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Keramische Ziehform und deren Verwendung
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Die Erfindung bezieht sich auf Drahtziehformen.
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Bisher hat mal beim Drnhtziehen durch eine oder mehrere Zieh-Normen
hindurch, eine ganze Reihe metallischer Zichformcn bzw.
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Ziehformen mit Einsätzen verwendet, wie in den USA-PatentsclirifLen
2 150 734 und 3 178 925 beschrieben, oder man hat Ziehformhalter verwendet, wie
in der USA-Patentschrift 3 109 663 beschrieben, um den Querschnittsdurchmesser des
zu ziehenden Drahtes fortlaufend herabzusetzen.
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Üblicherweise können solche Ziehformen so viel wie eine bis fünfzehn
Formgestelle aufweisen, welche Ziehformen zum fortlaufenden IKerabmindern des Querschnittsdurchmessers
des Drahtes durch Zieharbeiten enthalten. Falls eine dieser Ziehformen sich überhitzt,
Splitter abspaltet oder in irgendeiner Weise ein Schaden an einer solchen Ziehform
auftritt, so ist es klar, daß ein Schaden am durchgezogenenen Draht die Folge ist,
wodurch der Draht wertlos und unbrauchbar wird.
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Gegenwärtig verwendet man Schmiermittel, um es dem durch die Ziehformöffnung
zu treibenden bzw. zu ziehenden Draht zu ermöglichen, für eine längere Lebensdauer
der Ziehform eine Schmierung zu bewirken,
oder uin die Ziehform
fortlaufend zu kühlen, wenn der Draht durchgezogen bzw0 durchgetrieben wird.
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Wenn ferner gegenweirtig Draht durch Ziehformen getrieben bzw.
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gezogen wird, wird eine große Menge an Abrieb, Ruß, Seifenstaub oder
Abschalung erzeugt, wenn ein solcher Draht durch die Ziehform gezogen wird. Dies
bildet eine Gefahr für die Gesundheit sowie ein ernsthaftes Problem der Sauberkeit,
da ein solcher Abschälungsstaub gewöhnlich sich über die ganze Maschinerie dc: Drahtziehanlage
ausbreitet0 Gegenwärtig beginnt die zahlenmäßige Querschnittsverminderung von Karbidziehfortzen
im Bereich von 0,4572 bis 0,6350 bzw.
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0,7112 tausendstel Millimeter. Diese Querschnittsverringerung bedeutet,
daß man mit dem Drahtziehen beginnt bei einer ersten Durehmesseröffnung durch die
Ziehform von 0,4572 bis 0,6550 usw.
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tausendstel Millimeter. Eine solche zahleninäßige Durchmessersabnaiine
zeigt an, daß es erforderlich ist, daß beim Drahtziehen zum kontinuierlichen Vermindern
der Abmessung des Quersclmittsdurchmessers des Drahtes weitere Ziehformgestelle
aufgestellt sein müssen, und es bedeutet auch, daß ein solches Drahtziehen bisher
längere Zeit in Anspruch genommen hat wegen d er Anzahl der Drahtziehgestelle, durch
welche der Draht hindurchgehen muß, bis der richtige Querschnittsdurchmesser erzielt
ist.
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Der Stand der Technik offenbart auch verschiedene Massen nichtmetallischer
Substanzen, welche bei keramischen Ziehformen verwendet werden; jedoch sind solche
Ziehformen auch beschrieben, beispielsweise in der USA-Patentschrift 3 469 436,
sowie Ziehformeinsätze oder Einsätze in Extrusionsformen zum Zwecke des Extrudierens
von Metallen durch solche Kombinationsformen. Die Anwendung dieser Art keramischer
Ziehformen war begrenzt wegen der spröden Beschaffenheit der verwendeten Materialien
und hat oft zu einer sehr kurzen Oberflächenlebensdauer solcher Ziehformen geführt,
was in der gesamten Industrie gesteigerte Kosten verursacht.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine neue und verbe:)serte keramische
Ziehform und deren Verwendung, wobei die Lcbcnsdauer der Ziehform ohne Schmierung
stark gesteigert ist.
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Die Erfindung beinhaltet eine vollkeramische Zieform zum Drahtziehen
mit einer neuen und neuartigen Annäherungszone, einer Lagerzone und einer rückwärtigen
Ablösung, wodurch ein Schmieren der Ziehform entfällt und unerwünschter Schmierstaub
und unerwünschte Drahtabschälung ausgeschaltet wird.
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Andere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
und den anliegenden Zeichnungen.
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Fig. 1 ist eine Ansicht von hinten auf die erfindungsgemäße Ziehform;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht der in Fig. 1 veranschaulichten Ziehform; Fig. 2A
ist eine Schnittansicht mit Schnitt längs 2-2 von Fig. 1; Fig. 3 ist eine Flächenansicht
einer Druck- bzw. Stützform, welche in Verbindung mit der Ziehform der Fig. 1 benutzt
werden kann; Fig. 4 ist eine Schnittansicht mit Schnitt längs Linie 4-4 von Fig.
3; Fig. 5 ist eine Schnittansicht mit einer Druck- bzw. Stützform und einer Ziehform;
und Fig. 5A ist eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform des in Fig. 5
veranschaulichten Formkastens.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine vollkeramische Ziehform, welche
keine Schmierung benötigt und welche ein Metallabschälen u. dgl. beim Drahtziehen
ausschaltet. Die Ziehform ist, wenn hier auch keine Grenzen gesetzt sind, normalerweise
aus Aluminiumoxyd hoher Qualität hergestellt (beispielsweise zwischen 70% und 99,97%
AluminiumoDcyd),
weil der Anmelder geCullclen hat, daß Aluminiumoxyd sich durch hohe Wärmebe 5 tandigke
lt und Wärme zerstreuung auszeichnet, welche beim Drahtziehen das Fortlassen von
Schmierung ermöglichen, wjhrend gleichzeitig die Ziehform vor einer Splitterbildung
u. dgl. bewahrt wird.
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Die erfindungsemäßen Ziehformen sind im allgeraeinen zylindrisch gebaut,
obgleich sie auch eine andere geeignete Gestalt besitzen können. Sie besitzen eine
Annaherungszone, eine Lagerzone und eine rückwärtige Ablösezone, wie nachstehend
dargelegt sei. Es wurde gefunden, daß bei Verwendung von keramischen Materialien
eine Ziehform, welche hohe Wärmeverteilungseigenschaf ten , elnliergehend mit einem
neuen und neuartigen Annäherungszonenwinkel in Bezug auf die Lagerzone aufweist,
das Erfordernis des Schmierens ausschaltet, was der Drahtziehindustrie Millionen
Dollar einspart.
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Infolge der Tatsache, daß Ruß, Staub, und Abschälungen beim Drahtziehen
nicht mehr auftreten, spart die Industrie weitere Millionen Dollar ein wegen des
Fortfalles von Erfordernissen zum Ausschalten von Problemen und Bedingungen, welche
die Gesundheit in der Umhebung und das Arbeiten betreffen.
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Auch wurde gefunden, daß die erfindungssungsverminderung Ziehform
eine längere Oberflächen- bzw0 Arbeitslebensdauer besitzt als andere Ziehformen,
und wegen der einzigartigen Natur der Ziehform kann eine größere Querschnittsabnahme
bzw. -verminderung der Drahtabmessung erzielt werden als bei normalen Standardziehformen,
Dies schaltet so die gewöhnliche Anzahl von Drahtziehgestellenaus, welche normalerweise
beim Drahtziehen darzubieten sind.
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Ferner ist bei der erfindungsgemäßen vollkeramischen Ziehform der
Verschließ auf dem Inneren der Ziehform infolge des Drahtziehens gewöhnlich ebenmäßig,
so daß die erfindungsgemäße Ziehform für fortlaufend größere Abnahmequerschnitte
verwendet werden kann.
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Wie in Fig. 1 gezeigt, veranschaulicht eine erfindungsgemäße Drahtziehform
mit einem Durchgang 27 eine im allgemeinen kreisförmige Gestalt. Die äußere Gestalt
der Ziehform ist nicht wesentlich,
weil die tatsuclllichc Drahtabmessungverminderung
als Ergebnis des Ziehens durch eine Kombination der Gestalt des Durchganges 27 und
des Ziehformmaterials erreicht wird.
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Der Drahtdurchgang 27 (Fig. 2) durch die Ziehform 20 wnfasst eine
Annaherungszone 23 mit abgeschrägten Seitenwandungen 23a, welche sich zur Eingangsseite
bzw. -öffnung 23b der Eingar1gsseite 21 der Ziehform 20 öffnet, eine Lagerzone 24,
und eine rückwärtige Ablösungszone 26. Um das fIerstellen der ZiehfJorja 20 zu erleichtern
und, wie in Fig. 2 dargestellt, ist die Überschneidungsstelle 22 der Oberfläche
21 mit den Seitenwandungen 23a durch maschinelles Bearbeiten abgerundet bzw. geglättet.
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Die Seitenwandungen 23a sind im allgemeinen abgeschrägt und besitzen
einen eingeschlossenen Winkel 38 von etwa 170 bis 300 durch die Annäherungszone
23 hindurch. Unmittelbar danach und eine Folge der Zone 23 bildend, befindet sich
der Lagerabschnitt 24, welcher durch die Wandungen 24a definiert ist. Am Ausgang
bzw. an der Rückseite 25 der Ziehform 20, befindet sich eine rückwärtige Ablösungszone
26, welche durch die Wandungen 26a definiert ist und welche einen eingeschlossenen
Winkel 41 von etwa 450 besitzt.
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Wie in Pig. 2 veranschaulicht, ist der Durchmesser der Lagerzone 24
über die gesamte Länge in wesentlichen gleicil und konstant, wobei die Lageroberfläche
im allgemeinen zylindrische Gestalt besitzt. Wie der Anmelder berechnet hat, sollte
die Länge in Langsrichtung des Lagerteiles 24 für den Eintrittswinkel 38 von 17
bis 300, etwa 25 bis 407; des Durchmessers des fertigen Drahtes besitzen.
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Die Deformierung des Drahtes wird eingeleitet in der Annäherungszone
23 an einem Punkt, wo der Durchmesser der abgeschrägten Wandungen 23a in Berührung
tritt mit dem Durchmesser des Drahtes, welcher in die Öffnung 23 gezogen wird, wobei
das fertige Gestalten und Längsstrecken des (nicht gezeigten) Drahtes in der Lagerzone
24 erfolgt. Die einzigartige Kombination des eingeschlossenen Winkels 38 der abgeschrägten
bzw. verjüngten Annäherungszone 23 und der Längslänge der Wandungen 24a der Lageroberfläche,
tragt
zu der ausgedehnten Betriebslebensdauer der Ziehform bei durch zer;treuen von Warme
in der Ziehform 23 und weiterhin durch Ausschalten eines Schmierens der Ziehform
23.
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Wie vorstehend erörtert, ist eines der Jfaupterfordernisse beim Drahtziehen
unter Verwendung herkömmlicher Ziehformen, die IIotwendigkeit einer konstanten Schmiermittelzufuhr
an der Zwischenfläche Draht/Ziehform. Diese Schmiermittelzufuhr ist kostspielig
ud schafft viele Probleme einschließlich des Verwerfens des benutzten Schmiermittels,
einhergehend mit Betrachtungen, welche die Umgebung betreffen0 Um bei der Standardziehform
ausreichende Schmierung aufrecht zu erhalten, wird eine große Schmiermittclmenge
gebraucht und kann die Kosten des Drahtziehens um so viel wie jährlich 12 000 bis
18 000 Dollar für eine typische Fünfform-Drahtziehmaschine bzw. ein solches Gestell
steigern. Eine der überwaschenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Ziehform ist
der Fortfall des Schmierens der Ziehform infolge der Reinheit des verwendeten Oxyds
in Kombination mit der berechneten verjüngten Annäherungszone 23 und der in Fig.
2A gezeigten Lagerzone 24. Man kann also Draht durch die Ziehform 20 ziehen ohne
Schmiermittel bei gleichzeitigem Bewirken einer größeren Ilerabminderung der Querschnittsabmessung
des Drahtes, als dies bei herkömmlichen Ziehformen möglich ist. Wenn beispielsweise
ein Flußstahldraht eines Anfangsdurchmessers von 0,6350 mm (5-Stab) gezogen wird,
so kann der Draht ohne Schmierung durch die Ziehform 20 hindurch gezogen werden
unter Reduzieren des Drahtdurchmessers um so viel wie 0,9398 bis 1,0414 mm durch
die Lagerzone bzw. Zone 24, während die gewöhnlich verwendete Karbidziehform auf
eine Durchmesserabnahme von etwa 0,6350 bis 0,7112 mm beschränkt ist. Es ist klar,
daß beim Gebrauch einer Reihe von Ziehformen mit jeweils größerem Abnahmedurchmesser,
eine Verminderung der Anzahl an Zieiormgestellen erreicht wird, welche für eine
spezielle Herabsetzung der Drahtabmessung erforderlich ist.
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Vie in Fig. 5 veranschaulicht, ist eine Ziehform 20 in Kombination
mit einer Druckform 30 und einem Formkasten bzw. Formenhalter 31 montiert. Wie in
den Fig. 3 und 4 veranschaulicht, ist die Druckforn
30 im allgemeinen
kreisförmig gebaut und besitzt dir gleiche ann.ihernde äußere Abmessung wie die
Ziehform 20. Die stromabseitige Fläche 39 der Form 30 weist einen aufstehenden Rand
34 ali«, welcher sich im wesentlichen rings um den Umfang der Form erstre(fst, wobei
Rillen bzw. Schlitze 35 und 36 darin eingeschnitten sind und der Rand 34 an der
Seite 21 der Ziehtorm 20 (Fig. 5) angreift.
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Bei der in Fig. 5 veranschaulichten Ausführungsform befindet sich
die Druckform 30 innerhalb des Formhalters 31 zusammen mit der Ziehform 20. Draht
33, welcher auf einen kleineren Durchmesser gezogen werden soll, tritt in die Formenanordnung
42 ein und bewegt sich in Richtung des Pfeiles 33' und begegnet zuerst der Druckform
30. Der Durchgang 37 durch die Form 30 ist größer als der Draht 33 und dient der
Führung des Drahtes 33 zurZiehform 20. Der Draht 33 wird durch den Durchgang 37
stabilisiert, d.h. in dem Falle, daß der Draht 33 die Neigung besitzt, sich aus
seiner Längsachse parallel zum Durchgang 37 zu verbiegen, berührt der Draht 33 die
Seitenwandungen 37a des Durchganges 37, wodurch der Draht 33 befähigt wird, durch
die Öffnung 27 hindurch in die Ziehform 20 und in den Durchgang 23 einzutreten.
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Eine Einrichtung 43 zum Halten der Druckform 30 und der Ziehform 20
innerhalb des Formenhalters 31, kann aus einer geeigneten Festhalteschraube bestehen,
welche in gewindemäßigem Eingriff mit dem Formhalter 31 steht und beim Anziehen
wird die Schraube 33 veranlaßt, ihren Druck gegen den Formenhaltereinsatz 46 zu
steigern, welcher wiederum den Druck gegen die Formen 20 und 30 steigert, um die
Elemente 20 und 30 zusammen zu halten.
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Eine andere Ausführungsform der Anordnung 42 zeigt die Fig. 5A, wo
die Druckform 30 aus einem Stück mit dem Formenhalter 44 maschinell gearbeitet ist.
Ein geeigneter Zugang zum Inneren des Formenhalters 44 zum Einsetzen der Ziehform
20 kann vorgesehen sein, beispielsweise durch Anlenkungen am Formenhalter 44 längs
der Längsachse in einer Richtung parallel zum Drahtwanderweg (nicht gezeigt).
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Beim Drahtziehen(vgl. hierzu Fig. 5) besteht oft eine Abschälung
an
der Oberflache des Drahtes 33, welche abblättert und in die Formenanordnung 42 eintritt.
Bei der herkömmlichen Ziehform unter Verwendung von Schuniermittel, wird die Abschaltung
zur Lageroberfläche 24 getragen, wo eine Abnutzung der Ziehform oft ein vorzeitiges
Versagen der Ziehform auslöst. Bei der Ausführungsform der Fig. 5 und 5A neigt die
nicht durch ein Schmiermittel getragene Abschaltung dazu, sich in der abgeschrägten
Zone 23 zu sammeln und von da aus in die Lücke bzw0 das Volumen 53 zu gehen. Wie
in Fig. 3 veranschaulicht, wird die Lücke durch den Rand 34 gebildet, welcher sich
rings um den Umfang der Form 30 erstreckt, und Schlitze 35 und 36 erstrecken sich
durch den Rand 34 hindurch.
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Es ist ersichtlich, daß die Abschälung, welche sich innerhalb der
Formenanordnung 42 sammelt, durch die Schlitze und eine benachbarte Öffnung im Formenhalter
31 entweichen kann. Eine ähnliche Konstruktion des Formenhalters 44 sorgt für das
Entweichen von Abschtilung durch geeignete Austrittspunkte.
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Der Formenhalter 31 und dessen abgeänderte Ausführungsform der Fig.
5A, sorgen für eine Stabilisierung der Ziehform 20 wie auch das Führen des Drahtes
33 am Eingang zur Ziehform 20. Außerdem wurde gefunden, daß die Verwendung einer
benachbarten Druckforrn oder eines einstückigen Formenhalters die Temperatur der
Formenanordnung stabilisiert, wodurch die Lebensdauer der Ziehform 20 verlängert
wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beispielsweise wiedergegebenen
Ausführungsformen allein abgestellt Im Rahmen der Erfindung sind dem Pachmann vielmehr
mannigfaltige Abänderungen ohne weiteres gegeben.
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- Patentansprüche -
L e e r s e i t e