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Rolle zum Kaltverformen von Walzdraht Die Erfindung betrifft eine
Rolle zum Kaltverformen von Walzdraht zu gerippten Bewehrungsstäben (oder Bewehrungsdrähten)
unter Verwendung mindestens eines Tragkörpers, auf dem die Rolle durch mindestens
eine i.w. seitlich wirkende Kraft gehalten ist, die radiale und/oder axiale Preß-
bzw. Haltedrücke ausübt.
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Zweck der Erfindung ist es, durch Kaltverformen unterhalb der Rekristallisationstemperatur
aus einem Walzdraht einen stark verfestigten, profilierten, also z.B.
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mit Rippen versehenen Bewehrungsstab bzw. Bewehrungsdraht zu erstellen.
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Bekannte Walzrollen dieser Art weisen eine gehärtete Oberfläche auf
oder zeigen Hartmetalleinsätze. Bei einer bekannten Ausführungsform werden diese
auf zylindrische Flächen aufgeschoben und durch einen seitlichen Haltering arretiert
(DT-PS 159 677).
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In ähnlicher eise werden Kaliberwalzen dadurch erstellt, daß der Kaliberring
aus einzelnen zusammenfügbaren Verschleißringen gebildet ist. Auf einer Seite liegen
diese Verschleißringe an einer Schulter der Kaliberwalze an; auf der Gegenseite
wird ein Ring gegengeschraubt und gegen Lösung gesichert. Der Vorteil besteht darin,
daß man die Verschleißringe einzeln austauschen kann.
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Man kennt auch Rollen zum Herstellen von gerippten Bewehrungsstäben
mit einem Hartmetalleinsatz. Der Hartmetalleinsatz weist aber vorzugsweise abgeschrägte
Flächen auf, die die Längsrippe erzeugen.
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Die zuletzt beschriebene Rolle läßt sich aber nicht dann verwenden,
wenn nur quergerippter Bewehrungsdraht hergestellt werden soll.
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Durch die auftretenden Biegekräfte beim Draht durchgang treten Schwingungen
an der Rolle auf und führen bereits nach kurzer Laufzeit zu Brüchen. Hartmetall
allein ist nicht geeignet, solche Schwingungsbeanspruchungen schadlos aufzunehmen.
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Ferner kennt man Hartmetallwalzen, die so eingespannt sind, daß eine
Kompensationskraft entsteht, die mindestens so groß ist, daß die wirkende Sprengkraft
gemindert oder sogar aufgehoben wird, um ein Zerstören zu vermeiden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rolle für den vorgenannten Zweck
insbesondere billig, haltbar und mit präzisen Abmessungen zu erstellen.
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Gelöst wird die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Rolle ganz oder
teilweise aus Zirkonoxid (zero2) oder Oxidkerarnik (A1203) erstellt ist. Meistens
wird man die Rolle vollständig aus einem der beiden vorgenannten Materialien fertigen,
doch sind auch andere Varianten denkbar, wie im einzelnen noch ausgeführt wird.
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Dazu die folgenden Ausführungen. Wenn im nachfolgenden nur von einem
der beiden genannten Werkstoffe gesprochen wird, sind grundsätzlich beide Werkstoffe
gemeint.
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Zirkonoxid ist durch eine hohe Vickershärte gekennzeichnet.
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Oxidlceramik (z.B. SPl:-Oxidlceramik E23) weist eine noch größere
Härte als Zirkonoxid auf, doch eignet sich Zirkonoxidwerkstoff insbesondere wegen
seines Abriebverhaltens für die genannten Zwecke besser.
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In großen Zügen ist das Herstellungsverfahren der beiden hier zu verwendenden
Materialien etwa ähnlich. Das Zirkonoxid wird wie folgt hergestellt. Ausgangswerkstoffe
sind Baddeleyt. Dieses Material wird mit Zuschlägen gemahlen, so daß nachher mehr
als 99 % ZrO2 vorliegen. Nach dem Dispergieren und Sprühtrocknen erfolgt das Pressen,
Vorbrennen und Bearbeiten. Nach dem Brennen (z.B. Tunnelofen) das Schleifen, Waschen
und dann geht die Rolle zur Kontrolle.
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Die beiden vorgenannten Materialien erfüllen die erwarteten Bedingungen
bestens, und zwar wegen ihrer großen mechanischen Festigkeit bei einem relativ niedrigen
Elastizitätsmodul, so daß auch schlagartige Beanspruchungen nicht unbedingt zur
Zerstörung führen müssen.
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In der Praxis hat sich nun gezeigt, daß es zweckmäßig ist und zu besseren
Standzeiten führt, wenn man die Rollen erfindungsgemäß nach einer besonderen Art
herstellt bzw.
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eine besondere Anordnung trifft.
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Daher ist ein maßgeblicher Erfindungsgedanke darin zu sehen, daß im
Bereich der Drahtführung (der Rille) eines der vorgenannten Materialien (Oxidlceramik/Zirkonoxid)
in einer Stärke z.B. von mindestens 0,5 mm (auch andere Stärken sind denkbar) vorgesehen
ist, während im
verbleibenden Scheibenteil ein Gemisch von einem
der beiden Materialien und schwingungsdämpfendes Material angeordnet werden.
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Als schwingungsdämpfendes Material kommen bekannte, in der Industrieverarbeitung
sich bewährte Stoffe in Frage, beispielsweise Kunststoff, Bleilegierungen, sonstiges
Hartblei, legierte Weißmetalle, Bleibronze, Bronze, Eisen-Nickellegierungen, wie
man diese beispielsweise für Turbinenst ähl e verwendet, gußeisernes Material vorzugsweise
gesintertes Material und dgl. Solch ein schwingungsdämpfendes Material sollte auch
die Eingeschaft haben, besonderen Biegebeanspruchungen standzuhalten.
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Verwendet man nur im Bereich der Draht führung (Rille) eine dünne
Schicht eines der vorgenannten Materialien und stellt man die verbleibende Scheibe
aus einem Gemisch von diesem Material und schwingungsdämpfendem Material her, dann
sollte das schwingungsdämpfende Material im Peripheriebereich dieser Scheibe stärker
konzentriert sein als beispielsweise in Richtung zur Mitte hin (Bohrung).
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Nach einer besonderen Ausführungsform soll das schwingungsdämpfende
Material die Zirkonoxidschicht bzw. Oxidkeramikschicht in einer wenigstens schmalen
Schicht (in einer Stärke von z.B. 0,5 bis 2 mm) allseitig umgeben, so daß
nur
die Drahtführungsrille freiliegt; der Restkörper soll aus Metall oder einem Gemisch
aus Metall und Zirkonoxid bestehen.
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Das Gemisch aus Metall und Zirkonoxid soll bei einer weiteren Ausführungsbrm
im Bereich des schwingungsdämpfenden Materials im Konzentrat stärker (mehr) aus
schwingungsdämpfendem Material bestehen, und zwar bezogen auf den Teil der Restscheibe,
Das Widerlager (dort, wo die Scheibe anliegt), die die Preßkraft übertragenden Mittel
(Z.B. eine weitere Scheibe) und gegebenenfalls das (die) Zwischenlager (das die
Achse bzw. Welle umgibt) sollten aus stark schwingungsdämpfendem Material bestehen,
während die Rolle insgesamt oder im Mittelbereich aus Zirkonoxid gefertigt ist.
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Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß die Rollen mehrteilig erstellt
sind, insbesondere ist an eine Zweiteiligkeit gedacht; im Mittelbereich können Aussparungen
vorgesehen sein, die sich auch über die gesamte Radiallänge erstrecken können; in
diese Aussparungen kann schwingungsdämpfendes Material eingelagert sein.
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Das schwingungsdämpf ende Material kann in die Rolle und/ oder in
die Oxidkeramikschicht bzw. Zirkonoxidschicht ganz
oder teilweise
eingelassen sein, gleich in welcher Richtung also axial oder radial.
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Des weiteren kann man Kühlrippen und/oder Kühlbohrungen an der Rolle
vorsehen.
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Außerdem kann man die Rolle mit einem bekannten Kühlsystem verbinden.
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Man kann auch einen Tragkörper vorsehen, und zwar aus schwingungsdämpfendem
Material, der im Verhältnis zu dem Teil, der aus Oxidkeramik oder Zirkonoxid besteht,
relativ starkwandig ist, so daß jede Schwingung sofort im Keim erstickt wird.
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Ein weiterer maßgeblicher Erfindungsgedanke ist darin zu sehen, die
Rolle z.B. aus einem Material minderer Qualität herzustellen oder aus einem schwingungsdämpfenden
Material und das Keramikmaterial (verschleißfestes Material = Zirkonoxid (ZrO2)
/ Oxidlceramik (A1203) mindestens dort, wo es mit dem durchlaufenden Drahtmaterial
in Berührung kommt, aufzuschichten.
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(Unter Beschichten im Sinne der Erfindung ist ein Überzug gemeint,
bestehend aus Zirkonoxid oder Oxidkeramik, der sowohl mechanisch als auch metallurgisch
mit dem Grundmaterial (Rolle) eine Einheit bildet. Die Rolle wird also so hergestellt,
wie sie später Verwendung finden soll unter Berücksichtigung der relativ dünnen
Beschichtung.
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Das Auftragen dieser Überzugschicht im Bereich dort, wo das durchlaufende
Drahtmaterial angreift (mindestens dort), erfolgt mit Überschallgeschwindigkeit;
das Auftragsmaterial (Zirkonoxid/Oxidkeramik) wird als Feinstteilchen beim Aufprallen
erhitzt und mit dem Grundmaterial geht es eine Art Mikroverschweißung ein. Damit
ist dieses Überzugsmaterial (Zirkonoxid/Oxidlceramik) ein Bestandteil des Grundmaterials
nach Beendigung des Auftragvorganges geworden. Die aufgebrachte Materialschicht
stellt eine extreme Oberflächenhärte dar.) Ein weiterer Erfindungsgedanke ist darin
zu sehen, daß das verschleißfeste Material (Zirkonoxid (ZrO2) / Oxidkeramik (A1203)
auf einen.formgerechten Metallkörper = Rolle (z.B. auch ein Metall minderer Qualität,
schwingungsdämpfendes Material, Kunststoff usw.) mindestens im Verlauf der Berührungslinie
bzw. Berührungsfläche mit dem durchlaufenden Draht als Beschichtung aufgetragen
ist. Die erfindungsgemäßenRollen können also eine glatte oder keine glatte Mantelfläche
aufweisen; beispielsweise können zum Zwecke der Rippung Nuten vorgesehen sein.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung
und Beschreibung, und zwar zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße
Rolle, und zwar auch mit ihrer Befestigungsmöglichkeit, Fig. 2 und 3 jeweils einen
Teilschnitt durch eine Rolle.
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Im gezeigten Beispiel nach Fig. 1 ist eine Welle angedeutet, die ein
Widerlager 1 trägt. Das Widerlager 1 liegt an der Schulter des Wellenabsatzes an.
Gegen das Widerlager 1 wird die Rolle 2 gepreßt, die ganz oder teilweise aus Oxidkeramik
oder Zirkonoxid besteht. Damit die Rolle 2 in ihrer Lage verbleibt, ist im gezeigten
Beispiel schematisch eine Preßkraft angedeutet, hier beispielsweise eine Scheibe
3, die mittels Gewinde gehalten ist. Es sei ausdrücklich erwähnt, daß man auch hydraulische
Preßkräfte aufbringen könnte; die Darstellung mit der Scheibe 3 soll nur schematisch
vermitteln, wie die Befestigung gedacht ist.
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Die Seitenflächen 4 der Rolle 2 und die zugeordneten Sei-10 tenflächen
des Widerlagers 1 bzw. der Rolle oder Scheibe 3 sollten etwas divergieren, damit
man insbesondere im oberen Bereich-eine gute Anlage bekommt. Sehr vorteilhaft ist
es,
wenn das Widerlager 1 und die Scheibe 3 aus schwingungsdämpfendem
Material erstellt sind oder wenigstens Einlagen eines solchen Materials aufweisen.
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2 Der gleiche Vorteil ergibt sich, wenn die Rollen nicht unmittelbar
auf der Welle lagert, sondern noch ein Zwischenlager 6 (beispielsweise ineinandergeschachtelte
Keile oder dgl.) vorgesehen sind, die ihrerseits aus schwingungsdämpfendem Material
bestehen können.
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Es ist ferner angedeutet, daß auch nur der Mittelbereich 14 der Scheibe
2 aus Oxidkeramik oder Zirkonoxid bestehen kann. Die Breite dieser Zone kann beliebig
gewählt sein.
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Sie sollte aber in jedem Fall die Breite der Rille ff haben.
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Man kann bei einer Zweiteiligkeit der Rolle 2 auch Aussparungen 5
vorsehen und hier wiederum schwingungsdämpfendes Material einlagern.
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Des weiteren ist gezeigt, daß ein Bund 9 an der Welle vorgesehen ist,
gegen den sich die ineinandergeschachtelten Keile legen können.
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Fig. 2 zeigt eine besondere Ausführungsform, und zwar ist hier nur
in Form eines mit Rille 7 versehenen Ringes aus Zirkonoxid ein Rollenkörper 11 vorgesehen.
Dieser Rollenkörper
11 kann aus Metall und/ooer Zirkonoxid bzw.
nur aus schwingungsdämpfendem Material bestehen. Es ist zu verstehen, daß der Ring
8 aus Zirkonoxid, gelagert auf schwingungsdämpfendem Material, die besten Laufeigenschaften
zeigen wird.
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Eine Variante zeigt Fig. 3. Der Ring aus Zirkonoxid 8 ist hier in
einen Ring eingelagert, der das Zirkonoxid 8 allseitig umgibt; diese Ringform 12
soll schwingungsdämpfendes Material verkörpern und kann in einer beliebigen Stärke
bzw. Dicke erstellt sein. Das ganze System ist dann in einer Scheibe 13 gelagert,
die ihrerseits auch wieder aus anderem schwingungsdämpfendem Material erstellt sein
kann, so daß jede Art der Schwingungen sich gegenseitig sofort kompensieren, sofern
sie auftreten.