DE2403260C2

DE2403260C2 - Verfahren zur Herstellung eines Verbunddrahtes

Info

Publication number: DE2403260C2
Application number: DE2403260A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Dipl.-Ing. 3001 Isernhagen Klebl; Friedrich Schatz; Harry Ing.(grad.) 3012 Langenhagen Staschewski; Gerhard Dr.-Ing. 3000 Hannover Ziemek
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1974-01-24
Filing date: 1974-01-24
Publication date: 1984-11-08
Also published as: CA1006305A; DE2403260A1; AU7439674A; BR7407935D0; IN141766B; SE7500705L; SU587848A3; GB1422478A; US3894675A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach eiern Oberbegriff des Anspruchs 1.

Kupferplattierte Stahldrähte haben den besonderen Vorteil, daß sie die verhältnismäßig hohe Festigkeit sowie den niedrigen Preis des Stahls mit den guten Eigenschaften des Kupfers, wie gute elektrische Leitfähigkeit und hohe Korrosionsbeständigkeit, verbinden. Solche kupferummantelten Stahldrähte sind aber nur dann sinnvoll, wenn sie wirtschaftlicher hergestellt werden können als ein reiner Kupferdraht.

Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Kupferplattierten Stahldrähten bekanntgeworden, bei dem der Stahldraht kontinuierlich von einem Kupferband umhüllt wird, welches an seinen Bandkanten verschweißt wird. Das Verschweißen der Bandkanten erfolgt dadurch, daß man das Kupferband erhitzt und in einem einzigen Walzvorgang die Bandkanten so fest gegeneinanderpreßt, daß sich ein starker Walzgrat bildet, wobei gleichzeitig das Kupferband fest auf den Kern gedrückt wird (österreichisches Patent 1 22 897).

Dieses Verfahren bereitet in der Praxis Schwierigkeiten, da die Temperatur des umhüllenden Kupferbandes genau eingehalten werden muß.

Schweißfehler, die sich beim anschließenden Herunterziehen des Verbunddrahtes nachteilig auswirken, treten bei diesem Verfahren recht häufig auf. Die unsichere Temperaturführung erschwert es auch, mil diesem Verfahren einen festen metallischen Verbund zwischen dem Stahldraht und dem Kupferband zu erreichen.

Bei einem anderen bekannten Verfahren (Draht-Fachzeitschrift. Oktober 5973. No. 10, Seiten 535-541) wird ein Aluminiumdraht mit einem Kupferband umhüll«, und der Verbund durch Kaltziehen hergestellt Versuche, den Draht in erwärmtem Zustand zu ziehen, brachten keinen Erfolg. Nach dem Herstellen des Verbundes wird der Draht noch weichgeglüht

Bei einem weiteren Verfahren zur Herstellung eines Verbunddrahtes (US-PS 34 43 305) wird ein Metallband um einen Draht geformt der Verbunddraht erwärmt und im erwärmten Zustand im Durchmesser reduziert Bei der Ummantelung eines Stahldrahtes wird empfohlen, das Metallband auf 150-350⁰C und den Stahldraht höchstens auf 250⁰C zu erwärmen. Bei den höheren Temperaturwerten war jedoch ein Verbund der Metallpartner nicht zu erzielen. Hier wird also empfohlen, die Temperatur an der Berünrungsstelle zwischen dem Draht und dem Band nicht höher als ca. 300⁰C zu wählen.

Der Erfindung lag von daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit den ein kupferplattierter Stahldraht hergestellt werden kann, der sich durch eine einwandfreie .mechanisch feste Verbindung zwischen einem Kupfermantel und einem Stahlseelendraht auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch das im Kennzeichen des Anspruchs 1 Erfaßte gelöst

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Diffusionsschicht erzeugt, die eine innige Verbindung zwischen dem Kupfer und dem Stahl bewirkt, so daß auf kontinuierlichem Wege ein kupferplattierter Stahldraht hergestellt werden kann, der sich beliebig weiterverarbeiten läßt. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch seine besonders einfache Handhabung aus.

Eine der wesentlichen Vorbedingungen dafür, daß man eine Diffusionsschicht erhält, ist eine besonders saubere Oberfläche der zu verbindenden Metallwerkstücke. Sie müssen frei von Oxiden sein. Es hat sich daher als zweckmäßig erwiesen, den Stahldraht vor der Ummantelung zu beizen, zu neutralisieren und anschließend zu trocknen.

Es ist aber ebenso möglich, den Stahldraht vor dem Ummanteln mittels rotierender Messer zu schälen. Eine weitere Möglichkeit wäre, den Stahldraht sandzustrahlen oder mit Schleifbürsten zu behandeln. Das Kupferband kann ebenfalls vor dem Ummanteln gebeizt, neutralisiert und getrocknet werden, es hat sich aber als zweckmäßig erwiesen, die dem Stahldraht zugekehrte Oberfläche des Kupferbandes vor dem Ummanteln unter Schutzgas mit Schleifbürsten zu behandeln, so daß Verschmutzungen und Oxide vollkommen entfernt werden und darüber hinaus noch eine Aufrauhung der Kupferoberfläche erzielt wird.

Durch die aufgerauhte vergrößerte Oberfläche wird die Bildung einer Diffusionsschicht noch begünstigt. Zur Erwärmung des Verbunddrahtes nach dem Schweißen und dem anschließenden Herunterziehen des Kupfermantels auf den Stahldraht ist es möglich, eine kontinuierliche Durchlaufwiderstandsglühanlage zu verwenden oder aber den Verbunddraht in einen Durchlaufofen zu schicken, in dem der Verbunddraht auf mindestens 85O⁰C erwärmt wird. Einen besonders festen Verbund zwischen dem Stahldraht und dem Kupfermantel erhält man, wenn man die Querschnittsreduktion des Verbunddrahtes mittels eines angetriebenen Türkenkopfes unmittelbar hinter dem Glühofen durchführt. Bei der

h^r) Querschnittsreduzierung von beispielsweise 10% mittels des Türkenkopfes handelt es sich um einen kombinierten Walz-Ziehvorgang. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, den Verbunddraht nach dem Reduzie-

3 4

rcn abzukühlen, beispielsweise in einem Wasserbad. ausgebildet sein kann und dort auf mindestens 850⁰C Der sich dabei schnell abkühlende Rupfcrmantel erwärmt Unmittelbar hinter der Glüheinrichtung 10 ist schrumpft so auf den Stahldraht auf. Un eine besonders ein sogenannter Türkenkopf 11 vorgesehen, mit dessen glatte Oberfläche des Verbunddrahtes zu erhalten, ist es Hilfe der Verbunddraht 7 um mindestens 10%, vorzugsvorteilhaft, nach der Behandlung mit dem Türkenkopf 5 weise um 20%, in seinem Querschnitt reduziert wird, den Verbunddraht in einem Ziehstein zu glätten. Dieser Türkenkopf 11 besteht aus mindestens vier dia-

Der auf diese Weise hergestellte kupferummantelte metral zueinander angeordneten Rollen, die an ihrem Stahldraht weist eine so gute Haftung zwischen dem äußeren Umfang so profiliert sind, daß ein Kreis gebil-Stahl und dem Kupfer auf, daß er in beliebiger Weise, det wird, dessen Durchmesser dem Durchmesser des beispielsweise durch mehrstufiges Ziehen ggf. mit Zwi- io reduzierten Drahtes 12 entspricht Bei diesem RoIlschenglühung, auf die gewünschten Durchmesser her- Preß-Vorgang wird das Kupferband 1 fest gegen den untergezogen werden kann. Stahldraht 3 gepreßt und es bildet sich somit aufgrund

Zur Durchführung des Verfahrens hat sich eine Vor- der Erwärmung auf mindestens 850⁰C eine wenige μπι richtung als besonders zweckmäßig erwiesen, bei der starke Diffusionsschicht, die einen festen Verbund zwieine das Kupferband formende Rohrformeinrichtung 15 sehen dem Kupferband 1 und dem Stahldraht 3 gewährsowie eine Schweißeinrichtung, eine Zieheinrichtung, ei- leistet Vorteilhafterweise sind die Rollen des Türkenne Durchlauferhitzungsanlage und einer riollwalzein- kopfes 11 angetrieben, richtung in Tandem hintereinander angeordnet sind. Die Querschnittsreduktion hinter dem Glühofen 10

Die Erfindung sei anhand des in der Figur schema- kann aber auch mittels eines normalen Ziehsteins vortisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu- 20 genommen werden, wobei als Schmiermittel ein hochtert wärmebeständiger Stoff, wie beispielsweise Glaspulver,

Ein von einer nicht mehr dargestellten Vorratsspule verwendet wird. Nach dieser Querschnittsreduzierung ablaufendes Kupferband 1, welches ggf. noch in einer wird der Verbunddraht 12 einer Kühlvorrichtung 13, ebenfalls nicht dargestellten Bandentfettungsanlage beispielsweise einem Wasserbad, zugeführt und angereinigt ist, wird einer Bürstvorrichtung 2 zugeführt, in 25 schließend in bekannter Weise auf eine Vorratstrommel der die dem Stahldraht 3 zugekehrte Oberfläche durch 14 aufgewickelt Der auf diese Weise hergestellte Verrotierende Metallbürsten von Oxiden befreit und aufge- bunddraht 12 kann in mehreren Ziehvorgängen auf den rauht wird. Das so vorbereitete Kupferband 1 wird kon- gewünschten Durchmesser, ggf. unter Zwischenschaltinuierlich einer Rohrformanlage zugeführt, in der das tung von Glühvorgängen, heruntergezogen werden. Kupferband 1 um den Stahldraht 3 zum Rohr geformt 30 Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verwird, und zwar mit einem größeren Innendurchmesser fahrens ist darin zu sehen, daß es nunmehr gelungen ist, als der Außendurchmesser des Stahldrahtes 3. Dabei in wirtschaftlicher und unkomplizierter Weise kupfermuß dafür Sorge getragen werden, daß der Stahldraht 3 ummantelte Stahldrähte von nahezu unbegrenzter Länam Boden des geformten Rohres liegt, damit der ge kontinuierlich herzustellen. Die beschriebene Anlage Schweißprozeß durch den Stahldraht 3 nicht behindert 35 kann mit einem Maschinenführer und ggf. einem Helfer wird. Mittels der elektrischen Lichtbogenschweißein- gefahren werden. Der Ausstoß hängt von dem Anfangsrichtung 4, die zweckmäßigerweise aus drei hintereinan- durchmesser der Stahldrähte ab und beträgt bei den der geschalteten Einzelelektroden besteht, werden die üblicherweise verwendeten Ausgangsdurchmessern des Bandkanten miteinander verbunden. Um eine Oxidation Stahldrahtes von 8 mm bis 16 mm, 0,7 t bis 3,0 t/h, je des Kupferbleches 1 an seiner aufgerauhten Oberfläche 40 nach geforderter Kupferauflage.

zu vermeiden, wird das Band unter Schutzgas gebürstet

und ebenfalls unter Schutzgas verschweißt, wobei der Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Weg zwischen der Bürstvorrichtung 2 und der Schweißeinrichtung 4 ebenfalls mit Schutzgas abgedeckt ist.

Unmittelbar nach dem Verschweißen wird das so ge- 45
bildete Kupferrohr 5 mittels der Ziehvorrichtung 6 satt
auf den Stahldraht 3 heruntergezogen, wobei zweckmäßigerweise auch der Stahldraht 3 in seinen Querschnittsabmessungen leicht verringert wird. Der Stahldraht 3 ist
im selben Arbeitsgang oder in einem gesonderten Ar- 50
beitsgang an seiner Oberfläche gereinigt und ggf. aufgerauht. Der ummantelte Stahldraht 7 wird mittels der
Abzugsvorrichtung 8, vorzugsweise ein Scheibenabzug,
durch die Ziehvorrichtung 6 hindurchgezogen, wobei
eine oder mehrere Windungen des ummantelten Drah- 55
tes 7 um den Scheibenabzug 8 herumgeführt sind. Der
Scheibenabzug 8 sorgt dabei für eine konstante Abzugsgeschwindigkeit. Um dies zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß die Windungen des ummantelten Drahtes 7
stets auf der Oberfläche des Scheibenabzugs 8 auflie- 60
gen. Es ist deshalb eine Abzugsraupe 9 vorgesehen, die
den ummantelten Draht hinter der Ziehvorrichtung 6
unter Zug hält. Bis zu diesem Augenblick ist zwischen
der Oberfläche des Stahldrahles und der Oberfläche des
Kupferdrahtes 1 noch kein wesentlicher Verbund vor- 65
handen. Der ummantelte Draht 7 wird deshalb einer
Glüheinrichtung 10 zugeführt, die als Widerstandsdurchlaufglühanlage oder Induktionsdurchlaufglühe

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Verbunddrahtes mit einer Außenschicht aus Kupfer, bei dem um einen kontinuierlich zugeführten Metalldraht ein Kupferband längseinlaufend zum Rohr geformt, an seinen Bandkanten mittels elektrischer Lichtbogenschweißung unter Schutzgas längsnahtverschweißt, wobei das Kupferband zu einem Rohr mit größerem Innendurchmesser als der Außendurchmesser des Metalldrahtes geformt und nach dem Nahtverschweißen satt auf den Metalldraht heruntergezogen wird und der Verbunddraht in erwärmtem Zustand in seinem Querschnitt reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Metalldraht ein Stahldraht verwendet wird und daß der Verbunddraht bei einer Temperatur von mindestens 850⁰C um mindestens 10% in seinem Querschnitt reduziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Metalldraht vor dem Ummanteln gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahldraht vor dem Ummanteln gebeizt, neutralisiert und anschließend getrocknet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbunddraht mittels eines angetriebenen Türkenkopfes unmittelbar nach dem Glühen in seinem Querschnitt reduziert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbunddraht nach der Querschnittsreduktion mittels eines Ziehsteines geglättet wird.