DE2512993A1

DE2512993A1 - Tensile strength measurement device for wire - has twin parallel rollers which have differential diameters and piezoelectric strain gauge

Info

Publication number: DE2512993A1
Application number: DE19752512993
Authority: DE
Inventors: Heinz-Dieter Dr Baumann
Original assignee: VEREINIGTE DRAHTINDUSTRIE GmbH
Current assignee: VEREINIGTE DRAHTINDUSTRIE GmbH
Priority date: 1975-03-24
Filing date: 1975-03-24
Publication date: 1976-09-30
Also published as: ES457204A1

Abstract

The tensile strength measurement device consists of two parallel rollers (11, 12) rotating in bearing frames (13, 14). Each roller has two sheaves of different diameter (16, 17) their ratio being between 0.8 and 4%. Between the roller bearing frames is a piezo-electric strain gauge (18) connected to an indicator (20) and pen recorder (21). The wire under test (5) is continuously spooled under tension over the two rollers which cause stretching of the wire to a greater or lesser degree. The percentage extension can be calculated from the measured force between the rollers. Sp = P/R2.pi.n where n is the number of turns of sire, and R is the wire radius.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung der Festigkeit von Drähten Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Festigkeit von Drähten.Method and device for the continuous determination of strength of wires The invention relates to a method and a device for determination the strength of wires.

Es ist bekannt, bei der Prüfung von Drähten in Ringen von den Ringen jeweils am Anfang und am Ende der aufgewickelten Drahtstrecke Proben zu entnehmen. Diese Proben werden anschließend in einer Zerreißmaschine geprüft, wobei ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm gemessen wird. Aus dem Diagramm können die Streckgrenze und das Spannungs-Dehnungs-Verhalten bestimmt werden. Es ist ersichtlich, daß die Art der Überprüfung relativ unbefriedigend ist, da über die Drahtqualität im Inneren des Ringes praktisch nur eine angenäherte Aussage getroffen werden kann. Dieser Zustand ist insofern nachteilig, da von vielen Kunden eine weitgehende Einhaltung von Toleranzwerten gefordert wird, über die jedoch keine Aussage getroffen werden kann, da keine Meßwerte für den gesamten Drahtring vorliegen.It is known when testing wires in rings from rings Samples can be taken at the beginning and at the end of the wound wire section. These samples are then tested in a tearing machine, using a stress-strain diagram is measured. The yield point and the stress-strain behavior can be seen from the diagram to be determined. It can be seen that the type of verification is relatively unsatisfactory is because the wire quality inside the ring is practically only approximated Statement can be made. This condition is disadvantageous in that there are many Customers are required to adhere to tolerance values to a large extent, but beyond that no statement can be made because there are no measured values for the entire wire ring are present.

Es stellt sich damit die Aufgabe, das bekannte Meßverfahren zu verbessern und insbesondere eine weitgehend kontinuierliche, zerstörungsfreie Überwachung, Prüfung und Messung der Festigkeit eines Drahtringes zu ermöglichen. Weiterhin soll aufgrund der Erfindung eine einfach zu bauende und unkompliziert einzusetzende Vorrichtung konstruiert werden können, mit der das Verfahren durchzuführen ist. Durch das Meßverfahren soll es möglich sein, dem Kunden ein Diagramm über die Festigkeit des Drahtes zu erstellen, wobei im wesentlichen eine Aussage über die gesamte Länge des Ringes möglich ist.The task is thus to improve the known measuring method and in particular a largely continuous, non-destructive monitoring, To enable testing and measurement of the strength of a wire ring. Furthermore should due to the invention, one that is easy to build and easy to use contraption can be constructed with which the method is to be carried out. By the measurement method should it be possible to send the customer a diagram of the strength of the wire create, essentially making a statement about the entire length of the ring is possible.

Das Verfahren soll ferner unmittelbar vor dem Aufrollen des Drahtringes einsetzbar sein, so daß die vorhergegangenen Drahtverarbeitungsgänge bei der Überwachung der Qualität erfaßt werden können.The method should also be carried out immediately before the wire ring is rolled up be applicable, so that the previous wire processing operations in the monitoring the quality can be recorded.

Die Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung der Festigkeit von Drähten, bei dem der Draht während eines Wickelvorganges gedehnt und dabei die Spannung der Drähte bei konstanter Dehnung als Parameter für die Drahtfestigkeit gemessen wird.The tasks are achieved by a method for determining the Strength of wires in which the wire is stretched during a winding process and the tension of the wires at constant elongation as a parameter for the wire strength is measured.

Vorzugsweise erfolgt die Messung nach einer Dehnung über die Streckgrenze im Spannungs-Dehnungs-Diagramm hinaus. Die letztere Maßnahme hat den Vorteil, daß das Verhalten des Drahtmaterials über der kritischen Proportionalitätsgrenze gemessen wird. Wird beispielsweise die Spannung bei einem Wert von 1 % Längenausdehnung gemessen, so ist sichergestellt, daß bei allen üblicherweise vorkommenden Stahldraht-Qualitäten die Proportionalitätagrenze im Spannungs-Dehnungs-Diagramm überschritten wird. Die gemessene Spannung gibt Auskunft über die Qualität des Drahtes (Streckgrenze, Zerreißfestigkeit und ähnliches).The measurement is preferably carried out after an elongation beyond the yield point in the stress-strain diagram. The latter measure has the advantage that the behavior of the wire material measured above the critical proportional limit will. For example, if the tension is measured at a value of 1% linear expansion, in this way it is ensured that with all commonly occurring steel wire qualities the proportionality limit in the stress-strain diagram is exceeded. the measured tension provides information about the quality of the wire (yield point, tensile strength and similar).

Für den Drahtverbraucher gibt daher ein Diagramm, das über die Länge des Drahtes die gemessene Spannung anzeigt, die bei einer Dehnung von beispielsweise 1 /o (oder einem anderen Wert innerhalb des Bereiches von ca. 0,8 bis 4 0/o Dehnung) erhalten wird, Aufschlüsse darüber, ob der Draht die gewünschte Festigkeit hat.For the wire consumer there is therefore a diagram showing the length of the wire indicates the measured tension, which at an elongation of, for example 1 / o (or another value within the range of approx. 0.8 to 4 0 / o elongation) is obtained, information about whether the wire has the desired strength.

Vorzugsweise erfolgt die Messung unmittelbar vor dem Aufwickeln des Drahtes auf eine Vorratsrolle. Zur Durchführung des Verfahrens eignen sich beispielsweise zwei Rollen, über die der Draht nacheinander festanliegend geführt ist und deren einer Umfang um einen bestimmten Betrag größer ist als der der anderen, und eine Kraftmeßvorrichtung zwischen den Aufhängungen der beiden Rollen. Der Umfangsunterschied zwischen den beiden Rollen ist so bemessen, daß der Draht beispielsweise umi % gedehnt wird. Die dafür benötigte Zugkraft überträgt sich auf die Rollen und kann über die Kraftmeßvorrichtung festgestellt werden.The measurement is preferably carried out immediately before the winding up of the Wire on a supply roll. For example, are suitable for carrying out the method two rollers over which the wire is guided one after the other in a tight fit and their one girth is greater than that of the other by a certain amount, and one Force measuring device between the suspensions of the two rollers. The difference in scope between the two rollers is dimensioned so that the wire is stretched, for example byi% will. The tensile force required for this is transferred to the rollers and can be used via the Force measuring device are determined.

Es erscheint auch möglich, die Zugkraft dadurch zu messen, daß der Draht über eine dritte Rolle geführt wird, die mit einer Kraftmeßdose verbunden ist.It also appears possible to measure the tensile force by having the Wire is passed over a third roller, which is connected to a load cell is.

Selbstverständlich ist auch möglich, den Draht mehrfach hin- und zurückzuführen zwischen den Rollen. In diesem Falle tritt eine erhöhte Zugspannung auf.Of course, it is also possible to move the wire back and forth several times between roles. In this case, an increased tensile stress occurs.

Um den Zusammenhang zwischen der Druckspannung, die an der Kraftmeßvorrichtung zwischen den Rollen gemessen wird, und der Drahtfestigkeit herzustellen, wird vorzugsweise eine empirische Eichung vorgenommen. Es ist jedoch auch möglich, bei Bekanntsein aller Parameter eine absolute Eichung durchzuführen.To understand the relationship between the compressive stress that is at the Force measuring device is measured between the rollers, and to establish the wire strength, an empirical calibration is preferably carried out. However, it is also possible Carry out an absolute calibration if all parameters are known.

Eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus zwei in Achsenrichtung zweistufigen Rollen, bei denen der Umfang der ersten bzw. zweiten Stufen jeweils untereinander gleich ist, bei denen jedoch der Umfang der zweiten Stufe jeweils um einen bestimmten Betrag größer ist als der der ersten Stufe, und bei der zwischen den Rollen ebenfalls eine Eraftmeß-zorrichtung vorgesehen ist.Another embodiment of the device for carrying out the method consists of two axially two-stage roles, in which the scope of the first and second stages are equal to each other, but in which the The scope of the second stage is each a certain amount greater than that of the first stage, and also an Eraftmeß-zorrichtung between the roles is provided.

Um das feste Anliegen des Drahtes zu verbessern, wird vorgeschlagen, jede Stufe der Rollen aus einer Reihe von Ringrillen bestehen zu lassen.To improve the tight fit of the wire, it is suggested that to make each stage of the rollers consist of a series of ring grooves.

Zwischen den beiden Stufen besteht ein Unterschied im Durchmesser von etwa 0,8 bis 4 , Zwischen beiden Aufhängungen der Rollen ist eine Kraftmeßvorrichtung angebracht, beispielsweise eine Druckmeßdose, die die Kraft mißt, die beim Auflaufen des Drahtes vom dünneren auf den dickeren Durchmesser durch die dabei erfolgende Dehnung erzeugt wird.There is a difference in diameter between the two stages from about 0.8 to 4, between the two suspensions of the rollers is a force measuring device attached, for example a pressure cell that measures the force that occurs when running of the wire from the thinner to the thicker diameter through the resulting Elongation is generated.

Durch diese Art der Drahtführung über zwei Rollen kann noch ein weiterer Vorteil erreicht werden.This way of routing the wire over two rollers enables another Advantage can be achieved.

Während des Dehnungsvorganges wird der Draht auch gerichtet und damit in seiner qualität weiter erbessert.During the stretching process, the wire is also straightened and thus further improved in its quality.

Das Verfahren läßt sich auch noch mit einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung durchführen, die aus einer in Achsenrichtung zweistufigen Rolle besteht, bei der der Umfang der zweiten Stufe gegenüber dem der ersten Stufe um einen bestimmten Betrag grösser ist - nämlich um den der erwünschten Dehnung -und bei der der Draht fest anliegend auf den Stufen geführt ist, wobei der Draht beim Übergang von der ersten auf die zweite Stufe über eine zweite Rolle geführt ist, die mit einem Kraftmeßgerät verbunden ist.The method can also be used with a further embodiment perform the device, which consists of a two-stage role in the axial direction consists in which the scope of the second stage compared to that of the first stage by is greater by a certain amount - namely by that of the desired elongation - and in which the wire is guided tightly on the steps, with the wire at The transition from the first to the second stage is carried out via a second role, which is connected to a force gauge.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Vorrichtung gemäß dem Verfahren und weitere Einzelheiten des Verfahrens werden anhand der Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen: Figur 1 ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm für einen Stahldraht; Figur 2 in schematischer Form eine Vorrichtung lzur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung; Figur 3 in schematischer Form eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Further properties and advantages of the device according to the method and further details of the method are explained with reference to the drawing. the Figures of the drawing show: FIG. 1 a stress-strain diagram for a Steel wire; FIG. 2 shows, in schematic form, a device for carrying out the Method according to the invention; FIG. 3 shows another embodiment in schematic form a device for carrying out the method.

In der Figur -1 ist ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm für Stahldraht dargestellt, bei dem auf der Abszisse die Dehnung in Prozent der ursprünglichen Länge und auf der Ordinate die Spannung in kp pro mm2 dargestellt sind. Gemäß den bekannten Gesetzmäßigkeiten weist der Draht innerhalb einer Proportionalzone, d.h.In the figure -1 is a stress-strain diagram for Steel wire shown with the elongation on the abscissa as a percentage of the original Length and the ordinate shows the voltage in kp per mm2. According to the The wire exhibits known regularities within a proportional zone, i.e.

bis zum Spannungswert 5 ein reversibles Verhalten p auf. In diesem Bereich wird die Dehnung wieder rückgängig gemacht, wenn die Spannung nachläßt. Wird jedoch der Draht über die Proportionalgrenze hinaus gedehnt, so erleidet er eine bleibende Verformung.Reversible behavior p up to voltage value 5. In this Area, the stretch is reversed when the tension is released. However, if the wire is stretched beyond the proportional limit, it suffers permanent deformation.

Bei einer bleibenden Dehnung von 0,2 Xo spricht man von der sogenannten Streckgrenze. Diese Streckgrenze liegt bei allen üblicherweise verwendeten Walzdrähten unterhalb einer Dehnung von 1 %, berechnet auf die Gesamtlänge des verformten Drahtes. Gleichzeitig gibt der Spannungswert S1 entsprechend einer Dehnung von 1 % einen Hinweis darauf, welche Elastizitätsgrenze, welche Streckgrenze und welche Bruchlast dem Draht als Eigenschaften zukommen. Eine Dehnung von etwa 1 Xo oder 2 % gibt damit ein verläßliches Qualitätsmerkmal wenn dieser Wert kontinuierlich über die gesamte Drahtlänge gemessen wird.With a permanent elongation of 0.2 Xo, one speaks of the so-called Stretch limit. This yield point is the same for all wire rods commonly used below an elongation of 1%, calculated on the total length of the deformed wire. At the same time, the stress value S1 corresponds to an elongation of 1% Indication of which elastic limit, which yield point and which breaking load to be attributed to the wire as properties. An elongation of about 1 Xo or 2% is therewith a reliable quality feature if this value is continuous over the whole Wire length is measured.

In Figur 2 ist eine Meßvorrichtung (erste Ausführung) gemäß der Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus zwei Rollen 11, 12, die in je einer Rollenhalterung 13, 14 drehbar eingebaut sind. Die Rollen liegen achsenparallel, und die Halterungen sind miteinander verbu-ndeni Jede Rolle ist in Achsenrichtung zweistufig ausgeführt Der Du-ir'sser Ci einen Stufe 16 unterscheidet sich vom Durchmesser der anderen Stufe 17 um etwa 0,8 bis 4 %. Der Unterschied wird in Abhängigkeit von der Größe der erreichten Dehnung und Drahtzugfestigkeit gewählt.In Figure 2 is a measuring device (first embodiment) according to the invention shown. The device consists of two rollers 11, 12, each in a roller holder 13, 14 are installed rotatable. The rollers and the brackets are axially parallel are connected to one another. Each role is designed in two stages in the axial direction The Du-ir'sser Ci a step 16 differs in diameter the other stage 17 by about 0.8 to 4%. The difference will depend on the size of the elongation and wire tensile strength achieved.

Bei den Rollen liegen Stufen mit gleichem Durchmesser einander gegenüber. Der Draht 5, welcher von einer Zuführung abgenommen wird, gelangt auf die Rollen 11, 12 in Form von einfachen Schlingen oder in Form einer "Acht". Wichtig ist, daß der Draht mit den Rollen fest verbunden ist und keinen nennenswerten Schlupf aufweist.In the case of the rollers, steps with the same diameter are opposite one another. The wire 5, which is removed from a feeder, arrives on the rollers 11, 12 in the form of simple loops or in the form of an "eight". It's important, that the wire is firmly connected to the rollers and has no significant slip.

Mit dem Aufliegen des Drahtes 5 auf die Rollen 11 und 12 wird auf der Stufe mit einem geringeren Durchmesser begonnen. Anschließend gelangt der Draht auf die Stufe mit einem größeren Durchmesser. Die Rollen werden entweder selbst angetrieben oder durch das Ziehen des Drahtes durch die Rollen von außen angetrieben. Durch die Reibungskräfte ist kein Ausgleich der Drahtlänge auf dem Umfang der Rollen selbst möglich, sondern ausschließlich über die freie Drahtstrecke, die sich zwischen den Rollen befindet. Hierbei wird eine bleibende Verformung im Draht hervorgerufen, die oberhalb der Streckgrenze liegt. Durch diese Streckung wird der Draht auch noch gerichtet, so daß während des Meßverfahrens ein weiterer Arbeitsgang erledigt werden kann.With the rest of the wire 5 on the rollers 11 and 12 is on the step started with a smaller diameter. Then the wire arrives to the step with a larger diameter. The roles are either themselves driven or driven externally by pulling the wire through the rollers. Due to the frictional forces, there is no compensation of the wire length on the circumference of the rollers even possible, but exclusively via the free wire path that is between the roles. This causes permanent deformation in the wire, which is above the yield point. This stretch also makes the wire directed so that another work step can be carried out during the measurement process can.

Zwischen den Rollen ist eine Kraftmeßdose 18 angeordnet, die beispielsweise ein Piezo-Kristall enthält, der ein piezo-elektrisches Signal erzeugt, das von einem Meßinstrument 20 aufgenommen und auf einen Diagramm-Schreiber 21 übertragen wird. Die Kurve des Diagramms zeigt demnach die gemessene Druckkraft zwischen den Rollen während des Dehnungsvorganges und ist ein Maß für die Streckgrenze und andere Werte, wie bereits erläutert.A load cell 18 is arranged between the rollers, for example contains a piezo crystal that generates a piezo-electric signal sent by a Measuring instrument 20 is recorded and transferred to a chart recorder 21. The curve of the diagram shows the measured compressive force between the rollers during the stretching process and is a measure of the yield point and other values, as already explained.

Die Verschiebung der Rollen während des Meßvorganges muß naturgemäß sehr gering sein, damit die freie Drahtlänge möglichst exakt genau gleich ist.The displacement of the rollers during the measuring process must of course be very short so that the free wire length is exactly the same as possible.

Die gemessene Kraft P der Meßdose kann über die Beziehung ermittelt werden (R= Drahthalbmesser; n = Anzahl der hin- und hergehenden Drähte). In praktischer Ausführung wird meist noch ein Korrekturfaktor erforderlich sein, der empirisch zu bestimmen ist.The measured force P of the load cell can be given by the relationship can be determined (R = wire diameter; n = number of wires going back and forth). In practice, a correction factor will usually be required, which must be determined empirically.

Gemäß einer anderen Anordnung kann die Messung auch mit einer einzigen Stufenrolle 1 durchgeführt werden (Figur 3). Bei dieser Ausführungsform wird der Draht 5 zunächst in mehreren Windungen um den Rollenabschnitt 2 gelegt, gelangt von dort über eine freie Wegstrecke über eine zweite Rolle 7 zu dem Rollenabschnitt 9 mit dem größeren Durchmesser. Auf dem größeren Durchmesser wird der Draht gedehnt, wobei die Dehnung über die freie Drahtlänge 5 ausgeglichen wird.According to another arrangement, the measurement can also be carried out with a single Step role 1 can be carried out (Figure 3). In this embodiment, the Wire 5 initially placed in several turns around the roller section 2, arrives from there via a free Distance over a second roller 7 to the roller section 9 with the larger diameter. On the larger diameter the wire is stretched, the stretch being compensated for over the free wire length 5 will.

Hierbei entsteht ein erheblicher Zug, der auf die Rolle 7 einwirkt. Die Rolle 7 ist mit einer Kraftmeßdose 6 verbunden, die ebenfalls mit einem Piezo-Kristall gekuppelt ist, der ein elektrisches Signal an das Meßgeratit Schreiber gibt. Das Meßgerät 8 gibt damit ebenfalls eine laufende Überwachung des Drahtes wieder. Die Stellung des Diagramms kann unmittelbar mit der jeweilig gemessenen Längenposition des Drahtes korreliert werden, so daß Aussagen darüber getroffen werden können, welche Drahtqualität über die Draht strecke gegeben ist.This creates a considerable pull that acts on the roller 7. The roller 7 is connected to a load cell 6, which also has a piezo crystal is coupled, which gives an electrical signal to the measuring device recorder. That Measuring device 8 thus also reproduces ongoing monitoring of the wire. the The position of the diagram can be directly linked to the respective measured length position of the wire can be correlated so that statements can be made about which wire quality is given over the wire route.

Zu bemerken ist, daß das Recken und Richten des Drahtes bei Dehnung um 1 % die Qualität nicht etwa vermindert, sondern für viele Bedarfsfälle erhöht. In den Fällen, wo die Reckung keine Qualitätserhöhung bedeutet, ergibt sie keinesfalls eine Qualitätsverminderung, sondern kann als neutral gewertet werden.It should be noted that the stretching and straightening of the wire when stretched The quality is not reduced by 1%, but increased for many cases of need. In those cases where the stretching does not mean an increase in quality, it does not result in any way a reduction in quality, but can be rated as neutral.

Da der Draht während des Walzens und Ziehens mehrere Reckvorgänge durchläuft, kann das Recken während des Meßvorganges ohne weiteres durch einen Verzicht bei den vorherigen Arbeitsgängen kompensiert werden.Because the wire is stretched several times during rolling and drawing goes through, the stretching during the measuring process can easily be done without be compensated in the previous operations.

In überraschender Weise gelingt durch die Anwendung des Verfahrens und durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine wesentl ich bessere bberwachungder Drahtqualität und damit Verbesserungder Kundeninformation.Using the method is surprisingly successful and by the device according to FIG Invention an essential i better monitoring of wire quality and thus improvement of customer information.

Claims

Method for determining the strength of wires, characterized in that that the wire is stretched during a winding process and thereby the tension of the wire is measured at constant elongation as a parameter for the wire strength.

2. The method according to claim 1, characterized in that the elongation takes place beyond the yield point (stress-strain diagram).

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Elongation is between 0.8 and 4.0 e / o.

4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Measurement takes place immediately before the wire is wound onto a supply roll.

5. Apparatus for performing the method according to claim 1 to 4, characterized by two rollers, but those of the wire tightly fitting one after the other and whose one scope is greater than that by a certain amount the other, and a force measuring device between the suspensions of the two rollers.

6. Apparatus according to claim 5, characterized by two in the axial direction two-stage roles where the scope of the first and second, respectively Levels * are equal to each other, but where the scope of the second Stage is each a certain amount "greater than that of the first stage, and characterized by a force measuring device between the suspensions of the two Roll.

7. Apparatus for performing the method according to claim 1 to 4, characterized by a two-stage role in the axial direction, in which the circumference the second stage increased by a certain amount compared to the first is, and in which the wire is guided tightly on the steps, the Wire passed over a second roller during the transition from the first to the second stage which is connected to a force gauge.

8. Apparatus according to claim 5 to 7, characterized in that each stage of the rollers consists of a series of ring grooves.