DE2309524A1

DE2309524A1 - Verdrillter drahtstrang und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2309524A1
Application number: DE19732309524
Authority: DE
Inventors: Jun John Goodwin Brown; Michael Richey Sargent; Robert Gerald Schwartz
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1972-02-25
Filing date: 1973-02-26
Publication date: 1973-08-30
Also published as: IT979483B; AR195831A1; GB1427999A; US4087295A; AT325994B; SE387381B; AU5258173A; LU67100A1; AU476452B2; FR2173628A5; ZA731302B; BE795955A; IE38301B1; ATA169473A; NL7302637A; CA1025336A; CH571115A5; BR7301428D0; IE38301L

Description

DR. BERG C!PL.-ING. STAPF PATFNTANW.iLTC

• mOnchkn so. maukrkircherstr. 48

Anualtsakte 23 578

^?*· ^F'C 1973

Monsanto Company, St. Louis, Missouri/USA

Verdrillter Drahtstrang und l/erfahren zu seiner Herstellung.

Durch die Erfindung uird ain Verfahren für die mechanische und thermische Behandlung von im wesentlichen fortlaufendem Stahldraht zur Herstellung eines neuartigen verdrillten Strangs oder einer solchen Litze mit einer unuerformten getemperten martensitischen Struktur als für einen Reifencord geeigneten Handelsgegenstand geschaffen.

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Stahldrahtlitzen und Strangs werden seit langem als Verstärkungselement für Reifen, Schläuche und andere flexible V/erbundgegenstände verwendet. In den letzten 10 Oahren hat die Verwendung v/on Stahldraht für Reifencord merklich zugenommen, insbesondere in Europa, und zuar souohl für Anwendungen am Gürtel als auch an der Karkasse. Üblicherweise uird ein Stahlreifencord durch Verseilen einer Mehrzahl von gezogenen Stahldrähten in die Form einer Litze oder eines Strangs hergestellt. Unter Verseilen versteht man das Auflegen oder Biegen einer Mehrzahl υοη Drähten oder Litzen um eine zentrale Achse zur Erzeugung einer Litze ader eines Strangs mit dem erwünschten Verdrillungsgrad, Der beschriebene Verseilungsvorgang führt zu einem Erzeugnis, bei dem wesentliche Biegespannungen vorhanden sind, welche ihrerseits zu einer Lebendigkeit bzw. der Neigung des Strangs oder der Litze zum Kinkenbilden oder Aufdrehen in einer schraubenlinienförmigen, federähnlichen Konfiguration führen. Die verbliebenen Biegespannungen führen auch zum Ausspreizen der Drahtenden, wenn der verdrillte Strang oder eine solche Litze zerschnitten wird. Zur Herabsetzung der verbliebenen Spannungen, die aus dem Verseilungsvorgang folgen, wird der Strang oder die Litze üblicherweise "beruhigt". Dies geschieht entweder durch Zurückdrehen, "Spannungsentlasten¹¹ oder durch mechanisches Entspannungsstrecken bzw. Totziehen des Strangs. Obwohl das Zurückdrehen, das Spannungsentlasten und das mechanische Entspannungsstrecken des Strangs oder

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der Litze zur Verringerung der Lebendigkeit beitragen, können diese Behandlungen nicht ohne einen Verzicht auf erwünschte Strangeigenschaften durchgeführt werden. Im Falle des Spannungsentlastens wird der Strang oder die Litze unterhalb des kritischen Bereichs (Austenitumuandlung) für die gegebene Legierung erwärmt. Diese Behandlung führt zu einer Verringerung von wünschenswerten Zugfestigkeitseigenschaften, während erwünschtermaßen Biegespannungen verringert werden. Mechanisches Totziehen bedeutet andererseits die plastische Deformation des unter Spannung stehenden Strangs oder der Litze durch aufeinanderfolgendes Biegen über eine Mehrzahl von Rollen. Diese Behandlung führt gewöhnlich zum Kerben und Deformieren der Gestalt des Stahldrahtes und zur Verringerung von Biegespannungen beim gleichzeitigen Verzicht auf wünschenswerte Drahteigenschaften.

Das erfindungsgemäGe Verfahren schafft einen besseren verdrillten Stahlstrang oder eine solche Litze mit nicht deformierten getempertem Martensit. Der erfindungsgemäße Drahtstrang hat im wesentlichen keine verbliebenen Federspannungen, vielmehr wesentlich verbesserte Zugspannungs- und mechanische Eigenschaften für eine gegebene Legierung. Das erfindungsgemäGe Verfahren umfaßt das Verdrillen einer Mehrzahl von Stahldrähten zur Ausbildung einer Litze oder eines Strangs, das Erwärmen des verdrillten Strangs oder der Litze während eines Zeitraums und bei einer Temperatur, die aus-

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reichen, die Stahllegierung in Austenit umzuwandeln und den Verbund zu homogenisieren, das Abschrecken des austenitischen und homogenisierten Strangs oder der Litze, vorzugsweise entlang eines geraden Uegs während der Umwandlung in Martensit, zum Überführen der Legierung in Martensit im wesentlichen ohne verbleibendes Austenit, und danach das Tempern des verdrillten martensitischen Strangs oder der Litze.

Der erfindungsgemäQ verwendete Stahldraht kann gewöhnlichen Kohlenstoffstahl oder Kohlenstoffstähle enthalten, dem bzw. denen geringe Mengen von anderen Materialien zugesetzt sind, wie Aluminium, Chrom, Titan, Mangan, Silicium, Nickel, Vanadium, Cobalt, Cer, Thorium, Niob, Beryllium, Molybdän, Bor, Tungsten oder dergleichen. Der Kohlenstoffanteil kann im Bereich der Stahllegierungen variieren. Es wurde nicht festgestellt, daß der Kohlenstoffanteil im Rahmen der Erfindung kritisch ist. Obwohl die Erfindung für einen weiten Bereich von Drahtdurchmessern anwendbar ist, werden geringe Drahtdurchmesser mit Kreisquerschnitt und Durchmessern zwischen etwa 12,7 und 381,0 Mikrometer besonders bevorzugt.

Der für die Erfindung verwendete Draht kann fortlaufend gezogener Draht, gesponnener Draht oder durch irgendein anderes Verfahren oder die Kombination von Verfahren erzeugter Draht sein. Vorgezogen wird jedoch ein Draht mit feiner Karbidverteilung. Beispielsweise ist gezogener Stahldraht, welcher

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einer Durchmesserreduktion von wenigstens 80 % nach dem letzten Patentierschritt unterworfen wurde, besonders für das erfindungsgemäße V/erfahren geeignet.

Zur Erleichterung der Verdrillungsvorgänge kann es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wünschenswert oder erforderlich sein, den Draht zur Erhöhung seiner Ductilität durch schubweise oder kontinuierliche Glühverfahren vor dem Verdrillen zu glühen, um einen Torsionsbruch zu vermeiden, wenn der Draht in seinem gezogenen oder gesponnenen Zustand zu spröde ist, den für das Strang- oder Litzenerzeugnis gewünschten Verdrillungsgrad durchzustehen. Normalerweise tritt dieses Sprödigkeitsproblem bei hochfesten Stählen auf.

Die Bezeichnungen "Litze" ("strand") und "Strang" ("cord") werden hier im üblichen Sinn verstanden, wobei eine Litze eine Mehrzahl von Drähten bedeutet, die um eine gemeinsame Achse angeordnet sind, und ein Strang eine Mehrzahl von um eine gemeinsame Achse angeordneten Litzen bedeutet (vgl. Rubber Age, Seite 59, Mai 1971).

Das eigentliche Verdrillen der Litze oder des Strangs kann mittels eines Standardgeräts durchgeführt werden, bei dem eine gewünschte Anzahl von Drähten von Spulengattern zu einer l/erdrillungseinrichtung abgezogen werden, so daß der gewünschte Verdrillungsgrad erreicht wird. Eine Mehrzahl von

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Litzen können ähnlich in derselben oder der entgegengesetzten Richtung zur Bildung eines Strangs in der klassischen S/Z— oder Z/Z-Konfiguration verdrillt werden. Das Verdrillen des Drahtes zu einem Strang kann auch in einem einstufigen Verfahren bewerkstelligt werden, indem neuere Verfahren angewendet werden, bei denen ein einziger Drillvorgang zur Herstellung der Litze und des Strangs auf derselben Maschine stattfindet. Soweit das Verdrillen zur Herstellung der Litze und des Strangs zum Aufbringen von Spannungen auf den Draht führen, ist - wie erprobt - die Erfindung besonders für die Herstellung von Strängen und Litzen nütiich, die unter solchen erschwerten Bedingungen unter Aufbringung von hohen Spannungen hergestellt sind.

Vor der erfindungsgemäßen thermischen Behandlung ist die wie auch immer hergestellte Litze oder der Strang sehr lebendig und muß unter Zug gehalten werden, so daß ein Verkrümmen oder Kinken vermieden ist. Dies wird üblicherweise zwangsläufig durch Aufwickeln des Strangs oder der Litze auf Spulen erreicht. Falls jedoch wegen eines hohen Verdrillungsgrades der Strang oder die Litze schwierig zu verarbeiten ist, kann ein Teil der Verdrillung durch vorgeschaltetes Zurückdrehen vor der thermischen Behandlung gemäß der Erfindung aufgehoben werden.

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Die kritischen Eigenschaften der thermischen Behandlung des Strangs oder der Litze gemäß der Erfindung können auf metallurgische Umwandlungen im oben angegebenen Umfang zurückgeführt werden, wobei vorzugsweise das Abschrecken während der Martensitumwandlung auf einer geradlinigen Strecke erfolgt. Eine der vielen Möglichkeiten zur Bewerkstelligung der erforderlichen Behandlung besteht im Gebrauch einer abgeschlossenen Kammer mit einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung für den Strang oder die Litze. Eine solche Kammer wird vorzugsweise mit einer Schutzatmosphäre beaufschlagt, damit eine Abbauoxydation des Drahtes während des thermischen Behandeins vermieden ist. Der Strang oder die Litze wird in die Kammer von Spulen abgeführt und von einer ersten Kontaktrolle innerhalb der Kammer durch ein Rohr auf eine zweite Kontaktrolle gebracht. Die anfängliche thermische Behandlung gemäß der Erfindung umfaßt das Aufheizen des Strangs oder der Litze bei einer Temperatur und während eines Zeitraums, die ausreichen, die Legierung austenitisch zu machen und zu homogenisieren. Dies kann durch Erden der ersten Kontaktrolle in der Kammer bei gleichzeitigem positiven Aufladen der zweiten Kontaktrolle bewerkstelligt werden. Der elektrische Widerstand des Drahtes erlaubt das kontrollierte Aufheizen auf die gewünschte Temperatur und der Abstand zwischen den Rollen sorgt für die zum homogenisieren erforderliche Haltezeit. Zwischen der ersten und der zweiten Rolle wird der Strang oder die Litze durch ein Rohr geführt, welches auch verwendet werden kann, einen Teil der Wärme durch Konvektion

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und/oder Strahlung auf den Strang oder die Litze aufzubringen» Uenngleich die elektrische Uiderstandswerme als einzige wärmequelle verwendet werden kann, führt die Verwendung eines aufgeheizten Rohres in Kombination mit der elektrischen Uidsrstandserwärmung zu einem bequemen Mittel zum gleichmäßigeren Aufheizen insoweit, als Uärme von der Oberfläche des Drahtes nicht verlorengeht und die Gefahr einer lokalen Überhitzung entlang des Strangs oder der Litze verringert ist. Die Temperaturen und Haltezeiten ändern sich mit der Legierung und dem Drahtdurchmesser und können leicht durch den Fachmann bestimmt werden. Das kritische Merkmal dieses Verfahrensschrittes ist die beschriebene metallurgische Umwandlung. Da die Zugfestigkeit des Drahtes während der Umwandlung zu flustenit und bei erhöhten Temperaturen vermindert uird, sollte darauf geachtet werden, übermäßige auf den Draht einwirkende Zugspannungen während dieses Vorganges zu vermeiden. Der Strang oder die Litze wird beim Verlassen der zweiten Kontaktrolle schnell abgeschreckt, um die Umwandlung in Martensit im wesentlichen bis auf einen Zustand zu erreichen, bei dem kein verbliebener Austenit vorhanden ist. Die Zeit- und Temperaturparameter sind hier auch von der Zusammensetzung und der vorher vorhandenen Struktur der Stahllegierung abhängig und können von dem in der Metallurgie bewanderten Fachmann leicht bestimmt werden. Das Abschrecken kann eine Gasabschreckung oder eine Flüssigkeitsabschreckung oder eine Kombination dieser Abschreckungen

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sein. Erprobt uurde eine Abschreckung der Stränge und Litzen, bei welcher der erwärmte Strang oder die Litze über eine gekühlte zueite Rolle in ein Wasserbad geführt uurde, und auch bei welcher der Strang oder die Litze von der zueiten gekühlten Rolle auf eine dritte Rolle durch eine Zone beaufschlagt mit Heliumgas geführt wurde. Andere Gase oder Flüssigkeiten können insoweit verwendet werden als die Bedingungen zu einer Kühlrate führen, die zur Bewerkstelligung der erforderlichen metallurgischen Umwandlung ausreicht. Während des Abschreckungsschrittes und nachdem der Strang oder die Litze die Oberfläche der zweiten Rolle verlassen hat, wird das Abschrecken zur Erzielung der Martensitumwandlung ((⁷Is) vorzugsweise vervollständigt, während der Strang oder die Litze sich entlang eines im wesentlichen geradlinigen Ueges bewegt, so dall unerwünschte Biegungen im Strang oder der Litze während des Ab— schreckungsvorganges vermieden werden. Wenn jedoch Biegungen für die spätere Behandlung des Reifenherstellungsvorganges zugelassen werden könngr^kann das Abschrecken entlang eines ge_T krümmten Ueges geschehen.

Der abgeschreckte Strang oder die Litze wird dann getempert, damit eine getemperte martensitische Struktur erhalten wird, die beste Festigkeit und üuctilität aufweist. Das Tempern wird durch einen nachgeschalteten kontinuierlichen Arbeitsvoroanq bewerkstelligt, z. B., indem der Strang oder die Litze

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von der dritten Rolle zurück über die zueite Rolle geführt wird oder indem der Strang oder die Litze in einer gesonderten aufgeheizten Zone erwärmt wird.

Nach dem Tempern kann der Draht aus der Kammer herausgeführt werden und auf Spulen aufgewickelt werden oder er kann für eine weitere Behandlung kontinuierlich abgezogen werden. Zum Beispiel kann der Strang einem Beschichtungsbad und sich anschließenden Härtevorgängen unterworfen werden.

Wenngleich die möglichen Verfahrensweisen zur Bewerkstelligung der mechanischen und thermischen Schritte gemäß der Erfindung oben allgemein und im einzelnen in einigen der unten angeführten Beispiele beschrieben sind, bestehen wesentliche Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens im Verdrillen von Stahldrähten in eine Litze oder einen Strang, dem kontinuierlichen Austenitisieren und Homogenisieren des verdrillten Strangs oder der verdrillten Litze und dem sich anschließenden kontinuierlichen Abschrecken des verdrillten Strangs oder der verdrillten Litze, vorzugsweise entlang eines im wesentlichen geradlinigen Ueges während der Hartensitumuandlung, auf eine martensitische Struktur mit im wesentlichen keinem verbliebenen Austenitanteil, und dem sich anschließenden Tempern des durch die Abschreckung erhaltenen Martensits. Die speziellen Bedingungen für die Anwendung der Erfindung auf eine gegebene Legierung können durch den Fachmann bestimmt werden. AuOerdem werden andere Behandlungsarten zur Verwirklichung der Erfin-

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dung deutlich aus dem beschriebenen Erfindungsgedanken ersichtlich.

Das oben und in den Arbeitsbeispielen beschriebene V/erfahren führt zu einer wirksamen und vollständigen Aufhebung von Zug-, Torsions- und Biegespannungen, die durch die Vorgänge zum Herstellen des Strangs oder der Litze aufgebracht sind, um welchen Uerdrillungsgrad es sich auch immer handeln mag. In anderen Uorten ist das Erzeugnis vollständig beruhigt derart, daß eine unbestimmte Länge, beispielsweise 6 m, des Erzeugnisses ohne äußere Maßnahme zwischen parallelen Linien liegt, die um vier englische Zoll im Abstand voneinander angeordnet sind, wenn der Strang oder die Litze entlang eines geraden Ueges abgeschreckt wurde. Die thermische Behandlung schafft zusätzlich ein Mittel zur Optimalisierung der Zugfestigkeitseigenschaften hinsichtlich Uiderstandsfähigkeit und Streck—-dehnbarkeit für jede gewünschte Legierung, ohne daß Kompromisse wegen einer Spannungsentlastung, einer mechanischen Deformation oder einer Rückdrillung geschlossen werden müssen.

Die deutlichen Merkmale des Strangs oder der Litze gemäß der Erfindung bestehen darin, daß eine Deformation, die zu Zug-, Biege- und Torsionsspannungen führt, die normalerweise auf den Draht in Strang- oder Litzenform einwirken, im wesentlichen abgebaut sind. In anderen Uorten ist der Strang oder die Litze gemäß der Erfindung auch in einem

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stark verdrillten Zustand, gekennzeichnet durch eine unverformte getemperte martensitische Struktur insoweit, als die thermische Behandlung wirksam die Spannungen won vorangehenden Verformungen beseitigt hat, so daß ein Erzeugnis geschaffen uird, uelches vorzugsweise vollständig beruhigt ist.

Uenngleich das Verfahren durch die wesentlichen Umwandlungsschritte und durch an sich übliche l/erfahrensarten beschrieben ist, kann es wünschenswert sein, zusätzliche Schritte bei dem reihenweisen Verfahren gemäß Erfindung vorzusehen. Beispielsweise wurde auf die Tatsache hingewiesen, daß hochfeste Stähle in dem Zustand, in welchem sie gezogen oder gesponnen sind, sehr spröde sein können. Die Sprödigkeit des Drahtes kann daher einen Glühschritt vor dem Verdrillungsvorgang erfordern, so daG der Draht ductiler wird und daher besser verdrillungsfähig wird.

Ein anderes interessantes Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Möglichkeit, einen verdrillten Strang oder eine verdrillte Litze aus einem hochgekohlten Stahl mit einer unverformten martensitischen Struktur durch Verdrillen eines niedriggekohlten Stahles, beispielsweise 1008, herzustellen. Dies uird erreicht, indem Drähte aus niedriggekohltem Stahl zu der gewünschten Litze oder dem gewünschten Strang verdrillt werden und anschließend der Strang oder die Litze dadurch aufgekohlt wird, daß er bzw. sie durch einen

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gasförmigen Kohlenwasserstoff geführt uird,, welcher sich auf der heißen Drahtoberfläche aufspaltet und Kohlenstoff in dem Draht v/erteilt. Dieser Schritt kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kombiniert werden, so dad ein erfindungsgemäßes Erzeugnis aus hochgekohlter Legierung geschaffen wird.

Zusammenfassend ist oben ein l/erfahren beschrieben, durch welches Stahldraht in einen beruhigten verdrillten Strang oder eine solche Litze überführt wird, welcher bzw. welche im wesentlichen keine verbliebenen Zug-, Biege- oder Torsionsspannungen aufweist. Das erfindungsgemäOe Verfahren umfaGt das Verdrillen einer Mehrzahl von Stahldrähten zur Ausbildung eines Strangs oder einer Litze, das Austenitisieren und gleichzeitige Homogenisieren der Legierung, das Abschrecken des homogenisierten Stahlstrangs oder der Stahllitze, vorzugsweise entlang eines geraden Weges während der Clartensitumwandlung, so da'-; eine abgeschreckte martensitische Struktur erhalten wird, bei welcher im wesentlichen keine Austenitreste verblieben sind, wonach der abgeschreckte Martensit getempert wird, so da.s eine optimale Festigkeit und Dehnbarkeit erzielt wird. Der verdrillte Strang oder die verdrillte Litze, der bzw. die durch die mechanische und thermische Behandlung erzeugt wird, weist nahezu optimale Festigkeitseigenschaften für die verwendete Legierung auf, während keine verbliebenen Zug-, Biege- oder Torsionsspannungen vorhanden sind,und ist geeignet fiJr einen stahlverstärkten Verbund und insbesondere

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als Reifencord .

Die folgenden Beispiele illustrieren spezielle Ausführungen gemäß Erfindung, uobei die Zahlenangaben Geuichtsprozent be deuten, uenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiel I:

Eine Stahllegierung mit der folgenden Zusammensetzung:

Kohlenstoff	0,37 ^£	0,03
Aluminium	1,0 i	0,1
Mangan	0,8 I	0,1
Silicium	0,25 -	0,1
Bor	0,04 -	0,005
Schwefel	0,004
Phosphor	0,002

wurde aus einer Schmelzmasse in einen kontinuierlichen Draht gesponnen, welcher während des Betriebs einen Durchmesser im Bereich von 96,5 bis 106,7 Mikrometer hatte. Der Draht wurde kontinuierlich auf Bobbinen aufgenommen und dann auf fletallspulen umgespult, die in einem Glühofen angeordnet waren. Der Ofen war mit Stickstoff gereinigt und zur Entfernung von Sauerstoff und Feuchtigkeit evakuiert, dann auf 700 C aufgeheizt und für 2 1/2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten, wonach der Ofen während etwa 24 Stunden auf Umgebungstemperatur abgekühlt wurde. Die Spulen wurden aus dem Ofen ent-

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fernt und mit einer Ülschutzschicht beschichtet. Sieben der eingeölten Spulen wurden auf ein Gatter gegeben und einer l/erdrillungseinrichtung zugeführt, so daß eine Litze mit nominell 1,6 Windungen pro cm in der Z-Richtung erhalten uurde. Vier dieser Litzen wurden dann auf der Verdrillungseinrichtung in einen Strang verdrillt, der nominell 1,6 Windungen pro cm in der Z-Richtung aufwies. In einem solchen Zustand ist dar Strang sehr lebendig und neigt dazu, sich aufzuwickeln, zu verkrümmen und zu Kinken, wenn dies nicht durch äußere Maßnahmen verhindert wird. Der Strang wurde dann auf Metallspulen umgewickelt, welche in einer handelsüblich verwendbaren Ultraschallreinigungseinrichtung eingebracht wurden, die Hexan enthielt, damit das Gl entfernt wurde, und wurde danach getrocknet. Der so vorbereitete Strang wurde kontinuierlich in eine abgeschlossene Kammer eingeführt, welche während 7 Minuten mit Stickstoff und während 3 Minuten mit Stickstoff und Helium gereinigt wurde, so daß der Sauerstoff- und Feuchtigkeitsanteil wesentlich herabgesetzt wurden. Beim Eintreten in die Kammer wurde der Strang über eine erste Rolle mit einer Geschwindigkeit von 30,5 m pro Minute und zu einer wassergekühlten zwangsläufig angetriebenen zweiten Rolle entlang eines Ueges von etwa 1,Bm durch ein 1,7 m langes Rohr mit einem Innendurchmesser von 12,7 mm geführt, welches auf BOO C aufgeheizt war. In Kombination mit der Wärmeeinwirkung durch das Rohr wurde ein Strom von 19,5 Ampere und 78 WoIt auf den Strang zwischen der geerdeten ersten Rolle und der zweiten Rolle aufgebracht.

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Auf diese 'Jeise wurde der Strang durch elektrischen Understand und won außen durch Konvektion derart aufgeheizt, daß die Temperatur des Strangs beim Austritt aus dem Rohr 105G°C betrug, Diese Behandlung sorgte für Bedingungen zur Austenitumuandlung und Homogenisierung der Legierung zwischen der ersten und der zweiten Rolle. Von der zweiten Rolle uurde der Strang entlang eines geraden Weges auf eine dritte Rolle geführt, die dasselbe Potential wie die zweite Rolle hatte und 0,6 m im Abstand von dieser angeordnet war. Zwischen den Rollen durchlief der Strang einen Schlitz zwischen Platten, dem strömendes Helium zugeführt war. Von der dritten Rolle wurde der Strang wiederum über die zweite Rolle und über eine vierte Rolle mit einem Potential von 0,5 Ampere und 58 UoIt geführt. Die vierte Rolle war 4,9 m von der dritten Rolle entfernt, so dao Temperbedingungen geschaffen waren. Von der vierten Rolle wurde der Strang aus der Kammer herausgeführt und auf Kunststoffbobinen aufgenommen.

Die Bedingungen des beschriebenen Beispiels führen zum Austenitisieren und Homogenisieren des Strangs zwischen der ersten und der zweiten Rolle, zur Martensitumwandlung zwischen der zweiten und der dritten Rolle und danach zur Temperung des martensitischen Strangs zwischen der dritten und der vierten Rolle, Ohne weitere Behandlung wurde der Strang geprüft und als sehr schlaff befunden. Ein langes Stück wurde von dem auf der Aufnahmebobine vorhandenen Strang abgeschnitten und

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gestreckt ausgelegt. Es uurde keine Tendenz des Strangs zum Verkrümmen oder andersartigem Auswandern in eine Konfiguration, die anders als diejenige der Strecke uar, in welcher der Strang ausgelegt uar, festgestellt. Die abgeschnittenen Enden zeigten keine Neigung zum Aufdrehen.

Beispiel II:

Stahldraht mit einem Durchmesser von nominell 101,6 Mikrometer uurde in gleicher Ueise uie im Beispiel I beschrieben geglüht und in eine einzige lange Litze aus 21 Drähten mit 1 Z-Uindung pro cm verdrillt. Die Litze uurde durch die im Beispiel I beschriebene abgeschlossene Kammer bei einer Geschwindigkeit von 28,0 m pro Minute unter den in Beispiel I beschriebenen Bedingungen geführt, ausgenommen, daß die Austenituärme und Temperuärme durch Änderung des zwischen der ersten und zweiten Rolle wirksamen Stromes auf 13 Ampere bei BO Volt und des Potentials an der vierten Rolle auf 5 Ampere bei 70 V/olt geändert wurden. Die so vorbereitete Litze war vollständig beruhigt und zeigte keine Neigung zum Aufdrehen, wenn sie zerschnitten wurde, oder zum Verkrümmen, uenn sie über eine Strecke hin von mehr als 3,1 m ausgelegt wurde.

Beispiel III:

Sieben Drahte, die durch Formziehen einer 1045-Stahllegierung

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auf einen Durchmesser von 101,6 Mikrometer hergestellt uaren, wurden auf einer Uerdrillungseinrichtung in eine Litze verdrillt, welche 1,6 Z-Uindungen pro cm aufwies. Vier derartige Litzen wurden dann in einen Strang verdrillt, in uelchem die Litzen 0,853 S-Uerdrillungen pro cm aufwiesen. Der so vorbereitete lebendige Strang wurde durch die im Beispiel I beschriebene abgeschlossene Kammer mit einer Geschwindigkeit von 28 m pro Minute hindurchgeführt. Die innere Wärme im Austanitisierungs^ und Homogenisierungsabschnitt wurde durch einen Strom von 13 Ampere bei 88 UoIt zwischen der ersten und der zweiten Rolle aufgebracht. Die Temperwärme wurde durch einen Strom zwischen der zweiten und der vierten Rollo erreicht, bei welchem der Leistungseingang an der vierten Rolle 5 Ampere und 82 UoIt betrug.

Die Prüfung des so hergestellten Strangs ergab keine Neigung zum Aufdrehen, wenn der Strang geschnitten wurde, oder zum Auswandern aus einer geraden Strecke, wenn wesentliche Längen des Strangs auf einer flachen Fläche ausgelegt wurden.

Beispiel IU:

Eine Probe von handelsüblichem 1050-Stahldraht, bei welchem beim letzten Ziahschritt eine 96,3 %ige Durchmesserreduktion vorgenommen wurde, zeigte eine Zugfestigkeit van 23 201 kp/cm und eine Dehnung von 1,9 %. Der Draht wurde in eine sehr lebendige 1x5 Litze mit 2,7 Z-Uindungen verdrillt. Die Zug-

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festigkeit der Litze in einem Verdrillungszustand betrug 21 735 kp/cm und die Dehnung betrug 2,9 %, Die Litze uurde dann unvollständig beruhigt, indem sie durch eine Sjogren-Rollen-Beruhigungseinrichtung geführt wurde, um einen Teil ihrer Lebendigkeit zu entfernen. Der Beruhigungsvorgang führte zu keiner Änderung in der Dehnung und zu lediglich einer geringen Herabsetzung der Zugfestigkeit. Andere Proben der Litze in demjenigen Zustand, in welchen sie verdrillt uar, wurden im wesentlichen in derselben Ueise und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel III beschrieben, beheizt. Die Eigenschaften von mehr als 200 Proben der Litze wurden gemittelt und zeigten eine Zugfestigkeit won 26 014 kp/cm² und eine Dehnung von 4,8 /u, Zusätzlich wurde die Litze vollständig beruhigt und zeigte keine Lebendigkeit mehr oder eine Neigung zum Aufdrehen.

Uenngleich das erfindungsgemeine Verfahren für die Herstellung von neuartigen verdrillten Strängen und Litzen aus wie auch immer hergestelltem Stahldraht nützlich ist, ist es besonders vorteilhaft für die Herstellung von Stahldrahtsträngen oder solchen Litzen aus einem Draht, welcher nach dem letzten Patentierungsvorqang z. B. durch Ziehen wenigstens etwa 80 % im Durchmesser reduziert wurde. Ein derartiger Draht ist gekennzeichnet durch eine sehr homogene Verteilung von feinen Karbiden in der Matrix begleitet von ersichtlich verringerten Ferrit-Strecken für eine Kohlenstoffdiffusion beim Austeniti-

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sieren. Wenngleich diese Erfindung nicht auf eine Verfahrenstheorie beschränkt werden soll, ist anzunehmen, daß die feine Dispersion der Karbide es erlaubt, daß die Austenitisierung und Homogenisierung schnell stattfinden können, so daß das Wachstum des austenitischen Kornes gesteuert werden kann. Die feinen austenitischen Körner führen beim Abschrecken ihrerseits zu einer feinkörnigen martensitischen Struktur, welche beim Tempern bei gemäßigten Temperaturen, z. B. zwischen etwa 5O⁰C und 300⁰C, zu einem unverformten getemperten martensitischen Strang oder einer solchen Litze führt, die Zugfestigkeiten von mehr als 24 607 kp/cm und eine Dehnung von mehr als 4,5 %_t vorzugsweise mehr als 5,0 % aufweist. Die Spannungs-Dehnungs-Diagramme der erfindungsgen äßen Produkte aus hochfestem Drahtatrang oder einer solchen Litze zeigen unüblich große Flächen unter ihren Kurven (die Leistung darstellen) als Ergebnis der hohen Dehnung verbunden mit hoher Zugfestigkeit. Diese neuartige Kombination aus Eigenschaften resultiert in einer höheren Bruchenergie oder Zähigkeit, was eine nützliche Eigenschaft für Reifencord insoweit darstellt, als die Stränge oder Litzen beim Zusammenpressen eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Bruch haben.

Zusätzlich weisen die neuartigen Stränge und Litzen gemäß Erfindung ersichtlich höhere Ermüdungsfestigkeitsgrenzen auf, wie mit Hilfe des Hunter-Dreh-Strahlungstest (Hunter Rotating Beam Test) gemessen. So zeigten Litzenproben gemäß der Erfin-

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dung, dia gemäß Beispiel IV/ hergestellt uaren, eine Ermüdungsfastigkeitsgrenze (bei 5x10 Zyklen) von 11 952 kp/cm gegenüber einem Uert von 9 491 kp/cm für handelsübliche messingbeschichtete 1050-Stahldrahtlitzen derselben Konstruktion·

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Claims

Patentansprüche

1. ,/Verdrillter Strang oder verdrillte Litze mit einer Mehrzahl von Stahldrähten mit wenigstens zuei Windungen pro 2,5 on und einem Drahtdurchmesser won weniger als 381 Mikrometer, wobei gegebenenfalls Litzen kombiniert und weiter mit wenigstens zwei Windungen pro 2,5 cm in einer Richtung verdrillt sind, welche gleich oder entgegengesetzt zu der Verdrillung das Drahtes in den Litzen ist, gekennzeichnet durch eine getemperte unverformte martensitische Struktur und durch im wesentlichen keine Zug-, Torsions- oder Biegerestspannungen, wobei die Litze eine Zugfestigkeit von wenigstens 24 607 kp/cm und eine Dehnung von wenigstens 4,7 % aufweist«

2. Verfahren zum Herstellen von verdrillten Stahldrahtlitzen oder -strängen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer getemperten, unverformten, martensitischen Struktur im wesentlichen ohne Zug-, Torsions- oder Biegerestspannungen in aufeinanderfolgenden Schritten

a) eine Mehrzahl von zusammengefaßten Stahldrähten oder Litzen mit wenigstens zwei Windungen pro 2,5 cm verdrillt werden, wobei im Falle der Erzeugung eines Strangs die Litzen welter verdrillt werden, so daß ein

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Strang mit Z/Z- oder S-Z-Uindungen entsteht;

b) . die v/erdrillte Litze oder der verdrillte Strang bei einer Temperatur, die ausreicht, die Litze oder den Strang zu austenitisieren und zu homogenisieren, kontinuierlich erwärmt uird;

c) die Litze oder der Strang während eines zur Erzielung einer martensitischen Struktur, die im wesentlichen frei von verbliebenem Austenit ist, ausreichenden Zeitraums kontinuierlich abgeschreckt uird; und

d) die abgeschreckte martensitische Litze

bzu. der abgeschreckte üartensitische Strang während eines Zeitraums, welcher zur Erzeugung einer Litze bzu, eines Strangs im wesentlichen ohne Zug-, Torsions- oder Biegerestspannungen ausreicht, getempert uird·

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