechanischen Bearbeitung der aufeinanderfolgenden Drahtabschnitte durch Reduzierung der aufeinanderfolgenden Drahtabschnitte auf einen gewünschten Enddurchmesser, während die Temperatur der aufeinanderfolgenden Drahtabschnitte oberhalb der Dehnungs-Rekristallisationstomperatur des Metalls in den aufeinanderfolgenden Abschnitten gehalten wird.

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   220827Ü

   18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch Biegeelemente (112, 113) zum Rückwärtsbiegen von Drahtabschnitten zwecks Verteilung von Verspannungen in aufeinanderfolgenden Drahtabschnitten.

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