DE2538177A1 - Verfahren und vorrichtung zum warmziehen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum warmziehen

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DE2538177A1
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Iwao Kashiwagi
Nobumasa Shigemoto
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Proterial Ltd
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Hitachi Metals Ltd
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C3/00Profiling tools for metal drawing; Combinations of dies and mandrels
    • B21C3/02Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof
    • B21C3/12Die holders; Rotating dies
    • B21C3/14Die holders combined with devices for guiding the drawing material or combined with devices for cooling heating, or lubricating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C9/00Cooling, heating or lubricating drawing material

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Warm ziehen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Warmziehen von Metalldrähten, insbesondere aus schwierig zu bearbeitenden Stahllegierungen unter Verwendung einer induktiven Aufheizung des zu ziehenden Materials.
  • Bei der Herstellung von Drähten werden am häufigsten sogenannte Kaltzieh-Verfahren angewandt. Jedoch werden auch seit langem Versuche zum Warm ziehen insbesondere von schwierig zu behandelnden Materialien durchgeführt, wobei folgende Verfahren angewandt werden: 1. Bei einem Verfahren werden die Drahtstäbe zuvor in einem Ofen, beispielsweise einem Verbrennungsofen unt er Verwendung von Schwer-oder Leichtöl, oder in einem elektrischen Widerstands ofen erwärmt und danach gezogen.
  • 2. Bei einem zweiten Verfahren werden die Drahtstäbe einer elektrischen Widerstandsbeheizung unterworfen, bei welcher ein elektrischer Strom direkt durch den Stab geleitet wird.
  • 3. Bei einem dritten V erfahren erfolgt die Erwärmung der Drahtstäbe durch direkte Beheizung mit einer Gasflamme.
  • 4. Bei einem vierten Verfahren werden die Stäbe durch Induktionsbeheizung unter Anwendung eines hochfrequenten Wechselstrom es erwärmt.
  • Jedes dieser Verfahren besitzt eine Reihe von Nachteilen. Das seit langem beim Ziehen angewandte Verfahren 1 führt beispielsweise zu einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung, zur Oxydation und Deformation der Drahtstäbe, zu einer ungleichmäßigen Auftragung des Gleitmittels. Das Heizverfahren 2 wird praktisch zur Erwärmung von Drähten unter 650 OC angewandt, und hierfür sind auch entsprechende Geräte auf dem Markt. Die Verwendung von Gleitel ektroden führt jedoch zur Ausbildung von Funkenlöchern in den Drahtstäben aufgrund der elektrischen Entladung in den Berührungspunkten zwischen der Elektrode und dem Stab.
  • Daher kann dieses Verfahren nicht bei höheren Temperaturen durchgeführt werden, weil Oxydationen der Staboberflächen eintreten. Ein Gleitmittel kann nicht nach der Erwärmung aufgebracht werden, so daß bei ungleichmäßiger Verteilung des Gleitmittels eine Temperàturerniedrigung oder Anfressungen am Ziehstein auftreten. Aus diesen Gründen ist dieses Verfahren für einen praktischen Einsatz ungeeignet.
  • Das Verfahren 3 ist zum Warm ziehen von Wolframdrähten angewandt worden. Es führt zu einer ungenügend gleichmäßigen Temperaturverteilung und ist zum Ziehen von Stahldrähten mit notwendiger Warmbehandlung ungeeignet.
  • Das Verfahren erlaubt eine gegenüber den Verfahren 1 bis 3 wesentlich schnellere Aufheizung der Drahtstäbe, es treten jedoch bei seiner Anwendung zum Ziehen der Drähte noch eine Reihe vqn ungelösten Problemen auf.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Warm ziehen unter Anwendung der hochfrequenten induktiven Beheizung des zu ziehenden Materials aufzuzeigen, bei dem die genannten Nachteile nicht auftreten und Metalldrähte aus insbesondere schwierig zu ziehenden Stahllegierungen kontinuierlich hergestellt werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Material vor seiner induktiven Beheizung mit einem Gleitmittel beschichtet wird, daß es danach auf eine optimale Ziehtemperatur gebracht und gleichzeitig das Gleitmittel zu einem festen zähen Film ausgebildet wird, wobei 0 die Beheizung auf die optimale Warmziehtemperatur zwischen 650 C und der Erweichungstemperatur der Stahllegierung erfolgt, und daß danach das erwärmte Material bei dieser optimalen Ziehtemperatur gezogen wird.
  • Im folgenden werden Ausführungsbeispiele zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung zum Warmziehen eines Drahtstabes, Fig. 2 a, 2 b Einrichtungen zum Beschichten des Drahtstabes mit dem Schmiermittel im Längsschnitt, Fig. 3 ein Diagramm der Bearbeitbarkeit eines Schnellstahles, Fig. 4 ein erfindungsgemäß eingesetztes Induktionsheizgerät mit verstellbarer Bewegung der Induktionsspule und des Ziehsteins im vertikalen Längsschnitt, Fig. 5 a eine Ausführung des erfindungsgemäß verwendeten Ziehsteins im Vertikalschnitt, Fig. 5 b ein Einzelteil des Ziehsteins nach Fig. 5 a in perspektivischer Darstellung.
  • Vor der ausführlichen Beschreibung der Ausführungsbeispiele werden im folgenden die wesentlichen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und die entsprechenden Wirkungsweisen der Vorrichtung beschrieben: 1. Zur Verhinderung von Anfressungen im Ziehstein wird ein Gleitmittel auf den auf eine erhöhte Temperatur erwärmten Drahtstab gleichmäßig aufgetragen und eine für schwierig zu ziehende Drähte optimale Ziehtemperatur eingestellt.
  • 2. Auf der Oberfläche des zu 7iehenden Materials wird ein gleichmäßiger Gleitmittelfilm ohne Abbrennen des Gleitmittels ausgebildet, durch den erfindungsgemäß ein kontinuierliches Warm ziehen von schwierig zu behandelnden Materialien möglich wird.
  • Zur verbesserten Durchführung des kontinuierlichen Warmziehvorganges sind folgende Merkmale von Bedeutung: 3. eine gleichmäßige Aufheizung des zu ziehenden Materials unmittelbar vor dem Ziehvorgang im Stein; 4. ein Abschrecken des Ziehdrahtes nach dem Ziehvorgang am Austrag des Ziehsteines zur Vergrößerung seiner Zugfestigkeit.
  • Zur Verwirklichung dieser Merkmale wird erfindungsgemäß zum kontinuierlichen Warm ziehen von schwierig zu behandelnden Materialien vorgeschlagen, diese Merkmale mit dem herkömmlichen Abwickeln des Drahtstabes, dem Umformen und dem Aufspulen des gezogenen Drahtes zu kombinieren. Als Ziehsteine können erfindungsgemäß a) ein Stein mit konischer Bohrung, b) ein Doppelrollenstein mit einer elliptischen oder einer Rundbohrung und c) zwei Rollensteine mit einer Tüllenbohrung verwendet werden.
  • Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtun g ist die Durchlaufrichtung des Drahtes 1 von dem Abwickelgerät 2 zu einer Aufwickelmaschine 7 durch einen Pfeil gekennzeichnet. Der Drahtstab 1 wird zuerst in einer Richtmaschine 3 zwischen vertikalen und horizontalen Rollen ausgerichtet. Danach durchläuft er ein Gerät 4 zum gleichmäßigen Aufbringen einer opti malen Menge eines Gleitmittels auf seine Oberfläche. Der Drahtstab wird anschließend in einem Induktionsheizgerät 5 schnell erwärmt und dabei ein Gleitmittelfilm ausgebildet. Der Abstand zwischen dem Induktionsheizgerät 5 und dem Ziehstein 6 kann zur Erzielung einer gleichmäßigen Temperaturverteilung zwischen der Drahtoberfläche und dem Drahtinneren eingestellt werden. Der aufgeheizte und mit einer gleichmäßigen Gleitmittelschicht versehene Drahtstab wird dann durch den Ziehstein 6 gezogen, unmittelbar anschließend abgeschreckt und in der Aufwickelmaschine 7 aufgespult.
  • Die bei dem erfindungsgemäßen Warm ziehen verwendete Abwickelmaschine 2 und die Aufspulmaschine 7 sind ebenso wie die Rollen-Ausrichtmaschine 3 aus der herkömmlichen Drahtzieherei bekannt. In der Richtmaschine 3 sind zwei Satz Richtrollen mit 4 bis 6 Drehs cheiben vorgesehen, in deren Außenumfang eine V-förmige Nut eingearbeitet ist und die in einer gegeneinander versetzten Bahn angeordnet sind, um eine wechselnde vertikale Biegewirkung auf die Drahtstäbe auszuüben, wobei zwei weitere Satz horizontale Richtrollen zur Biegung des Drahts in dieser Richtung vorgesehen sind. Beispielsweise kann ein Satz Richtrollen in der Vertikalen und ein weiterer Satz in der Eirizontalen zur Erzielung einer kreuzweisen Anordnung vorgesehen sein. Die Wellen der jeweiligen Rollen können sog. freidrehende Wellen sein. Zur Behandlung dicker Drahtstäbe kann eine angetriebene Kupplung, beispielsweise eine Überholkupplung oder eine Greifkupplung vorgesehen werden.
  • Selbstverständlich unterscheidet sich das beim Warm ziehen verwendete Gleitmittel vom beim Kaltziehen bei Raumtemperatur eingesetzten Gleitmittel. Wird das ölige oder wäßrige Gleitmitt el beim Warm ziehen auf die Drahtstange nach deren Erwärmung auf eine vorgegebene Temperatur entweder in einem eingangs erläuterten Heizofen (1) oder bei der elektrischen Widerstandsbeheizung durch direktes Einleiten eines elektrischen Stromes in den Draht (2) aufgebracht, haftet es in beiden Fällen- nicht auf der Stangenoberfläche, weil eine sofortige Verdampfung des Öles und der Feuchte aufgrund der hohen Oberflächentemperatur eintritt. Ebenso wird auch ein pulverförmiges Gleitmittel nicht an der Stangenoberfläche haften bleiben, was zum Anfressen des Ziehsteins führt. Wird dagegen das Gleitmittel vor der Heizbehandlung auf den Drahtstab aufgebracht, verbrennt oder verzundert es beim Aufheizen im Ofen nach dem vorgeschlagenen Verfahren 1. Bei der Beheizung des Drahtstabes durch direktes Einl eiten eines elektrischen Stromes nach dem Verfahren 2 entsteht ein mangelhafter Kontaktschluß mit der Elektrode, durch den das Gleitmittel im Kontaktbereich mit der Elektrode abgestreift wird. Bei Anwendung der Gasflammenheizung nach dem Verfahren 3 wird der Drahtstab vor der Aufwärmung mit einer wäßrigen Lösung aus koloidalem Graphit benetzt. Dabei entsteht ein unebener Gleitmittelfilm auf der Staboberfläche, weil keine gleichmäßige Gleitmittelauftragung stattfindet.
  • Demgegenüber wird gemäß der Erfindung das Gleitmittel in einer zum Warm ziehen ausreichenden Menge gleichmäßig auf die Oberfläche des Drahtstabes bei Raumtemperatur aufgebracht, danach der Drahtstab erhitzt und von anderen fremden Einflüssen und-einer auf ihn einwirkenden Reibung ferngehalten. Im Gegensatz zu der eingangs erläuterten Aufheizung (3), bei der das zu ziehende Material von außen durch den bereits aufgebrachten Gleitmittelfilm hindurch erwärmt wird, erfolgt die erfindungsgemäße Aufheizung des Drahtstabes von innen, so daß eine Gleitmittel-Überhitzung vermieden wird. Die angewandte Induktionsbeheizung ermöglicht eine sehr schnelle Erwärmung, und die Entstehung eines dichten und festen Gleitmittelfilms an der Drahtstangenoberfläche, der ein erfolgreiches Warm ziehen auch von schwierig zu behandelnden Materialien gewährleistet.
  • Bei der Erfindung ist es wesentlich, daß das Gleitmittel vor der Erwärmung auf den Drahtstab aufgebracht wird, während gleichzeitig die Induktionsbeheizung des Stabes erfolgt. Insbesondere bei Verwendung eines öl- oder wasserhaltigen Gleitmittels, eines pulverförmigen Gleitmittels, einer wäßrigen Lösung aus kolloidalem Graphit und/oder eines pastenförmigen Gleitmittels od. dgl. kann der zu ziehende Drahtstab mit mindestens einem dieser Gleitmittel beschichtet werden, und zwar durch Aufsprühen des Gleitmittels auf den Drahtstab und/oder Durchziehen oder Eintauchen des Stabes durch das Gleitmittel, wonach der Stab induktions-erwärmt wird. Beim Erfindungsgegenstand erfolgt das Aufbringen des Gleitmittels besonders vorteilhaft bei ausreichender Zentrierung des Drahtstabes durch die Keilwirkung eines pastenförmigen Schmiermittels vor einer Durchgangsöffnung derart, daß ein gleichförmiger Schmiermittelauftrag auf dem Stab entsteht.
  • Dieser Schmiermittelauftrag kann besonders gleichmäßig durch die in den Fig. 2 a und 2 b dargestellten Ausführungen erreicht werden. In diesen Auftragseinrichtungen wird der zu ziehende Drahtstab durch eine Gleitmittelpaste 12 hindurchbewegt und danach das an der Staboberfläche anhaftende überscltissige Gleitmittel durch eine Öffnung oder eine trichterförmige Auftragsdüse 8, deren Innendurchmesser 0,01 bis 1,0 mm größer als der Stabdurchmesser ist, entfernt, so daß ein gleichmäßiger Gleitmittelfilm über die gesamte Oberfläche des Drahtstabes 1 entsteht.
  • Ist der Innendurchmesser der Gleitmittel-Auftragsdüse um 0,01 mm kleiner als der Drahtstangendurchmesser, ergeben sich Schwierigkeiten beim gleichmäßigen Auftragen des Schmiermittels auf die Drahtstangenoberfläche, die zu dem nachteiligen Anfressen des Ziehsteines führen können. Wenn dagegen der Innendurchm esser der Schmiermittel-Auftragsdüse um mehr als 1,0 mm größer als der Drahtstangendurchmesser ist, führt dies zu einer ungenügenden Zentrierung des Drahtstabes durch die Keilwirkung des Gleitmittelfilmes. Demzufolge sollte der Innendurchmesser der Gleitmittel-Auftragsdüse vorzugsweise um 0,01 bis 1,00 mm größer als der Durchmesser der Drahtstange sein.
  • Die beste Zentrierwirkung der Drahtstange wird erreicht, wenn der Innendurchmesser der Gleitmittel-Auftragsdüse ca. 0,1 mm größer als der Drahtstangendurchmesser ist, wodurch eine außerordentlich gleichmäßige Verteilung des Gleitmittels entsteht. In Fig. 2 a sind eine stationäre Gleitmittel-Auftragsdüse und in Fig. 2 b eine drehbare Auftragsdüse dargestellt.
  • Die Drahtstange wird mit ihrem zum Ziehen präparierten Ende durch ein das Austreten des Gleitmittels verhinderndes Rohr 11 an der Vorderseite-eines Gleitmittelbehälters 9 und danach durch das Gleitmittel 12 bewegt, so daß sich dieses an seiner Oberfläche ansetzt. Eine optimale Menge an Gleitmittel befindet sich an der Drahtstangenoberfläche, wenn die Stange 1 die Gleitmittel-Auftragsdüse 8 durchläuft, die einen konischen Führungsteil 13 aufweist. Ein Sitz 14 für die Düse 8 ist im Austragsteil des Gleitmittelbehälters 9 ausgebildet und weist drei RingschuI-tern zur Zentrierung der Düse auf. Ein Düsenhalter 15 mit einem Sechskant-Ansatz 16 zum Ansetzen eines Spannschlüssels und Festziehen der Düse 8 ist in den Austragsansatz eingeschraubt. Diese Düsenanordnung kann für eine feste, ebenso wie für eine verdrehbare Düse angewandt werden.
  • Bei der in Fig. 2 b dargestellten, verdrehbaren Düsenanordnung ist ein Gehäuseteil 17 z. B. durch Bolzen an dem Gleitmittelbehälter 9 befestigt und eine Spindel 19 in einem Kugellager 18 gelagert. Ein auf der Spindel 19 fest montiertes Schneckenrad 20 wird durch eine an der Abtriebswelle eines Antriebes 21 sitzende Schnecke angetrieben. Eine Öldichtung 22 verhindert das Austreten des Gleitmittels. Zum Einstellen der Gleitmittel-Viskosität kann eine Heizung 10 vorgesehen sein.
  • Die Übertragung der Drehbewegung auf die Spindel braucht nicht durch einen Schneckentrieb, sondern kann auch durch andere geeignete Getriebe, z. B. Ketten, Bänder od. dgl., erfolgen. Ebenso können statt der Kugellager auch Rollenlager oder Gleitlager vorgesehen sein.
  • Ruht ein zu ziehender Drahtstab in einer dieser Auftragseinrichtungen, dann wird bei der fest eingespannten Auftragsdüse nach Fig. 2 a die Außenfläche des Drahtes mit der Düseninnenkante an einer Stelle in Berührung kommen, d. h. in diesem Punkt ist das radiale Spiel gleich Null.
  • Wird jedoch der Drahtstab durch die Einrichtung hindurchgezogen, dann tritt durch die Viskosität des plastischen Gleitmittels eine Keilwirkung unter Ausbildung eines Filmes auf. Diese Keilwirkung und damit auch die auf sie zurückzuführende Zentrierung ist um so größer, je kleiner das Radialspiel zwischen der Düse und dem Drahtstab ist. Durch Einstellung der Viskosität des plastischen Gleitmittels kann ein gleichmäßiger Gleitmittelfilm von einer bestimmten Dicke auf den Drahtstab ausgebildet werden, der den Warmziehvorgang in keiner Weise beeinträchtigt.
  • Bei der drehgetriebenen Auftragsdüse nach Fig. 2 b sind zwei Relativbewegungen vorhanden, und zwar eine zwischen dem Drahtstab und der Gleitmittel-Auftragsdüse und die andere zwischen dem durchlaufenden Drahtstab und der sich um ihre zur Durchlaufrichtung parallele Mittelachse verdrehenden Düse. Dadurch ergibt sich auch bei sehr geringer Durchziehgeschwindigkeit oder bei stillstehendem Drahtstab eine stärkere Zentrierung gegenüber der Ausführung nach Fig. 2 a, so daß der Viskositätsbereich des Gleitmittels erweitert und ein außerordentlich gleichmäßiger Gleitmittelauftrag auf dicke Drahtstäbe vorgenommen werden kann.
  • Der mit dem Gleitmittel gleichmäßig beschichtete Drahtstab wird danach während seines Durchlaufes durch eine Induktionsheizung schnell aufgewärmt, wobei durch diese induktive Beheizung die Wärmeenergie im Inneren des Drahtstabes erzeugt und so eine Überhitzung des Gleitmittels mit Sicherheit vermieden wird. Die sehr schnelle Erwärmung ermöglicht ferner die Ausbildung eines dichten und zähen Gleitmittelfilms auf dem Drahtstab, worauf sich unmittelbar danach der Ziehvorgang als nächste Bearbeitungsstufe anschließt. Die Erfindung ermöglicht somit ein Warmziehen bei einer entsprechend der jeweiligen Stahlart optimalen Bearbeitungstemperatur.
  • In Fig. 3 sind Versuchsergebnisse der Bearbeitbarkeit eines JIS-SKH-9-Schnellstahles dargestellt. Die Temperatur, bei der ein Schnellstahl auf Molybdänbasis seine beste Bearbeitbarkeit besitzt, liegt bei 780 OC. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann eine optimale Temperatur bei der Bearbeitung eines Stahles eingehalten werden, wobei der Stahl bei dieser Temperatur warmgezogen wird.
  • In der folgenden Tabelle 1 sind die optimalen Temperaturen zum erfindungsgemäßen Warm ziehen verschiedener Stähle angegeben: Stahls orte Optimale Ziehtemp. (Oc) Werkzeugstahl 650 - 750 Cr legierter rostfreier Stahl 700 - 800 Schnelldrehstahl 750 - 850 Wärmefester Stahl u. a. 700 - 1200 Die Querschnittsverringerung des Drahtstabes erfolgt bei einer geeigneten Warmziehtemperatur durch einen Ziehstein. Beim Warmziehen ist die gleichmäßige Erwärmung des Drahtstabes unmittelbar vor dem eigentlichen Ziehen von besonderer Bedeutung, da durch sie eine bessere Stabilität des kontinuierlichen Warmzieh-Vorganges auch bei an sich schwierig zu ziehenden Drahtstäben möglich wird. Bei der Induktionsbeheizung des Drahtstabes nach dem gleichmäßigen Auftragen des Gleitmittels fließt an der Materialoberfläche ein konzentrierter Heizstrom aufgrund des Oberflächeneffektes der induktiven Beheizung, so daß eine Temperaturdifferenz zwischen den äußeren Drahtteilen und seinem Mittelteil am Auslauf des Induktors auftritt, wobei die Oberflächentemperatür höher als die Innentemperatur ist. Würde der Draht unmittelbar nach dieser Behandlung gezogen, dann träten schalenförmige Sprünge im mittleren Teil des Drahtstabes auf. Wird jedoch der Draht nach einem gewissen Stillstand gezogen, so daß seine Oberflächentemperatur aufgrund der Abkühlung und Wärmeabgabe an der Oberfläche unter seine Innentemperatur gesunken ist, dann treten feine Haarrisse in der Oberfläche des gezogenen Drahtes auf.
  • Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es ein weiteres Merkmal der Erfindung, daß der Abstand zwischen dem Induktor in der Induktionsheizung und dem Ziehstein optimal auf den Durchmesser des Drahtstabes und die Ziehgeschwindigkeit abgestimmt wird. In Fig. 4 ist ein Induktions-Heizgerät mit einer Einrichtung zum Einstellen des Abstandes zwischen dem Induktor und dem Ziehstein dargestellt. Der Drahtstab 1 durchläuft ein Isolierrohr 23 zum Schutz gegen Feuchtigkeit und Gase, z. B.
  • CO und CH, das in einer wassergekühlten Induktionsspule 24 angeordnet ist. Die vorderen und hinteren Teile dieses Isolierrohres 23 sind an einer Grundplatte durch Spreizringe oder Manschetten 25 aus einem wärmeisolierenden Material befestigt. Ferner ist die Induktionsspule elektrisch mit einem nicht dargestellten Hochfrequenz-Oszillator verbunden. Eine im unteren Teil der wärmeisolierenden Grundplatte 26 angewdnete Überwurfmutter 27 wirkt mit einer Spindel 28 derart zusammen, daß bei einer Verdrehung des Spindelendes 29 durch beispielsweise einen Schlüssel der Induktor über die gesamte Länge eines Führungsstabes 30 hin- und herbewegt und damit der Abstand zwischen dem Ziehstein 6 und dem Induktor eingestellt werden kann. Oberhalb des Induktors ist eine Schutzhaube 31 vorgesehen.
  • Der durch den Induktor erwärmte Drahtstab ist durch den Gleitmittelfilm gegen einen Luftkontakt und damit gegen Oxydation geschützt und gelangt mit einer nur sehr geringen Temperaturdifferenz zwischen seinem Inneren und den Oberflächenlagen zur nächstfolgenden Behandlungsstufe, d. h. zum Ziehstein. Bei der Ausführung nach Fig. 4 wird die Induktionsbeheizung in der Durchlaufrichtung des Drahtstabes zum Einstellen des Abstandes zwischen der Induktionsspule und dem Ziehstein verschoben.
  • Statt dieser Anordnung kann jedoch auch zur Erzielung der gleichen Funktionen der Ziehstein längsbeweglich ausgebildet und angeordnet sein. Ferner kann statt des dargestellten Spindeltriebes auch ein Zahnstangent rieb verwendet werden.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der mit einem Gleitmittel beschichtete Drahtstab auf eine geeignete Warmzieh-Temperatur durch Induktionsbeheizung nach seiner Gleitmittelbeschichtung erwärmt.
  • Der Abstand zwischen dem Induktions-Heizgerät und dem Ziehstein wird danach zur Regelung der radialen Temperaturverteilung im Draht eingestellt, so daß er eine gleichmäßige Temperaturverteilung aufweist undkontinuierlich zu einem qualitativ hochwertigen Ziehprodukt warmgezogen werden kann.
  • In dem in Fig. 5 a dargestellten Ziehstein wird ein Drahtstab mit einem Durchmesser D1 zu einem Runddraht mit dem kleineren Durchmesser D2 gezogen. Beim Warm ziehen ist die Drahttemperatur am Austrag des Ziehsteines beträchtlich, wodurch sich die Zugfestigkeit des Drahtes verringert. Soll der gleiche Ziehgrad wie bei einem Kaltziehvorgang erreicht werden, dann übersteigt die am Austrag des Ziehsteins erforderliche Ziehkraft die Zugfestigkeit des Drahtes, so daß der Draht am Ausgang des Ziehsteines bricht.
  • Erfindungsgemäß wird die Rückfläche, d. h. die Austragseite, des Ziehsteines gekühlt und dadurch der gezogene Draht im Austragsbereich des Ziehsteins abgeschreckt, wodurch sich seine Zugfestigkeit nach dem Warm ziehen erhöht und somit auch ein hoher Ziehgrad möglich wird.
  • Alternativ kann auch der Ziehstein durch ein Kühlmedium gekühlt und damit der gezogene Draht durch diesen gekühlten Ziehstein abgeschreckt bzw. gehärtet werden. Zur intensiveren Abschreckung des gezogenen Drahtes kann auch ein Kühlmedium direkt auf den Draht am Ausgang des Ziehsteines geblasen bzw. gesprüht werden oder der Draht kann unmittelbar nach seinem Warm ziehen durch ein Kühlmedium hindurchgeführt werden.
  • Fig. 5 zeigt eine Ausführung eines Ziehsteines mit einer besonders wirksamen Kühl- und Abschreckeinrichtung für den gezogenen Draht und den Stein. Der Ziehstein 34 ist durch eine im Gehäuse 32 befestigte Scheibe 33 und durch eine Schraubkappe 35 festgelegt, wobei die Zylinderfläche und die Rückfläche des Steins 34 durch einen Kühlwasserstrom 37 gekühlt werden, der durch einen oberen Anschluß zuströmt.
  • Eine leckage wird durch O-Dichtungsringe 36 verhindert. Das den Stein 34 kühlende Wasser strömt gedrosselt durch den mittleren Teil der Ziehsteinrückseite als Düsenstrahl aus und schreckt dabei gleichzeitig den gezogenen Draht ab.
  • Eine weiter verbesserte Abschreckwirkung des Ziehdrahtes kann am Steinausgang mit einem Kühlwasserstrom erreicht werden, wenn die Ziehstein-Scheibe so ausgebildet wird, daß ihre Oberfläche näher an den Ziehstein heranreicht und somit dichter an seiner Mittelbohrung anliegt.
  • In Fig. 5b ist eine derartige erfindungsgemäß eingesetzte Ziehstein-Scheibe dargestellt.
  • In der Tabelle 2 sind die Werte eines kaltgezogenen, eines in bekannter Weise unter Anwendung der direkten elektrischen Beheizung warmgezogenen und eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren warmgezogenen Drahtes einander gegenübergestellt, wobei der aus einem Schnellstahl (JIS SKH-9), der für schwierig zu bearbeitende Stähle typisch ist, bestehende Drahtstab von 5,5 mm auf einen Durchmesser von 2,0 mm gezogen wurde.
  • Tabelle 2 Kaltgezogen in bekannter erfindungs-Weise gezogen gemäß gezoqen Ziehtemperatur Raum (Oc temperatur 400 - 650 750 - 800 Ziehgeschwindigkeit schnell langsam schnell Ziehgrad (%) 15 20 20 Anzahl der möglichen Durchläufe 2 3 unbegrenzt Zahl der Anlaßvorgänge 7 5 2 Härte abgeschreckt bei 1200 OC 750 - 780 780 - 800 850 - 880 getempert bei 560 OC Verhältnis der Herstellungskosten 1 0,9 0,45 Bei dem erfindungsgemäßen Warmziehverfahren ist außer vor und nach dem Ziehvorgang ein Anlassen oder Glühen nicht erforderlich. Das erfindungsgemäße Verfahren führt somit zu einem vergrößerten Durchlauf-Reduktionsgrad, d. h. Ziehgrad in %, und zu einer höheren Ziehgeschwindigkeit, wobei weder eine Begrenzung der einzelnen Durchläufe noch ein Zwischenglühen erforderlich sind. Dadurch sind die Herstellungskosten nur halb so hoch wie beim herkömmlichen Warm ziehen unter Anwendung einer direkten elektrischen Beheizung und liegen gegenüber dem Kaltziehen noch günstiger. Durch die freie Wahl der hohen Ziehtemperatur entsprechend den jeweiligen Materialeigenschaften können auch schwierig zu ziehende Materialien heißgezogen werden. Auch wenn der Draht unter gleichen Bedingungen wie bei einem herkömmlichen Verfahren abgeschreckt und getempert wird, ist die Härte des erfindungsgemäß gezogenen Drahtes doch Einher als bei auf bekannte Weise hergestellten Drähten. Der erfindungsgemäß hergestellte Draht besitzt somit eine gute Härtbarkeit. Obwohl in der Tabelle 2 die entsprechenden Werte eines erfindungsgemäß behandelten Schnellstahls angegeben sind, können die gleichen Merkmale, Funktionsweisen und Vorteile auch bei anderen Stählen, z. B. Cr-legierte rostfreie Stähle und wärmebeständige Stähle, die schwierig zu ziehen sind, erhalten werden.
  • Die Erfindung erlaubt somit ein kontinuierliches Warm ziehen ohne Zwischenglühen von schwierig zu behandelnden Materialien, z. B. von Schnellstählen od. dgl. unter Anwendung einer zum Warmziehen optima-Ien Temperatur.

Claims (11)

  1. Ansprüche
    Yl. - Verfahren zum Warmziehen von insbesondere Draht, dadurch g e k e n n z e i c h ne t, daß auf ein zu ziehendes Material aus legiertem Stahl ein Gleitmittel aufgebracht wird; daß das mit dem Gleitmittel beschichtete Material durch Induktionsheizung auf eine optimale Warmzieh-0 temperatur von nicht unter 650 C, aber unterhalb des Erweichungspunktes erwärmt wird und daß der erwärmte legierte Stahl bei seiner optimalen Warmziehtemperatur gezogen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gezogene Material unmittelbar nach dem Ziehvorgang gehärtet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Temperaturverteilung im induktiv erwärmten Material durch Einstellen der Distanz zwischen der Induktionsbeheizung und dem Ziehvorgang geregelt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu ziehende Material eine Auftragsdüse mit größerem Innendurchmesser als dem Materialdurchmesser durchläuft und seine gesamte Oberfläche dabei gleichmäßig mit dem Gleitmittel beschichtet wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zu ziehende Material in einer rotierenden Düse gleichmäßig mit dem Gleitmittel beschichtet wird, deren Innendurchmesser um 0,01 bis 1,0 mm größer als der Drahtdurchmesser ist.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Ziehen eines Schnellstahles, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Temperatur von 750 bis 850 OC gezogen wird.
  7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (4) zum Auftragen eines Gleitmittels (12) durch eine Düse (8), deren Innendurchmesser größer als der Materialdurchmesser ist und deren Düsenhalter (13, 14) an dem Aufnahmebehälter (9) für dæ Gleitmittel angeformt ist; durch ein Induktionsheizgerät (5) mit einer Induktionsspule (24) zum Aufheizen des zu ziehenden Materials; und durch einen Ziehstein (6), bei dem zwischen einem Gehäuse (32) und dem Ziehstein (34) ein Kühlwasserkanal (37) und eine Scheibe (33) vorgesehen ist, wobei der Ziehstein durch eine Spannschraube (35) und die Scheibe (33) im Gehäuse (32) festgelegt ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Induktions-Heizgerät (5) und dem Ziehstein (6) verstellbar ist und daß zwischen dem Ziehstein (34), der Scheibe (33) und dem Gehäuse (32) ein von Kühlwasser durchströmter Raum vorgesehen ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragsdüse (8) in einem drehbar gelagerten Düsenhalter (19) festgelegt ist, welcher von einem Antrieb (21) über einen Spindeltrieb (20) in Drehbewegung versetzt wird.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehstein-Scheibe in ihrem mittleren Bereich eine einen Abströmkanal (37) für das Kühlwasser bildende, vom gezogenen Draht durchragte Bohrung und an der dem Ziehstein zugewandten Seite diese Bohrung umgebende Ansätze aufweist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der in einem Gehäuseansatz (7) gelagerten Spindel der Auftragsdüse (8) ein Schneckenrad (20) befestigt ist und daß die Induktionsspule (24) durch einen Spindeltrieb (27, 28, 29) zum Einstellen des Abstandes zwischen der Induktionsspule und dem Ziehstein (6) gekoppelt ist.
DE19752538177 1974-11-15 1975-08-27 Verfahren und vorrichtung zum warmziehen Pending DE2538177A1 (de)

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