DE2750369B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen von pulverförmigen Mischungen auf langgestreckte Gegenstände wie Drähte - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen von pulverförmigen Mischungen auf langgestreckte Gegenstände wie Drähte

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen von pulverförmigen
so Mischungen auf langgestreckte Gegenstände wie Drähte, deren Oberflächen vorbehandelt sein können und bei dem das aus einem Vorratsbehälter zugeführte Pulver gemeinsam mit dem Gegenstand in einem Werkzeugkopf gelagerten Walzrollen zugeführt und festgewalzt wird.
Bekannt sind Verfahren zum kontinuierlichen Umgießen eines Metallstranges mit einer dicken Metallschicht. Dabei wird der Metallstrang in einer Vorwärmzone auf eine Temperatur oberhalb derjenigen erhitzt, die für eine innige Verbindung mit dem Gießmantel erforder· lieh ist, jedoch innerhalb der Schmelztemperatur dieses Gießmantels liegt. Bezogen auf die Strecke, innerhalb der der Strang dem Gießmetall ausgesetzt ist, wird er mit solcher Geschwindigkeit durch das Bad geführt, daß eine ständig wachsende Schicht aus Gießmetall auf dem Metallstrang »anfriert« (DE-AS 15 21 195). Der Strang muB durch eine Schmelze geführt werden, woraus sich Nachteile wie Gefugeänderungen usw. ergeben.
Bei einem anderen Verfahren ähnlicher Art wird ein tordierter Draht zunächst über einen Richtapparat, dann Ober eine Reinigungseinrichtung, nun durch einen Trichter, anschließend durch einen Walzensatz und nachfolgend durch eine Vielzahl weiterer Bearbeitungs- s Stationen geführt Dabei kann der Draht nur mit einer nicht dosierten Feinstschicht des sich im unteren Teil des Trichters befindlichen Pulvers — hier Aluminiumpulver — benetzt werden. In welchem Umfage das Benetzen des Drahtes überhaupt erfolgt, ist äußerst fraglich, denn der Auflagedruck des Pulvers oben auf dem Draht ist sehr viel größer als im unteren Bereich, zumal die Schichtdicke des Pulvers im unteren Bereich minimal ist Es kann also durchaus geschehen, daß an manchen Stellen kein Pulver am Draht anhaftet bzw. is daß an manchen Stellen eine Oberdosis Pulver aufgebracht wird. Diese Korrektur kann auch die spätere Verengung des Behälterauslaufes nicht korrigieren, weil auch hier dem Pulverauftrag keine steuerbaren Mittel zugeordnet sind. Der nachfolgende Rollensatz erhält also einen unregelmäßig mit Pulver benetzten Draht und die nächste Unregelmäßigkeit wird in dem durch die Rollen ausgeübten Preßverfahreir erreicht, denn dort, wo die vier Rollen gegeneinander stoßen, erfolgt keine Pressung des Pulvers, weil zwischen den Rollen ein gewisses Spiel verbleibt Mit anderen Worten, es gibt vier langgestreckte Zonen, an denen das Pulver nicht fest auf den Draht gepreßt ist Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß dem Draht eine unkontrollierbare Gefügeänderung vermittelt wird. Ist der Preßdruck so stark, daß sich dieser auf das Drahtgeföge auswirkt ergeben sich wieder die vier langgestreckten, vom Rollendruck unbeeinflußten Zonen. Diese Art der Bearbeitung nach der US-PS 30 88 195 kann auch nicht durch die späteren zusätzlichen, sehr kostenaufwendigen Arbeitsschritte korrigiert werden wie z. B. eine Nachbehandlung in einem Ofen, nochmalige Bearbeitung in einer weiteren Walzeinrichtung, Anlassen in einem Anlaßofen, nochmalige Bearbeitung durch Rollensätze usw.
Ausgehend von dem vorstehenden Stand der Technik soll durch die Erfindung die Aufgabe geiöst werden, pulverförmige metallische oder nichtmetallische Mischungen auf langgestreckte Gegenstände wie Drähte gleichmäßig im erwünschten Sinne aufzubringen.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe dadurch, daß das Pulver in der erforderlichen Schichtstärke um den Gegenstand liegend, sich koninuierlich verdichtend, mit diesem geführt und d?ß nur der Gegenstand mit dem ihn umhüllenden, verdichteten Pulver mindestens einem so in einem Rotorrollkopf gelagerten Walzrollensatz, dessen Walzrollenachsen im Winkel zur Gegenstandsachse stehen, zugeführt und das Pulver den Gegenstand mindestens teilweise umgebend, festgewalzt wird.
Die zugeordnete Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter, an den eine sich in Richtung zum in einem Rotorrollkopf gelagerten Walzrollensatz hin verjüngende Innenschnecke mittel- oder unmittelbar anschließt, die eine Durchtrittsöffnung für den Draht aufweist, und daß der Düse mindestens ein Walzrollensatz zugeordnet ist
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergeben sich erhebliche Vorteile. So wird beispielsweise das Material bereits vor dem Aufwalzen dem Draht in gewünschter, steuerbarer Dosierung zugeleitet. Es « findet auch ein sogenanntes Vor-Anpressen des Pulvers z. B. auf dem Draht statt, denn dies kann man durch die Steigung und/oder QuerschnittsverjUngung der Schnekke ganz genau steuern. Durch die Anordnung der Walzrollcn kann man den Aufwalzvorgang sehr genau steuern, d, h, man ist nicht darauf angewiesen nur eine teilweise oder völlig in sich geschlossene Ummantelung (wie dies nach der Vorrichtung gemäß Stand der Technik gar nicht möglich ist) anzustreben, sondern man hat es in der Hand, die Oberfläche des langgestreckten Gegenstandes völlig gleichmäßig bei absolut konstantem Druck zu umhüllen oder aber — auch gewindegangähnlich — an manchen Stellen keinen oder nur einen geringen Druck anzubringen. Man kann sogar fortlaufend und kontinuierlich beispielsweise schraubengangähnlich Pressungen vornehmen, dann den Preßdruck aussetzen usw. Ferner wird beispielsweise vermieden, daß auf dem Endprodukt eine axiale durchlaufende Gefügezone entsteht die man nicht mehr entfernen bzw. deren Nachteile man nicht mehr beseitigen kann. Dadurch, daß das Pulver gewindeähnlich aufgebracht wird, ergeben sich festigkeitsmäßig bessere Werte, als wenn das Auftragen in axialer Ivditung verläuft. Es entfallen also die festigkeitsmäßigen u.id metallurgisch ungünstigen Eigenschaften des Endproduktes. Dabei kann der Überzug so gewählt werden, daß die Grenzschichten des Pulvers, das von benachbarten Rollen aufgebracht wird, ineinander übergehen. Wie schon erwähnt kann der Draht nicht nur im Gefüge, sondern auch oberflächenmäßig vorbehandelt werden, und zwar z. B. durch Glättung, Rauhung, Rippung etc.
Wenn von Pulver gesprochen wird, sind alle Mischungen bzw. Auftragsmittel gemeint, die sich zum Aufbringen bzw. zum Verwenden im hier beschriebenen Sinne eignen. Unter langgestreckten Gegenständen werden nicht nur Drähte, sondern Rohre, Stäbe usw. aus einem beliebig geeigneten metallischen oder nichtmetallischen Material verstanden. Unter Walzrollensätze sind Walzrollen gemeint die zusammen — z. B. drei Stück — einen Abstand zueinander aufweisen und/oder deren Walzrollenachsen im Winkel zur Drahtachse stehen. Die Anzahl der Walzrollen eines Walzrollensatzes kann beliebig geeignet gewählt werden, also beispielsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs usw.
Es können also auch verschiedene Pulverarten und/oder Pulverschichten Verwendung finden.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung ergibt sich aus der Zeichnung und Beschreibung, und zwar zeigt
F i g. 1 im Prinzip (skizzenmäßig) eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt
F i g. 2 eine Schnittfigur eines Teils der Vorrichtung, F i g. 3 eine Düse mit einer Rolle in Ansicht, F i g. 4 in Ansicht eine Düse und
F i g. 5 bis 8 jeweils ein Enderzeugnis (Stab, Dmht usw.) unterschiedlicher Art
D«.r Draht 2 — er kann z. B. aufgerauht, angefeuchtet, vorbehandelt usw. sein — wird im gezeigten Beispiel durch den Vorratsbehälter 1 hindurchgefüiirt und hier mit Pulver benetzt Nachfolgend wird er mit an sich bekannten Mitteln durch das Innere der Schnecke 3 geführt, gelangt «schließlich zur Düse 4 und wird von einem Walzrollensatz 5 bearbeitet. Die lichte Weite der Drahtdurchtrittsöffnung an der Düse 4 braucht u. U. nur gering größer als der Drahtdurchmesser zu sein, z. B. Vio mm bis V10 mm.
Das Fördern des Drahtes 2 k^nn durch hier nicht dargestellte Mittel *vie Walzroilensätze, Zugvorrichtungen usw. erfolgen oder aber durch den Walzroliensatz S. Dabei können der Walzrollensatz 3 und der Rotorrollkopf 15 so zueinander bzw. aufeinander abgestimmt sein, daß der Draht 2 geradlinig hindurchgeführt wird
bzw. kann man die Steuerung auch so vornehmen, daß ein Tordieren in der einen oder anderen Richtung erfolgt.
Im gezeigten Beispiel wird der Draht 2 also beim Durchführen durch den mit Pulver gefüllten Vorratsbehälter 1 bereits benetzt. Man könnte das Pulver aber auch unmittelbar z. B. oberhalb der Innenschnecke 3 zuführen. Zwischen dem Vorratsbehälter 1 und der Innenschnecke 3 kann ein anderes Fördermittel, z. B. ein Förderband, eine — auch schwingende — Förderrinne usw. vorgesehen sein.
Zweckmäßig verjüngt sich die Innenschnecke 3 in Richtung zur Düse 4. In der Ausführungsform wie dargestellt, übernimmt die Schnecke 3 aus dem Vorratsbehälter I — gegebenenfalls über einen Zufuhrtrichter — das Pulver, verdichtet es und schiebt es mit dem Vorlauf des Drahtes 2 vorwärts.
Geschwindigkeit erfolgen, wie das Vorschieben des Drahtes 2. Man kann aber die Drahtgeschwindigkeit auch verzögern bzw. gegenüber dem Pulvervorschub erhöhen.
Am Ende der Innenschnecke 3 sind geeignete Auslaufdüsen angeordnet, die jeweils mit dem Drahtdurchmesser auswechselbar gestaltet sein können. Die Gangzahl der Schnecke 3 ist zweckmäßig der Anzahl der Walzrollen 5 gleich. Wird — wie voraussichtlich meist — ein Walzrollensatz mit drei Walzrollen 5 verwendet, dann wird die Innenschnecke 3 dreigängig vorgesehen. Der Auslauf der Gänge wird zweckmäßig in geometrischer Form so auf die Walzrollen 5 abgestimmt, daß jede Walzrolle 5 mit ihrer Mittellinie auf die Mittellinie eines Ganges der Innenschnecke 3 trifft.
Zweckmäßig, aber auch nicht zwingend, nimmt die Düse 4 die Walzrollen 5 auf. An der Düse 4 sind entsprechende Einfräsungen 6 vorzusehen. Hierin sind die Walzrollen 5 gelagert. Es sind Durchtritte vorgesehen, damit die Antriebswelle für die Walzrollen 5 hindurchgefuhrt werden kann.
Das aus dem Rotorrollkopf 15 nach außen ragende Ende der Welle 16 trägt ein Kegelrad 17. das mit einem anderen Kegelrad kraftschlüssig verbunden und beispielsweise im L ager 18 im Rotorrollkopf 15 gelagert ist. Von außen greift dann ein an sich bekannter Antriebssatz ein. der der Einfachheit halber lediglich durch ein Zahnrad 12 dargestellt ist, das über einen festen Teil, das im Lager 14 ruht, indirekt mit dem Kegelrad 17 über Zwischenelemente wie Zahnräder oder dgl. verbund'η ist. Das Zahnrad 12 wird (nicht dargestellt) über ein anderes Zahnrad beispielsweise von einem Elektromotor angetrieben.
Die Innenschnecke 3 ist im gezeigten Beispiel einmal im Lager 13 und dann zweckmäßig im Rotorrollkopf 15 gelagert; der Antrieb erfolgt beispielsweise über ein Zahnrad 11.
Es gibt nun verschiedene Variationen des Antriebes. So können die Walzrollen 5 einzeln oder gemeinsam in einem bestimmten Verhältnis mit dem Rotorrollkopf 15 angetrieben werden. Der Umlauf des Rotorrollkopfes 15 im Verhältnis zum Umlauf der Walzrollen kann so abgestimmt werden, daß dem durchlaufenden Draht 2 gewünschtenfalls keine Torsionskräfte zugeleitet werden.
Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß
diesem System an beliebiger Stelle eine Hilfskraft durch z. B. einen Servomotor zugeordnet und das System in mindestens zwei Achsen angeordnet ist, und zwar aufgeteilt in eine Achse für den Werkzeugkopf und mindestens eine Achse für den Antrieb. Dabei kann die vom Servomotor erzeugte Kraft mindestens so groß sein, wie die Summe aller Reibungs- und Massenträgheitsverluste des Systems.
In F i g. 2 ist schematisch das Vorbeschriebene dargestellt, und zwar ohne durchlaufenden Draht 2.
Fig. 3 zeigt in Ansicht eine Düse 4 mit den Einfräsungen 6 zur Aufnahme einer Walzrolle 5; siehe auch F i g. 4 (Frontansicht).
> -I- 17 I I..I.* J J
«113 LjHIJ}/! ISUUfV« UOI , Uli!
Querschnitt der Walzrollen 5 kann man je nach Bedarf
so wählen, daß bei jeder Umwälzung die Fläche des aufgebrachten Pulvers entweder völlig niedergewalzt wird (= Überwalzung) oder man kann erreichen, daß zwischen den einzelnen Walzenzügen eine Zone 7 übrig bleibt, durch die eine freie oder weniger starke Verdichtung hervorgerufen wird.
Man kann auch einen kompletten Oberzug herstellen (siehe F i ,,.·.. 5), d. h. die Grenzflächen berühren sich bzw. gehen in der Linie 8 ineinander über.
F i g. 7 zeigt schematisch ein Erzeugnis beispielsweise
jo einen glatten Stab 20, der einen glatten Überzug 19 erhalten hat. Der Stab 20 kann vor dem Aufbringen des Überzuges 19 einer Oberflächenbehandlung unterzogen worden sein. Er könnte geglättet sein bzw. könnte er Aufrauhungen aufweisen oder sogar Rippen, Vertiefungen usw. Das Endergebnis ist aber ein beschichteter Stab, z. B. mit einer glatten Oberfläche (glatter Mantel).
Ein anderes Erzeugnis ist in F i g. 8 zu sehen. Der Stab 22 kann ebenso vorbehandelt worden sein wie z. B. der Stab 20 nach F i g. 7. Der Überzug 21 ist im gezeigten Beispiel jedoch gerippt. Diese Rippung kann beliebig und auch verschieden tief sein. Die Rippung kann nur in der Ummantelung liegen, so daß dort wo eine Vertiefung ist, zwischen dem Draht- oder Stabmaterial 22 noch eine Schicht des Überzuges sich befindet. Die Vertiefung könnte aber auch bis auf das Stabmaterial 22 durchgehen oder sogar noch ein Stück in dieses eindringen, wobei von dem Überzugmaterial in diese Vertiefung im Stabmaterial 22 Überzugmaterial eingeprägt sein kann.
so Es sei darauf hingewiesen, daß auch alle Kombinationen entsprechend den F i g. 5 bis 8 und deren sonstige Varianten möglich sind
Das Verfahren bzw. die Vorrichtung eignet sich grundsätzlich auch für die Pulvermetallurgie. Man kann beispielsweise Rundstäbe mit Pulvermetall- bzw. Sintermetall-Beschichtung versehen oder temperaturhochbeständiges Stabmaterial mit keramischen Überzügen versehen oder weiches, zähes Stabmaterial mit hoch verschleißfesten Überzügen versehen. Auch jede
Kombination dieser Verfahrensmögüchkeit ist denkbar.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentansprüche;
    1. Verfahren zum Aufbringen von pulverförmigen Mischungen auf langgestreckte Gegenstände wie Drähte, deren Oberflächen vorbehandelt sein können, bei dem das aus einem Vorratsbehälter zugeführte Pulver gemeinsam mit dem Gegenstand in einem Werkzeugkopf gelagerten Walzrollen zugeführt und festgewalzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver in der erforderlichen Schichtstärke um den Gegenstand liegend sich kontinuierlich verdichtend, mit diesem geführt, und daß nun der Gegenstand mit dem ihn umhüllenden, verdichteten Pulver mindestens einem in einem Rotorrollkopf gelagerten Walzrollensatz, dessen WaLzrolIenachsen im Winkel zur Gegenstandsachse stehen, zugeführt und das Pulver den Gegenstand mindestens teilweise umgebend, festgewalzt wird
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durchlaufende Gegenstand vor dem Aufbringen des verdichtenden Pulvers mit Pulver benetzt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Beschichtungsmaterials gleich groß der des Gegenstandes gewählt wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Beschichtung versehene Gegenstand einer chemischen und/oder physikalischen und/oder Wärmebehandlung unterzogen wird.
    5. Verfahren nach Ansprjch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand mit einem die Haftung des Pulvers verbesserten Mittel versehen wird.
    6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 zum Aufbringen von pulverförmigen Mischungen auf langgestreckte Gegenstände wie Drähte mit einem Vorratsbehälter, durch den der zu beschichtende Gegenstand geführt wird und in einem Werkzeugkopf gelagerte Walzrollen zum Aufwalzen des Pulvers, gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter (1), an den eine sich in Richtung zum in einem Rotorrollkopf (15) gelagerten Walzrollensatz hin verjüngende Innenschnecke (3) mittel- oder unmittelbar anschließt, die eine Durchtrittsöffnung für den Draht (2) aufweist, und daß der Düse (4) mindestens ein Walzrollensatz (5) zugeordnet ist.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (4) fest im Rotorrollkopf (15) angeordnet ist.
    8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (4) zur Aufnahme eines Walzrollensatzes (5) Einschlitzungen (6) entsprechend der Größe der aufzunehmenden Walzrolle (5) und Durchbrüche für die Antriebswelle aufweist.
    9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Schneckengänge gleich der der im Einsatz befindlichen Walzrollen (5) ist
    ICl. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gangzahl der Schnecke (3) gleich der Anzahl der Walzrollen (5) ist.
    11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslauf der Gänge der Schnecke so gewählt ist, daß jede Walzrolle (5)
    mit ihrer Mitte auf die Mitte des zugeordneten Auslaufs trifft,
    12, Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffsfläche der Walzrollen (5) so gewählt ist, daß beim Bearbeiten die gesamte Oberfläche des Gegenstandes gewalzt ist
    13, Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffsfläche der Walzrollen (5) so gewählt ist, daß beim Bearbeiten auf der Oberfläche des Gegenstandes freie Zonen (7) verbleiben.
    14, Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Vorratsbehälter (1) und der Innenschnecke (3) ein anderes Fördermittel angeordnet ist
    13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzrollen (5) eine profilierte oder bekannte glatte Angriffsfläche aufweisen.
    16. Vorrichtung nach den Ansprächen 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb von Schnecke (3) und Walzrollen (5) getrennt erfolgt
    17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet daß die Walzrollen (5) und die Düsen (4) in? Rotorrollkopf (15) gelagert sind.
    18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß für den Rotorrollkopf (15) und die Walzrollen (5) ein Antriebsmotor vorgesehen isi, derart, daß der rotierende Stator den Rotorrollkopf (15) und der Rotor die Walzrollen (5) antreibt oder umgekehrt
    19. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 18, gekennzeichnet durch einen selbsthemmenden Schneckentrieb als Antrieb für mindestens eine Walzrolle des Walzrollensatzes, dem ein Elektromotor (Hilfsmotor) zugeordnet ist
    20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Weile der Walzrolle ein Kegelrad angeordnet ist, das über ein Gegenrad mit einem Planetenrad und dieses mit einem Sonnenrad und letzteres mit dem selbsthemmenden Schneckentrieb kraftschlüssig verbunden ist
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