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BESCHREIBUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schweißwerkstoffe und
betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Pulverdrahtes.
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Mit dem größten Nutzeffekt kann diese Erfindung bei der ?rodWrtion
von Schweiß- und Äuftragdrähten verwendet werden.
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Es sind zur Zeit verschiedene Verfahren zur Herstellung von Pulverdrähten
bekannt. Aus dem Buch von i.K. Pohodni, A.M. Suptel, W.N. Schlepakow "Swarka poroschkowoj
prowolokoa, Kiel, Verlag "Naukowa dumka", 1972, Seiten 129-137 ist ein Verfahren
zu entnehmen, nach welchem man eine Rinne aus einem kaltgewalzten Metallband formt,
die danach mit einer Pulverzusaniniensetzung gefüllt und zum Rohr geformt wird,
wobei die Pulverzusariimensetzung das ganze Volumen des Drahtinnenraumes einnimmt.
Zum Verdichten der Pulverzusammensetzung und Herstellen des Drahtes mit einem vorgegebenen
Durchmesser wird das mit der Pulverzusanimensetzung gefüllte Rohr mehrfach mittels
einer Strangziehma schine gezogen.
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Die Abmessungen des metallbandes, nämlich die Dicke und Breite werden
aus folgender Beziehung bestimmt:
wobei mit h - Banddicke, K - Koeffizient, welcher von dem Stauchgrad des gesanten
Stauchens des mit der Pulverzusammensetzung gefüllten Drahtes abhängig ist und in
einem Bereion von 0,75 bis I liegt,
d - vorgegebener Durchmesser
des fertig en Pulvers drahtes, KF-Koeffizient der Füllung des Drahtmantels mit der
Pulverzusammensetzung, welche nach folgender Formel
zu bestimmen ist, in der @Pz- Gewicht der Pulverzusammensetzung in dem Draht und
Gewicht des Drahtbandes, bedeutet - - spezifisches Gewicht des Bandwerkstoffes und
dazu Schüttgewicht der Pulverzusammensetzung bezeichnet sind, und B = ( D - h)/L
worin B für Bandbreite, und D für Außendurchmesser des Rohres steht, welcher nach
folgender Formel D = 2Kd zu bestimmen ist und ti: 3,14 ist.
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Wie es bereits bekannt ist, werden die Bedingungen der Verformung
des Pulverdrahtes bei dessen Produktion im wesentlichen nach dem Verhalten des Widerstandes
der Pulverzusammensetzung während der Wirkung der Zieh- und Stauchbeanspruchungen
bestimmt.
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Ein beliebiges Schüttgut insbesondere die Pulverzusammensetzung des
Pulverdrahtes weist einen guten Widerstand bei der Wirkung der Etauchbeanspruchung
und keinen Widerstand bei der Wirkung der Ziehbeanspruohung auf.
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Die 'uWgkräSte beim Strangziehen werden also nur V7fl Draht mantel
aufgenommen, weshalb zur Verringerung des Gefahr eines Reagens des T)rahtmantels
der pro Ziehoperation erzielbare Stauchgrad, d. h. die Durchmesserverrizgerung begrenzt
ist.
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Dadurch wird auch eine Verminderung der Stabilität und Produktivität
des Verfahrens bedingt. Es ist ferner zu vermerken, daß eine Verminderung des Stauchgrades
pro Durchgang zur Herabsetzung der spezifischen Drücke in der Umformzone führt,
was eine Erhöhung der Schichtdicke des technologischen Schmiermittels auf der Oberfläche
des Pulverdrahtes zur Folge hat. Dies fulirt seinerseits dazu, daß bei der Verwendung
des Pulverdrahtes eine Reihe von Schwirigkeiten entstehen. So werden beispielsweise
die Rohrleisich tungen der Schweißautomaten durch dasvbon der Oberfläche des Pulverdrahtes
lösende Schmiermittel verstopft, was zum Ausfall der Maschine führt.
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Während des Schweißens entstehen bei dem Verbrennen des Schmiermittels
eine erhebliche kenge giftigen Dämpfen, was eine Verschlechterung der Arbeitsbedingungen
zur Folge hat und die Verwendung von verschiedenen Schutzanlagen und eine Erhöhung
des läuft austausches erforderlich macht. Darüber hinaus neigt das Metall der Schweißnähte
zur Versprödung, was seinerseits zur Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften
der Schweißverbindung führt.
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Im Falle aer Entfernung des bchmiermittels von der Oberfläche des
Pulverdrahtes, z.B. durch Glühen,steigt die Reihung des Pulverdrahtes
in
dem Kanal der Rohrleitung des Schweißaubomaten, wodurch der Durchgang des Drahtes
erschwert wird.
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Die Anwendung von speziellen Schmiermitteln an der Oberfläche des
erwähnten Kanals gewährleistet einen Vorschub des Pulverdrahtes durch die Rohrleitung
mit einer Geschwindigkeit von 150 bis 250 m/Std. Bei einem Vorschub mit den üblichen
höheren Geschwindigkeiten von 300 bis 500 m/Std wird jedoch die Effektivität des
bchmierens vermindert, der Verbrauch an Schmiermittel erhöht, was eine Kostenerhöhung
der Auftragschwei:ung zur Folge hat.
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Zweck der Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile zu beseitigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
eines Pulverdrahtes anzugeben, in welchem mit gleichbleibend guten Ergebnissen hohe
Verformungsgrade pro Ziehgang und hohe Gesamtverformungen erzielt werden können.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Verfahren
zur Herstellung eines Pulverdrahtes, welches das Formen einer Rinne aus einem kaltgewalzten
Metallband, das Füllen der auf die genannte Weise gefertigten Rinne mit einer Pulverzusammensetzung
und weiteres Normen der mit der Pulverzusammensetzung gefüllten Rinne zum Rohr mit
nachfolgendem mehrfachen Strangziehen des Pulverdrahtes beinhaltet, gemaß der Erfindung
die Rinne mit der Pulverzusammensetzung bis zu 5 , 65 Av, bezogen auf das Volumen
des Rokrinn6nraumes, gefüllt wird und das StrangzieiU1 des mit der Pulverzusammen
setzung gefüllten Rohres mit einem Stauchgrad des gesamten Stauchens von 70 bis
95% und mit einem Stauchgrad des Einzelstauchens
über die ganze
Länge des Strangziehens von 20 bis 45% durchgeführt wird, wobei der Dicke und der
Breite des Metallbandes folgendes Verhältnis anhaftet:
wobei mit h - Banddicke, K - Koeffizient, welcher von dem btauchgrad des gesamten
Stauchens des mit der Pulverzusaunriensetzung gefüllten Drahtes abhängig ist und
in einem bereich von 0,9 bis 2,25 liegt, d - vorgegebener Durchmesser des ferigen
Pulverdrahtes, fB- spezifisches Gewicht des Bandwerkstoffes, fpz Schüttgewicht der
Pulverzusammensetzung KF Koeffizient des Füllens des Pulverdrahtes mit der Pulversussmmexetzung,
KFIR Koeffizient des Füllens des Volumens des Rohrinnenraumes mit der Pulverzusammensetzung,
welcher in einem Bereich von 0,05 bis 0,65 liegt, bezeichnet sind, und B =(D - h
) , wobei mit B - Bandbreite, D - Außendurchmesser des Rohres, nach folgender Formel
B = (D -bezeichnet sind.
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Bei der Produktion des Pulverdrahtes in tlbereinstini
mung
mit dem beschriebenen Verfahren wird das Metallrohr zu 5 - 65% mit der Pulverzusamnensetzung
gefüllt. DeuL-zufolge setzt die Pulverfüllung bis zum Erreichen des bestimmten Stauchgrades
des gesamten Stauchens der Drahtverformung keinen Widerstand entgegen.
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Die Verdichtung der Pulverzusammensetzung kann dabei entweder kleiner
als die bei den bekannten Verfahren erhaltene Verdichtung sein oder sie kann ihr
gleich sein, wobei dann der Drahtdurchmesser kleiner wird. Demzufolge steigt die
Verformbarkeit des Pulverdrahtes an, was es ermöglicht, das Strangziehen des Pulverdrahtes
auf Mehrfach - Ziehmaschinen, welche sich durch einen hohen Stauchgrad des gesamten
Stauchens (70-95%) und des Einzelstauchens über die gesamte Länge des Strangziehens
(20 - 4) kennzeichnen, sicher durchzuführen.
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Es ist zu vermerken daß der erfindungsgemäß erzielbare hohe Gesamtstauchgrad
die Möglichkeit bietet, einen Pulverdraht mit einet sorgegeboren Durchmesser aus
Pulverdraht mit einem höheren Durchmesser als bei bekannten Verfahren herzustellen.
Aus dem Band lit erhebhoher Dicke und Breite wird ein großer Rohling gefertigt.
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Darüber hinaus ist es möglich, Drähte mit einem kleineren Durchmesser
(von 1,0 bis 2,0 am) aus leichter erhältlichen großen Bändern, welche sich durch
eine gute Bearbeitbarkeit kennzeichnen, durch erhebliche Gesamtdeformationen herzustellen.
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Das Uberschreiten der oberen erfindungsgemäßen Grenze des Stauchgrades
des gesamten Btauchens beil Strangziehen
führt zur Verringerung
der Verformbarkeit des Drahtes.
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Die erheblichen Einzeldeformationen, die erfindungsgemäß möglich werden,
haben zur Folge, daß in der Umformzone hohe spezifische Drücke wirken, was zur Verringerung
des Schmiermittels an der Oberfläche des Pulverdrahtes bleibenden führt. Das Überschreiten
der oberen Grenze des Stauchgrades des Einzelstauchens führt zu dem Bruch des Drahtes.
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Der Pulverdraht wird gemäß der Erfindung folgenderwei-9 se hergestet.
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Zur Herstellung des Pulverdrahtes mit einem vorgegebenen Durchmesser
und einem vorgegebenen Koeffizient des Füllens werden die Abmessungen des Querschnittes
des kaltgewalzten Metallbandes (Dicke und Breite) aus folgender Beziehung bestimmt:
wobei mit h - Banddicke, K - Koeffizient, welcher von dem Stauchgrad des gesamten
Stauchens des mit der Pulversusammenret zung gefüllten Drahtes abhängig ist und
in einem Bereich von 0,9 bis 2,25 liegt, d - Durchmesser des fertigen Pulverdrahtes,
- ~ spezifisches Gewicht des Bandwerkstoffes, gp . Schüttgewicht der Pulverzusammensetzung,
Koeffizient des Füllens des Drahtes mit der Pulverzusammensetzung.
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KFIR - Koeffizient des Füllens des Volumens des Rohr innenraums,welcher
in einem Bereich von 0,05 bis 0,65 liegt, bezeichnet sind, und B = CD -worin B für
Bandbreite und D für Außendurchmesser des Rohres steht, welcher nach folgender Formel
D = 2Kd zu bestimmen ist, und / = 3,14 ist.
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Je dünner der Pulverdraht herzustellen ist, umso niedriger muß KFIR
bei gleichen anderen Bedingungen sein.
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Die Dicke des Metallbandes wird auf die nachstkoininende niedrigere
Kormgrbße abgerundet und die Breite wird auf die nächstkommende größere Normgröße
aufgerundet.
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Das kaltgewalzte Metallband wird von einer Spule, welche sich auf
einem Abwickler befindet, abgezogen und Spannrollen zugeführt, unter deren Wirkung
es in eine Rinne geformt wird. Die geformte Rinne wird danach mit Hilfe von einer
Dosiereinrichtung mit einer Pulverzusammensetzung in der deni vorgegebenen Kueffizient
KF entEprechenden Menge gefüllt. Um den vorgegebenen Koeffizient KFIR zu erreichen,
wird das Band aus der obigen Formel gewählt.
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Die mit der Pulverzusammensetzung gefüllte Rinne wird danach zum
Rohr geformt. Die Weiterverarbeitung dieses Rohres erfolgt durch Mehrfach - Strangziehen
auf einer kontinuierlichen Mehrfach-Ziehbank. Das Strangziehen wird derart durchgeführt,
daß der gesamte Querschnittsänderungsgrad nach dem Ziehen in einem Bereich von 70
bis 95% liegt und daß der Querschnittsänderungsgrad
(Stauchgrad)
des Pulverdrahtes nach dem Durchgang einer Einzelstauchstufe über die ganze Lange
des Ziehganges von 20 bis 45% beträgt.
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Um die Güte des erhaltenen Pulverdrahtes zu bewerten, wird der Gasgehalt
im Auftragschweißmetall bestimmt. Die Bestimmung von verschiedenen Metaliproben,
d.h. die Bestimmung des Gehaltes an Stickstoff, Sauerstoff und Rest -- Wasserstoff
wird nach der Vakuumschmelzmethode durchgeführt.
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Der Gehalt an Diffusionswasserstoff wird durch AuC-tragschweißen
von bestimmten Werkstoffen bestimmt, welche daraufhin mit Hilfe von einem Eudiometer
in einer Glyzerinlösung untersucht werden. Zum Durchführen des Äuftragschweiens
verwendet man eine Vorrichtung zum automatischen Schweinen, welche einen Schraubstock
mit wassergekühlten Schraubstockbacken aus Kupfer aufweist.
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Beispiel 1 Der erfindungsgemäße Pulverdraht wird folgenderweise hergestellt.
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Pur die Herstellung des Pulverdrahtes mit einem Durchmesser von 2,2
mm und einem Koeffizient des Füllens von 0,I8 wählt man ein kaltgewalztes Metallband
mit einem Querschnitt von 0,5 x 15 mm.
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Die Abmessungen des Bandes werden in Übereinstimmung mit der oben
beschriebenen Methode vorbestimmt/K = 1,2; 7 = 7,8g/cm3; @Pz = 2,5 g/cm3; KFIR =
0,65; 1) D 5,3 mm/.
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Das Band wird von einer an einem Abwickler angeordneten Spule abgezogen
und Spannrollen zage£uhrt, unter deren Wirkung es zur Rinne geformt wird. Die auf
die
beschriebene Weise erhaltene Rinne wird mit Hilfe einer Dosiereinrichtung mit einer
Pulverzusammensetzung der einem Koeffizient des Füllens des Drahtmantela von 0,18
entsprechenden Menge gefüllt.
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Das aus der eingangs angegebenen Pormel ausgewählte Band gewährleistet
den vorgegebenen Koeffizient des Füllens des Volumens des Rohrinnenraumen von 0,65,
d.h. 65% Die in der beschriebenen Art und weise mit der Pulverzusammensetzung aufgefüllte
Rinne wird zum Rohr mit einem Durchmesser von 5,3 mm geformt. Die Weiterverarbeitung
dieses Rohres erfolgt durch sechsfaches Ziehen auf einer kontinuierlich arbeitenden
Ziehmaschine bis zur Erhaltung des Pulverdrahtes mit einem Durchmesser von 2,2 mm.
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Der Stauchgrad des gesamten Stauchens beträgt 87,4 70 und der Stauchgrad
des Einzelstauchens über die ganze Lange des Strangziehens beträgt 20-35 . Die Dicke
des Drahtmantels beträgt 0,38 mm und die Dichte der Pulverzusammensetzung betragt
4,4 g/cm3.
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Für die Bewertung der schweißtechnologischen Eigenschaften des Pulverdrahtes
wird der Gasgehalt im Äuftragschweißmetall in der eingangs beschriebenen Weise bestimmt.
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Nachstehend sind die Werte des Gehaltes an Stickstoff, Sauerstoff
und Wasserstoff im Äuftragschweißmetall angegeben: Stickstoff in % .................
0,009 Sauerstoff in % ................. 0,055 Wasserstoff in cm/IOO g des Äuftragschweißmstalls
...............
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Beispiel 2 Der erfindungsgemäße Pulverdraht wird folgenderweise hergestellt.
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Für die Herstellung des Pulverdrahtes mit einem Durchmesser von 2,3
mm und einem Koeffizient des Füllens von 0,18 wählt man ein kaltgewalztes Metallband
mit einem Querschnitt von 0,3 x 14 mm.
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Die Abnessungen des Bandes werden in Übereinstimmung mit der oben
beschriebenen Methode bestimmt /KF = 0,93; γ B=7,8 g /cm³; γ Pz=2,5
g/cm³; KFIR=0,48, O = 4,3 mm/.
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Das gewählte Band wird von einer an einem Abwickler angeordneten
Spule abgezogen und Spannrollen zugeführt, unter deren Wirkung es in eine Rinne
geformt wird. Das aus der eingangs angegebenen Formel gewählte Band bietet die Möglichkeit,
den Koeffizient des Füllens des Volumens des Rohrinnenraumes mit der Pulverzusammensetzung
bis zu 0,48, d.h. bis zu 48% zu erreichen. Die in der beschriebenen Art und Weise
mit der Pulverzusammensetzung gefüllte Rinne wird zum Rohr mit einem Durchmesser
von 4,8 mm geformt.
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Die Weiterverarbeitung dieses Rohres erfolgt durch vierfaches kontinuierliches
Ziehen auf einer dazu geeigneten Ziehmaschine bis zur Erhaltung des Pulverdrahtes
mit einem Durchmesser von 2,3 mm.
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Der Stauchgrad des gesamten Stauchens beträgt 70 und der Stauchgrad
des Einzelstauchens über die ganze Länge des Strangziehens beträgt 20 - 30 %. Die
Dicke des Drahtmantels beträgt 0,45 mm und die Dichte der Pulverzusammensetzung
beträgt 3,0 g/cm3.
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Für die Bewertung der schweißtechnologischen Eigenschaften des Pulverdrahtes
wird der Gasgehalt im Auftragschweißmetall in der eingangs beschriebenen Weise bestimmt.
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Nachstehend sind die Werte des Gehaltes an Stickstoff, Sauerstoff
und Wasserstoff im Auftragschweißmetall angeführt: Stickstoff in % .....................................
0,0085 Sauerstoff in % ..................................... 0,048 Wasserstoff in
cm/100 g des Auftragschweißmetalls ..................................... 4,8 Beispiel
3 Der erfindungsgemäße Pulverdraht wird folgenderweise hergestellt.
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?ur die Herstellung des Pulverdrahtes mit einem Durchmesser von 1,14
mm und einem Koeffizient des Füllens von 0,18 wählt man ein kaltgewalztea Metallband
mit einem Querschnitt von 0,3 x 15 mm.
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Die Abmessungen des Bandes werden in Übereinstimmung mit der oben
beschriebenen Methode bestimmt /KF = 2,25; 7,8 g/cm²; γ Pz=2,5 g/cm³; KFIR
= 0,05; D=5,1 mm/.
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Das Band wird von einer an einem Äbwickler angeordneten Spule abgezogen
und Spannrollen zugeführt, unter deren Wirkung es zur Rinne geformt wird. Das aus
der erwahnten Formel gewählte Band bistet die Möglichkeit, den vorgegebenen Koeffizient
der Füllung des Volumens des Rohrinnenraumes mit der Pulver zusammensetzung bis
zu
0,05 d.h. bis zu 5 % zu erreichen. Die in der beschrieLnen Art
und Weise mit der Pulverzusammensetzung aufgefüllte Rinne wird zum Rohr mit einem
Durchmesser von 5,I mm geformt.
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Die Weiterverarbeitung dieses Hohres erfolgt durch sechsfaches kontinuierliches
Ziehen auf einer dazu geeigneten Ziehmaschine bts zur Erhaltung des Pulverdrahtes
mit einem Durchmesser von 1,14 mm.
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Der Stauchgrad des gesamten Stauchens beträgt 95% und der Stauchgrad
des Einzelstauchens über die ganze Lange des Strangsiehens beträgt 20 - 45 %. Die
Dicke des Drahtmantels beträgt 0,25 mm und die Dichte der Pulverzusajtiinensetzung
beträgt 3,5 g/cm3.
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Für die Bewertung der schweißtechnologischen Eigenschaften des Pulverdrahtes
wird der Gasgehalt im AuStragschweiB-metall in der eingangs beschriebenen Weise
bestimmt.
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Nachstehend sind die Werte des Gehaltes an Stickstoff, Sauerstoff
und Wasserstoff im Auftragschweißmetall angeführt: Stickstoff in % ..........................................
0,012 Sauerstoff in % .......................................... 0,065 Wasserstoff
in cm/IOO g des Auftragschweißmetalls ..........................................
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