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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Mitteldraht
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Die Erfindung betrifft ein Verahren und eine Vorrichtung zum Herstellen
von Mitteldraht, insbesondere aus Weichmetall, wie bspw. Elektrolytkupfer oder Aluminium,
als Ausgangsmaterial für das Ziehen von Fein- oder Feinstdrähten.
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Die Herstellung von Fein- und Feinstdrähten kann praktisch nur auf
dem Wege des Ziehverfahrens erfolgen, bei welchem das Ausgangsmaterial in einer
größeren Zahl von aufeinanderfolgenden Zügen durch sogenannte Zieheisen oder Ziehsteine
bewegt und dabei jeweils unter Vergrößerung seiner Länge im Querschnitt reduziert
wird.
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Als Ausgangsmaterial werden dabei durch Walzen hergestellte Grobdrähte
benutzt, deren Durchmesser meistens zwischen 8 und 12 mm beträgt. Vor Durchführung
des Ziehvorgangs müssen diese Grobdrähte vorbehandelt, bspw. gebeizt, geschält oder
geschabt werden, damit sie an ihrer Oberfläche keinerlei Rückstände aufweisen, die
die Qualität des Fertigproduktes beeinträchtigen könnten.
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Soll bspw. aus einem Grobdraht von 8,5 mm Durchmesser ein Mitteldraht
von 4,5 mm Durchmesser gefertigt werden, dann sind hierzu mindestens sechs aufeinanderfolgende
Züge erforderlich. Will man hingegen einen Feindraht von 1 mm Durchmesser erhalten,
dann werden hierzu etwa dreizehn aufeinanderfolgende Ziehvorgänge notwendig.
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Bei der Durchführung jedes einzelnen Ziehvorgangs entsteht beträchtliche
Reibung, die nicht nur eine hohe Antriebsleistung für die Ziehmaschinen erfordert,
sondern auch zu beträchtlichen Erwärmungen im Drahtmaterial sowie an den Zieheisen
bzw. Ziehsteinen führt, die durch Kühlung abgeleitet werden müssen.
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Durch die Ziehvorgänge treten auch Strukturveränderungen im Drahtmaterial
ein, weil dessen Mantel einer stärkeren Erhitzung unterliegt als der Kern.
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Da einerseits eine übermäßige Erhitzung des Drahtmaterials während
der einzelnen Züge vermieden werden muß und andererseits die Antriebsleistung der
Ziehmaschinen begrenzt ist, ist es verständlich, daß die Mitteldråhte beim Herunterziehen
zu Fein- oder Feinstdrähten nur mit relativ geringer Geschwindigkeit gefahren werden
können, wenn Qualitätamängel des Fertigproduktes vermieden werden sollen. Die Produktionsleistung
beim Ziehen von Mitteldrähten aus Grobdrähten ist daher relativ gering.
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Zweck der Erfindung ist es, die sich beim Herstellen von Mitteldrähten
als Ausgangsmaterial für das Ziehen von Fein-oder Feinstdrähten einstellenden Nachteile
weitestgehend zu vermeiden. Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Mitteldraht zu schaffen, die mit
verminderter Antriebsleistung eine höhere Produktion von Mitteldraht ermöglichen
und bei denen außerdem durch schonendere Behandlung nur eine geringe Strukturveränderung
des Drahtmaterials eintritt und sich damit eine Qualitätsverbesserung des Mitteldrahtes
ergibt.
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Die verfahrenstechnische Lösung dieses Problems besteht im wesentlichen
darin, daß ein im Querschnitt flach-rechteckiges, lang-rundes oder ovales Strangmaterial
durch Walzkerben in mehrere Teilstränge aufgespalten wird und diese
Teilstränge
durch gleichzeitige oder anschließende Walzreduktion umkalibriert werden.
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Nach einem weiteren wesentlichen Verfahrensmerkmal kann dabei ein
Grobdraht von rundem Querschnitt durch Walzquetschen zu dem im Querschnitt lang-runden
oder ovalen Strangmaterial umgeformt werden, bevor dieses in mehrere Teil stränge
aufgespalten wird.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich in verfahrenstechnischer Hinsicht
erwiesen, wenn das im Querschnitt flachrechteckige, lang-runde oder ovale Strangmaterial
zunächst unter gleichzeitiger Walzreduktion vorgekerbt und anschließend, gegebenenfalls
unter weiterer Walzreduktion, aufgespalten wird. IIiernach können dann die aufgespaltenen
Teilstränge einzeln, gegebenenfalls unter nochmaliger Walzreduktion, nachkalibriert
werden, damit die gegebenenfalls beim Spaltvorgang entstandenen Grate beseitigt
werden.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich nach
der Erfindung im wesentlichen aus durch ein oder mehrere Walzgerüste, deren angetriebene
Walzenpaare mit Kerbwulsten und/oder Spaltschneiden ausgestattet sind.
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Falls als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Mitteldrähte ein
im Querschnitt runder Grobdraht dient, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß den die
Walzenpaare mit Kerbwulsten und/oder Spaltschneiden aufweisenden Walzgerüsten ein
Walzgerüst mit Quetschwalzen vorgeordnet ist.
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Den die Walzenpaare mit Kerbwulsten und/oder Spaltschneiden aufweisenden
Walzgerüste wird in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ein Walzgerüst nachgeordnet,
dessen Walzenpaar eine der Anzahl der Teilstränge entsprechende Zahl von Glättkalibern
enthält.
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Schließlich kann es sich nach der Erfindung in vielen Fällen als zweckmäßig
erweisen, wenn die Kaliberquerschnitte der die Kerbwulste und/oder Spaltschneiden
aufweisenden Walzenpaare und des die Glättkaliber aufweisen den Walzenpaares für
eine Querschnittareduktion des Strangmaterials bzw. der Teilstränge ausgelegt sind.
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An Hand einer Zeichnung soll die Erfindung nunmehr ausführlich beschrieben
werden. Dabei zeigt Figur 1 die Verfahrenschritte zur Herstellung von Mitteldrähten
aus einem im Querschnitt schwach rechtekkigen Strangmaterial, Figur 2 die Verfahrensschritte
zur Herstellung von Mitteldrähten aus einem im Querschnitt lang-runden Strangmaterial,
Figur 3 die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte zur Herstellung von Mitteldrähten
aus einem Grobdraht von rundem Querschnitt, Figur 4 in schematisch vereinfachter
Darstellung die Walzensätze für die Durchführung der Verfahrensschritte nach Fig.
1, Figur 5 ebenfalls in vereinfachter schematischer Ansichtsdarstellung die Walzensätze
zur Durchführung der Verfahrensschritte nach Fig. 2 und Figur 6 in schematischer
Ansichtsdarstellung die Walzensätze zur Durchführung der Verfahrensschritte nach
Fig. 3.
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Nach Fig. 1 werden zwei Mitteldrähte 1' und 1" von bspw.
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4 mm Durchmesser aus einem im Querschnitt flach-rechteckigen
Strangmaterial
2 hergestellt, das beispielsweise eine Abmessung von 5 x 10 mm aufweist.
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Dabei wird zunächst das Strangmaterial in einem Arbeitsgang auf seinen
gegenüberliegenden Breitseiten in der Längsmittelebene mit Kerben 3 versehen und
an jeder seiner Ecken 4 abgerundet.
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Bereits bei diesem Arbeitsgang kann dabei eine geringfügige Querschnittsreduktion
erfolgen.
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In einem anschließenden Arbeitsgang läßt sich dann das Strangmaterial
längs der Kerben 3 völlig aufspalten, so daß an den Trennstellen bestenfalls noch
geringfügige Grate 5 vorhanden sind. Anschließend werden dann diese Grate 5 beseitigt,
und zwar dadurch, daß eine weitere Querschnittsreduktion der Teilstränge 1' und
1" stattfindet.
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Die Verfahrensschritte nach Fig. 1 werden mit Hilfe von Walzvorgängen
durchgeführt. Gemäß Fig. 4 läuft dabei das im Querschnitt flach-rechteckige Strangmaterial
2 zunächst in ein Walzenpaar 6 eines im übrigen nicht dargestellten Walzgerüstes
ein, bei dem sowohl die Oberwalze 6' als auch die Unterwalze 6" jeweils einen Kerbwulst
7 mit beidseitig daran anschließenden Rundungskalibern 8 aufweist. In diesem Walzenpaar
6 wird das ursprünglich flach-rechteckige Strangmaterial 2, vorzugsweise unter gleichzeitiger
Querschnittsreduktion auf seinen beiden Breitseiten mit den Längskerben 3 versehen
und durch gleichzeitige Abrundung der Ecken 4 auf einen etwa 8-förmigen Querschnitt
gebracht.
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Anschließend läuft dann dieses 8-förmige Profil in das Walzenpaar
9 eines weiteren - im übrigen nicht dargestellten -Walzgerüstes ein, bei dem sowohl
die Oberwalze 9' als auch die Unterwalze 9" jeweils eine Spaltschneide 10 aufweist.
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Nach Durchlaufen dieses Walzenpaares 9 ist dann das 8-förmige Profil
in die beiden Teilstränge 1' und 1 gespalten, die jedoch noch keinen vollkommenen
Rundquerschnitt aufweisen, sondern an ihren einander zugewendeten Umfangsbereichen
noch geringfügige Grate 5 besitzen. Diese Grate 5 werden durch das Walzenpaar 11
eines dritten - im übrigen nicht dargestellten - Walzgerüstes beseitigt. Zu diesem
Zweck weist sowohl die Oberwalze 11' als auch die Unterwalze 11'' zwei Glättkaliber
12' und 12" auf, die so ausgelegt sind, daß sie gleichzeitig eine weitere Querschnittsreduktion
an den Teil strängen 1' und 1" ausführen.
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Die Walzgerüste nach Fig. 4 können dabei so betrieben werden, daß
die Teilstränge 1' und 1" aus dem letzten Gerüst mit der gleichen Geschwindigkeit
austreten, welche die Mitteldrähte bei einem Ziehverfahren nach der letzten Ziehstufe
aufweisen. Die Produktion von Mitteldrähten durch den erfindungsgemäßen Walzvorgang
ist dabei jedoch beträchtlich größer, weil hierbei gleichzeitig mehrere Mitteldrähte
entstehen. Diese den Betrieb der Walzgerüste benötigte Antriebsleistung ist dabei
außerdem geringer als im Falle des Ziehens entsprechender Drahtquerschnitte und
es ergibt sich zugleich der Vorteil, daß an den fertiggestellten Mitteldrähten nur
geringe Strukturveränderungen eingetreten sind.
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Bei der Verfahrensart nach Fig. 2 werden die beiden Teilstränge 21'
und 21'' aus im Querschnitt lang-rundem Strangmaterial 22 hergestellt. Dabei wird
das Strangmaterial 22 im ersten Arbeitsgang nicht nur vorgekerbt, sondern sofort
in die beiden Teilstränge 21' und 21" aufgespalten, wobei diese an ihren einander
zugewendeten Umfangsseiten die Kerbgrate 25 besitzen. Diese Kerbgrate 25 werden
dann in einem nachfolgenden Arbeitsschritt unter gleichzeitiger Querschnittsreduktion
der Teilstränge 21' und 21" beseitigt.
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Für die Durchführung dieser Verfahrensschritte werden gemäß Fig. 5
nur zwei Walzgerüste benötigt, von denen das erste mit einem Walzenpaar 29 ausgestattet
ist, dessen Oberwalze 29' und dessen Unterwalze 29 " jeweils eine Kombination von
Kerbwulsten 27 und Spaltschneiden 30 besitzen.
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Beim Walzenpaar 31 des zweiten Walzgerüstes sind Oberwalze 31' und
Unterwalze 31" jeweils mit zwei Glättkalibern 32' und 32" ausgestattet, die so ausgelegt
sind, daß nicht nur die Spaltgrate 25 an den Teilaträngen 21' und 21" entfernt werden,
sondern daß letztere zugleich auch eine Querschnittsreduktion erfahren.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Verfahrensart werden die beiden Teilstränge
41' und 41'' aus einem Grobdraht 42 von rundem Querschnitt gefertigt. Dieser Grobdraht
42 wird dabei zunächst durch Quetschverformung auf einen lang-runden Querschnitt
43 gebracht, der sich anschließend sofort in die beiden Teilstränge 41' und 41"
so aufspalten läßt, daß beide Teilstränge an ihren einander zugewendeten Umfangsseiten
lediglich noch Spaltgrate 45 aufweisen. Diese Spaltgrate 45 werden dann unter gleichzeitiger
Querschnittsreduktion beider Teilstränge 41' und 41" geglättet. Zur Durchführung
der Verfahrensschritte nach Fig. 3 werden wiederum drei Walzgerüste benötigt. Das
erste Walzgerüst ist dabei mit einem Walzenpaar 46 ausgestattet, bei dem sowohl
die Oberwalze 46' als auch die Unterwalze 46" lediglich als Quetschwalzen mit glatten
Walzenballen ausgestattet sind.
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Das Walzenpaar 49 des zweiten Walzgerüstes weist sowohl an seiner
Oberwalze 49' als auch an seiner Unterwalze 49 " eine Kombination aus Kerbwulsten
47 und Spaltschneiden 50 auf, durch die das lang-runde Strangmaterial 43 in die
beiden Teilstränge 41' und 41'' aufgespalten wird und diese Teilstränge 41' und
41'' annähernd auf Rundquerschnitt gebracht werden. Lediglich die Spaltgrate 45
sind noch zu entfernen.
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Das geschieht im Walzenpaar 51, bei dem sowohl die Oberwalze 51' als
auch die Unterwalze 51" jeweils zwei Glättkaliber 52' und 52" aufweisen, die so
ausgelegt sind, daß sie die Spaltgrate 45 unter gleichzeitiger Querschnittsreduktion
beider Teilstränge 41' und 41 " beseitigen.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß dann, wenn das Strangmaterial
2, 22, 42 größere Querschnittsabmessungen aufweist, hieraus auch mehr als zwei Teilstränge
gebildet werden können.
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Zu diesem Zweck brauchen lediglich die Walzenpaare eine entsprechend
größere Anzahl von Kerbwulsten, Spaltschneiden und Glättkalibern aufweisen.
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Nach der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, anstelle von Walzenpaaren
mit Glättkalibern zur Durchführung des letzten Verfahrensschrittes sogenannte Egalisierungszüge
einzusetzen, die mit Zieheisen oder Ziehsteinen arbeiten und die Spaltgrate 5, 25,
45 an den Teilaträngen 1', 1"; 21', 21" und 41', 41 " unter gleichzeitiger Querschnittsreduktion
entfernen. Die auf diese Art und Weise gefertigten Mitteldrähte können entweder
mittels Haspeln auf Spulen oder zu Bunden gewickelt werden oder lassen sich auch
unmittelbar durch anschließende Ziehvorgänge zu Fein- oder Feinstdrähten weiterverarbeiten.
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Durch entsprechende Auslegung der Walzenpaare ist es natürlich auch
möglich, gleichzeitig mehrere Mitteldrähte mit verschiedenen Durchmessern herzustellen.
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Außer den bereits eingangs geschilderten Vorteilen, die sich durch
die erfindungsgemäße Herstellung von Mitteldraht ergeben, wird auch erreicht, daß
ein Zwischenglühen des Mittel drahtes vor der Weiterverarbeitung zu Fein- und Feinstdrähten
in den meisten Fällen vermieden werden kann und das Zwischenglühen während des Ziehens
der Fein- oder Feinstdrähte wesentlich später als bei den bisherigen Verfahren erfolgen
kann.