DE2750369C3 - 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 Mischungen auf langgestreckte Gegenstände wie Drähte, deren Oberflächen vorbehandelt sein können und bei dem das aus einem Vorratsbehälter /ugeführte Pulver gemeinsam mit dem Gegenstand in einem Werkzeugkopf gelagerten Wal/rollen zugeführt und fcstgcwal/.t wird.
Bekannt sind Verfahren zum kontinuierlichen Umgießen eines Metallstrangcs mit einer dicken Metallschicht. Dabei wird der Metallstrang in einer Vorwärmzonc auf eine Temperatur oberhalb derjenigen erhitzt, die für eine innige Verbindung mit dem Gicßmunlcl erforderlich ist, jedoch innerhalb der Schmelztemperatur dieses Gießmantcls liegt. Bezogen auf die Strecke, innerhalb der der Strang dem Gießmetall ausgesetzt ist, wird er mit solcher Gesehwindigkeil durch das Bad geführt, daß eine ständig wachsende Schicht aus Gießmetall auf dem Metallstrang »anfriert« (DE-AS 15 21 195). Der Strang muß durch eine Schmelze geführt werden, woraus sich Nachteile wie GcfUgeändcrungen usw. ergeben.
Bei einem anderen Verfahren ähnlicher Art wird ein tordierler Draht zunächst über einen Richtapparat, dann über eine Reinigungseinrichtung, nun durch einen Trichter, anschließend durch einen Walzensatz und nachfolgend durch eine Vielzahl weiterer Bearbeitungs-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. daß an manchen Stellen eine Überdosis Pulver aufgebracht wird. Diese Korrektur kann auch die spätere Verengung des Behälterauslaufes nicht korrigieren, weii auch hier dem Pulverauftrag keine steuerbaren Mittel zugeordnet sind. Der nachfolgende Rollensatz erhält also einen unregelmäßig mit Pulver benetzten Draht and die nächste Unregelmäßigkeit wird in dem durch die Rollen ausgeübten Preßverfahre~i 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, r.n 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 Drahtgefüge 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 Arbeitsschrittc korrigiert werden wie z. B. eine Nachbehandlung in einem Ofen, nochmalige Bearbeitung in einer weiteren Walzeinrichtung. Anlassen in einem Anlaßofen, nochmalige Bearbeitung durch Rollensät/.eusw.
Ausgehend von dem vorstehenden Stand der Technik soll durch die Erfindung die Aufgabe gelöst werden, pulverförmigc 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 Sclrchtslärke um den Gegenstand liegend, sich koninuierlich verdichtend, mit diesem geführt, und daß nur der Gegenstand mit dem ihn umhüllenden, verdichteten Pulver mindestens einem in einem Rotorrollkopf gelagerten Walzrollcnsatz, dessen Walzrollcnachscn im Winkel zur Gegenstandsachsc stehen, zugeführt und das Pulver den Gegenstand mindestens teilweise umgebend, festgcwal/.t wird.
Die zugeordnete Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter, an den eine sich in Richtung zum in einem Rolorrollkopf gelagerten Walzrollcnsatz hin verjüngende Innenschnecke mittelodcr unmittelbar anschließt, die eine Durchtrittsöffnung für den Draht aufweist, und daß der Düse mindestens ein Walzrollcnsalz 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 Qurnchnittsverjüngung der Schnckke ganz genau steuern. Durch die Anordnung der Walzrollen 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
.»ο wenn das Auftragen in axialer Richtung verläuft. Es entfallen also die festigkeitsmäßigen und metallurgisch ungünstigen Eigenschaften des Endproduktes. Dabei kann der Überzug so gewählt werden, daß die Grenzschichten des Pulvers, das von benachbarten
2*· 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
in 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 nichtme-
3"> taliischen 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
v> aus der Zeichnung und Beschreibung, und zv,ar zeigt
Fig. I im Prinzip (skizzenmäßig) eine erfindungsgemäßc Vorrichtung im Schnitt.
F i g. 2 eine Schnittfigur eines Teils der Vorrichtung.
F i g. 3 eine Düse mit einer Rolle in Ansicht.
v> Fi g. 4 in Ansicht eine Düse und
Fig. 5 bis 8 jeweils ein Enderzeugnis (Stab, Draht usw.) unterschiedlicher Art.
Der Draht 2 — er kann z. B. aufgerauht, angefeuch'.ei. vorbehandelt usw. sein — wird im gezeigten Beispiel
^ durch den Vorratsbehälter 1 hindurchgeführt 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
w) Drahtdurchtritts^ffnung an der Düse 4 braucht u. U. nur gering größer als der Drahtdurchmesser zu sein. z. B. '/io mm bis Vm mm.
Das Fördern des Drahtes 2 kann dr.rcii hier nicht dargestellte Mittel wie Walzrollensätze. Zugvorrichtun-
t>5 gen usw. erfolgen oder aber durch den Walzrollensatz 5. Dabei können der Walzrollensatz 5 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 I 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.
/.weckmäßig 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.
Das Vorschieben des Pulvers kann mit der gleichen
,■ i....:_ j:_i._:. __f„l ...;„ ,1.,- \/n-f..<u;»k»n rlo.
Drahtes 2. Man kann aber die Drahtgeschwindigkeit auch verzögern bzw. gegenüber dem Pulvervorschub erhöhen.
Am rinde der Innenschnecke 3 sind geeignete Aiislaiifdüsen 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 Walzrollensat/, mit drei Walzrollen 5 verwendet, dann wird die Innenschnecke 3 dreigängig vorgesehen. Der Auslauf der Gänge wird zweckmäßig in geometrischer Form so auf die Wal/rollen 5 abgestimmt, daß jede Walzrolle 5 mit ihrer Mittellinie auf die Mittellinie eines Ganges der Innenschneckc 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 Wal/rollen 5 gelagert. Fs sind Durchtritte vorgesehen, damit die Antriebswelle für die Walzrollen 5 hindurchgeführt werden kann.
Das aus dem Rotorrolikopf 15 nach außen ragende FnHp dpr WrIIe 16 trägt ein Kegelrad 17. das mit einem anderen Kegelrad kraftschlüssig verbunden und beispielsweise im Lager 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 Zwischenelemcnte wie Zahnräder oder dgl. verbunden ist. Das Zahnrad 12 wird (nicht dargestellt) übe" ein anderes Zahnrad beispielsweise von einem Elektromotor angetrieben.
Die Innenschnecke 3 ist im gezeigten Beispiel einmal im Lager 13 und dann zweckmäßig im Rotorrollkopf 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 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
in vom Servomotor erzeugte Kraft mindestens so groß sein, wie die Summe aller Reibungs- und Massenträgheitsverlustc des Systems.
In Cig. 2 ist schematisch das Vorbeschriebene dargestellt, und zwar ohne durchlaufenden Draht 2.
ii Fig. J zeigt in Ansicht eine Düse 4 mit den Finfräsungcn 6 zur Aufnahme einer Wal/rolle 5: siehe auch F i g. 4 (Frontansicht).
Fig. 5 stellt einen Draht 2 als Endprodukt dar; den Miicrirhnitt (tpr Wul/rnllrn 5 k;inn man ic nach Bedarf so wählen, daß bei jeder Umwälzung die Flache des aufgebrachten Pulvers entweder völlig nicdergewalzt wird (= Überwalzung) oder man kann erreichen, daß zwischen den einzelnen Walzenzügen eine Zone 7 übrig bleibt, durch die eine freie oder weniger starke
y, Verdichtung hervorgerufen wird.
Man kann auch einen kompletten Überzug herstellen (siehe F i g. b). d. h. die Grenzflächen berühren sich bzu gehen ir. der Linie 8 ineinander über.
F i g. 7 zeigt schematisch ein Erzeugnis beispielsweise
i» 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. Vcriicfun-
r, gen usu. 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
4Π Beispiel jedoch gerippt. Diese Rippling kann beliebig und auch verschieden tief sein. Die Rippling kann nur in der Ummantelung liegen, so daß dort wo eine Vertiefung ist. zwischen dem Draht- oder StaDmalerini 22 noch eine Schicht des Überzuges sich befindet. Die
4-, Vertiefung könnte aber auch bis auf das Stabmaterial 22 durchgehen oder sogar noch ein Stück in dieses eindringen, wobei von dem Überzugmatcrial in diese Vertiefung im Stabmaterial 22 Überzugmatcrial eingeprägt sein kann.
in Es sei darauf hingewiesen, daß auch alle Kombinationen entsprechend den F i g. 5 bis 8 und deren s nstiye 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 lemperaturhochbeständiges Stabmaterial mit keramischen Überzügen versehen oder weiches, zähes Stabmaterial mit hoch verschleißfesten Überzügen versehen. Auch jede bo Kombination dieser Verfahrensmöglichkeit ist denkbar.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (20)

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 !5 Walzrollenachsen 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 Auffc<:ngen 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 Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand mit einem die Haftung des Pulvers vorbesscinden Mittel versehen wird. ΐΓ·
6. Vorrichtung zum Durchfü ren des Verfahrens nach den Ansprüchen I bis 5 zum Aufbringen von pulverförmigen Mischungen auf langgestreckte Gegenstände wie Drähte mit einem Vorratsbehälter, durch den der zu beschichtende Gcgenslancl 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 Innen- 4Ί schnecke (3) mittel- oder unmittelbar anschließt, die eine Durchtrittsöffnung für den Draht (2) aufweist, und daß der Düse (4) mindestens ein Walzrollensalz (5) zugeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn- so zeichnet, 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 Walzrollcnsatz.es (5) F.inschlitzun- r>r> gen (6) entsprechend der Größe der aufzunehmenden Walzrollc (5) und Durchbräche 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.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß die Gangzahl der Schnecke (3) gleich der Anzahl der Walzrollen (5) ist. f>5
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 6 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 Ansprüchen 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) im Rotorrollkopf (15) gelagert sind.
18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß für den Rotorrollkopf (115) und die Walzrollen (5) ein Antriebsmotor vorgesehen ist, 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 sclbstheninienden 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 Welle der Walzrollc ein Kegelrad angeordnet ist, das iib^r ein Gegenrad mit einem Planetenrad und dieses mit einem Sonnenrad und letzteres mit dem sclbstheninienden Schneckentrieb kraftschlüssig verbunden ist.
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