DE3208738A1

DE3208738A1 - Verfahren und vorrichtung zur oberflaechenbehandlung von metallischem gut

Info

Publication number: DE3208738A1
Application number: DE19823208738
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr.-Ing. 3012 Langenhagen Ziemek
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1982-03-11
Filing date: 1982-03-11
Publication date: 1983-09-22

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von
metallischem Gut Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuiertichen Oberflächenbehandlung von langgestrecktem metallischem Gut, wie Bänder, Drähte, Stangen und dergleichen, mittels mechanisch auf die Oberfläche einwirkender Werkzeuge, insbesondere zum Entfernen der Oxidschicht, zur Vorbereitung einer metallischen Beschichtung der oberflächenbehandelten Bereiche, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Zur Oberflächenbehandlung von Aluminiumsträngen ist es bereits bekannt (DE-PS 2 153 317), deren Oberfläche im Durchlauf zu schmalen, um eine für einen anschließenden Plattierungsvorgang oxidfreie Oberfläche zu erzeugen. Eine solche Oberflächenbehandluny bringt zwar den gewünschten Effekt bei metallischen Profilen, also z. . bei Drahten oder Strängen, sie ist jedoch auf die Behandlung von metallischen Bändern nicht anwendbar. Zu diesem Zweck ist es zwar im gleichen Zusammenhang bekannt, die demStrang zugekehrte Oberfläche eines mit dem Strang metallisch zu verbindenden Bandes durch auf dem Band sich abwälzende Bürsten aufzurauhen, aber auch diese Möglichkeit entfällt bei solchen Materialien, wie Aluminium oder dessen Legierungen, die bei der mechanischen Bearbeitung zum Kaltverschweißen neigen Diese Schwierigkeiten bei der Verarbeitung leicht kalt verschweißender Materialien auf der einen Seite und das Bestreben der Technik auf der anderen Seite, beispielsweise gerade das Aluminium als Plattierwerkstoff einzusetzen, haben zu ganz anderen Wegen geführt. So sind z. B. sogenannte Alumoweld-Drähte bekannt, die aus einem Stahldrahtkern und einem durch Sintern hergestellten dicken Aluminiumüberzug bestehen (ETZ-A, Bd. 96 (1975), Heft 8, Seiten 111 - 112; US-PS 3,083,407) Wegen des hierzu benötigten teuren Aluminiumpulvers und der zur Erzielung von Mindestschichtdicken benötigten großen Mengen an pulverförmigem Material scheint die Wirtschaftlichkeit dieser Technik in Frage gestellt, abgesehen davon, d die Zentrizität von Kern und Hülle zu wünschen übrig läßt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, unabhängig und ohne Rücksicht auf die Kaltverschweiß-Eigenschaften metallischer Werkstoffe, im Durchlauf-bei hoher Wirtschaftlichkeit eine Oberflächenbehandlung durchzuführen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Oberflächenbehandlung in einer kiihlenden Schutzgasatmosphäre erfolgt. Dieser Energieentzug während der Oberflächenbehandlung unterbindet jede Kaltverschweißung zwischen z. B. Bandoberfläche und rotierender Bürste, so daß auch das sogenannte Schmieren, bei der Bearbeitung von Aluminium hinlänglich bekannt, unterbunden ist.
Nach der Erfindung vorbehandelte, z B. nunmehr oxidfreie, Aluminiumbänder können anstelle des bekannten gesinterten Aluminiumpulvers zur Plattierung von Stahldrähten verwendet werden. Das Metallband gibt im Gegensatz zum Pulver die Möglichkeit einer vor dem Plattiervorgang stattfindenden Güte-oder Qualitätsprüfung. Exzentrizitäten im Schichtenaufbau sind vermieden, so daß Endprodukte hoher Qualität erzeugt werden.
Aber auch in den Fällen, wo es weniger auf eine Plattierung, also eine metallurgische Verbindung aneinander grenzender Materialien, sondern lediglich auf die Beschichtung ankommt, bringt die Erfindung Vorteile. So erhöht die einwandfreie Beseitigung der Oxidschichten bei dem Verfahren nach der Erfindung die Haftfähigkeit der Oberfläche im -Falle einer Beschichtung, etwa Verzinnung, beträchtlich.
Besondere Vorteile zwingt die Erfindung demnach bei der mechanischen Oberflächenbehandlung solcher metallischer Werkstoffe, die aufgrund ihrer extremen Affinität zum Sauerstoff schützende Oxide bilden. Bei solchen Werkstoffen ist es auch sonst üblich, z. B. zur Vorbereitung auf eine Verzinnung oder Plattierung, Flußmittel einzusetzen. Auf diese zusätzlichen Maßnahmen kann bei Durchführung der Erfindung verzichtet werden.
Um den erfindungsgemäßen Effekt sicherzustellen, ist es erforderlich, daß die Kühlung bei der Oberflächenbehandlung merklich ist. Aus diesem Grunde hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, in Weitertührung des Erfindungsgedankens als kühlendes Schutzgas flüssigen Stickstoff zu verwenden. Hiermit lassen sich an den kritischen Stellen, d. h., beispielsweise die Berührungsstelle zwischen Reinigungsbürsten und Bandoberfläche, Temperaturen im Bereich von - 30 bis - 1900 C erreichen.
Selbstverständlich lassen sich auch andere geeignete Kältemittel, wie beispielsweise Helium, einsetzen. Bei der Auswahl dieser Mittel sollte aber die Wirtschaftlichkeit nicht außer Betracht bleiben.
Bei der Durchführung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen,. wenn die Werkzeuge oder die zu behandelnden.Oberflächen, etwa eines Bandes Strangs oder Drahtes jeweils allein der Kühlung unterworfen werden. Vorteilhafter ist es jedoch, insbesondere im Hinblick auf eine bessere Ausnutzung des Kälteinhaltes des Kühlmittels, die gegeneinander wirkenden Flächen von Werkzeug und Band, Strang oder Draht gleichzeitig dem Einfluß des Kältemittels auszusetzen. So können, wenn zur Oberflächenbehandlung umlaufende Bürsten eingesetzt werden, die Bürsten und die mit den Bürsten in Berührung stehenden Bereiche des metallischen Gutes gleichzeitig gekühlt werden.
Für die mit der Erfindung vorgeschlagene Maßnahme sind beliebige Vorrichtungen einsetzbar, wenn sie nur die hinreichende Kühlung von Werkzeugen und Werkstoffoberfläche gestatten. Soll die Kühlung im Durchlauf erfolgen, um eine rationelle Fertigung sicherzustellen, dann wird man vorteilhaft so vorgehen, daß in Durchlaufrichtung hintereinander und ggf. in Umfangsrichtung versetzt - bei Profilsträngen - rotierende Metallbürsten angeordnet sind. Diesen Bürsten zum Entfernen der Oxidschicht sind eine oder mehrere Düsen zur Kühlmittelzufuhr derart zugeordnet, daß das Band gleichzeitig gekühlt wird.
Eine weitere Verbesserung insbesondere hinsichtlich einer kompakten Fertigungsanlage, ergibt sich dann, wenn nach einem weiteren Erfindu.ngsgedanken- Bereich der Kühlung einschließlich der Bürsten in einem nach außen wärmeisolierten mit eingangs- und ausgangsseitigem Durchgang für das Gut versehenen Gehäuse angeordnet ist. Das Kühl- oder Kältemittel wird dabei zweckmäßig im Kreislauf geführt, mit Absaugen, ggf. Reinigen, Nachkühlen und Wiedereinführen.
Wie bereits ausgeführt, ist die Weiterbehandlung des nach der Erfindung vorbereiteten Gutes je nach dem Aufbau und Verwendungszweck des Endproduktes beliebig auszuführen. Besonders geeignet erscheint die Erfindung jedoch zur Vorbereitung auf die sogenannten Plattierverfahren, bei denen unterschiedliche Metalle im festen, gegebenenfalls auch kalten Zustand metallurgisch miteinander verbunden werden. Besonders vorteilhaft im Rahmen der Erfindung ist die Herstellung aluminiumplattierter Stahldrähte anzusehen, bei der mindestens die dem Stahldraht zugekehrte Oberfläche des Aluminiumbandes in kühlender Schutzgasatmosphäre von den Oxiden durch Bürsten befreit, das behandelte Band um den ggf. vorgewärmten Stahldraht zum Rohr mit größerem Durchmesser als der Drahtdurchmesser geformt und an den Kanten verschweißt wird, und daß schließlich das Aluminiumrohr auf den Stahldraht heruntergezogen und dieser Strang, bezogen auf seinen Ausgangsquerschnitt; um mindestens 50 %, vorzugsweise 60 - 80 %, reduziert wird.
Die Erfindung sei anhand des in der Fig. dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Das von nicht dargestellten Vorräten abgezogene Aluminiumband 1 wird, nachdem es gerichtet und ggf. an den Bandkanten besäumt wurde, der Vorrichtung 2 zugeführt. Diese Vorrichtung mit einem wärmeisolierenden Mantel enthält in Durchlaufrichtung hintereinander angeordnete Bürsten oder Bürstenpaare 3 sowie eine Anzahl Band-Andrückrollen 4. Um eine einwandfreie Oxidbeseitigunq mit wirtschaftlich tragbarem Aufwand sicherzustellen, sind Breitdüsen 5 vorgesehen, mit deren Hilfe die Bürsten 3 sowie der im Bürsteneinflüßbereich liegende Bandbereich z. B. mit flüssigem Stickstoff umspült und damit gekühlt wird. Die Zufuhr zu den Einzeldüsen 5 erfolgt über den Anschluß 6. Der Ausgang 7 führt zum Filter 8 Hier können z. B. im Gasstrom oder im Flüssigkeitsstrom mitgenommene Metallflitter herausgenommen werden. In der schematisch dargestellten Aufbereitunqsvorrich tung 9 erfolgt eine erneute Kühlung des Stickstoffs auf den benötigten Wert von z. B. - 196 C und der Rücktransport zu dem Anschluß 6.
Die Oxide können prinzipiell auch dadurch vom Aluminiumband entfernt werden, daß dasselbe im Tauchverfahren durch flüssigen Stickstoff gezogen wird, wobei auch die Bürsten 3 mit etwa einem Drittel ihrer Höhe in den Stickstoff eintauchen. Auf die Düsen kann dann verzichtet werden.
Das von den Oxidschichten befreite Aluminiumband 1 wird nunmehr, noch immer unter Schutzgas, z. B. im Gehäuse um den ggf. beheizten und vorgewärmten Stahldraht 11 zum Rohr geformt und mit der Schweißvorrichtung 12 an den Kanten verschweißt. Nach dem Schweißvorgang wird das Aluminiumrohr zunächst auf die Oberfläche des Stahldrahtes heruntergezogen. Hierzu dient die Ziehvorrichtung 13, die auch in Form von Reduzierrollen oder Walzen ausgebildet sein kann. Eine weitere Querschnittsreduzierung zur Erzielung des metallischen Verbundes zwischen dem Stahlkern und der Aluminiumhülle erfolgt mittels der Ziehvorrichtungen 14 und 15,ggf. mit nicht näher bezeichneten Zwischenglühungen.
Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur kontinuierlichen Oberflächenbehandlung von langgestrecktem metallischerwGut, wie Bänder, Drähte, Stangen und dergleichen, mittels mechanisch auf die Oberfläche einwirkender Werkzeuge, insbesondere zum Entfernen der Oxidschicht6 zur Vorbereitung einer metallischen Beschichtung der oberflächenbehandelten Bereiche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbehandlung in einer kühlenden Schutzgasatmosphäre erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als kühlendes Schutzgas flüssiger Stickstoff verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge und/oder die zu behandelnden Bereiche des metallischen Gutes gekühlt werden
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Oberflächenbehandlung mittels umlaufende Bürsten vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten und die mit den Bürsten in Berührung stehenden Bereiche des metallischen Gutes gleichzeitig gekühlt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem metallischen Gut und den Bürsten das Kühlmittel über Düsen zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß das metallische Gut und die Bürsten zumindest zum Teil in das Kühlmittel eingetaucht werden.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch in Durchlaufrichtung hinterinander und ggf. in Umfangsrichtung versetzt angeordnete rotierende Metallbürsten, denen eine oder mehrere Düsen zur Kühlmittelzufuhr zugeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Kühlung einschließlich der Bürsten in einem nach außen wärmeisoliertentmit eingangs- und ausgangsseitigem Durchgang für das Gut versehenen Gehäuse angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch qekennzeichnet, daß für das Kühlmittel ein Kreislauf mit Absaugen, ggf. Reinigen, Nachkünlen und Wiedereinführen vorgesehen ist.
10. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden zur Herstellung aluminiumplattierter Stahldrähte, dadurch qekennz ichnet, daß mindestens die dem Stahldraht zugekehrte Oberfläche des Aluminiumbandes in kühlender Schutzgasatmosphäre von den Oxiden durch Bürsten befreit, das behandelte Band um den ggf. vorgewärmten Stahldraht zum Rohr mit größerem Durchmesser als der Drahtdurchmesser geformt und an den Kanten verschweißt wird, und daß schließlich das Aluminiumrohr auf den Stahldraht heruntergezogen und dieser Strang in seinem Querschnitt um mindestens 50 %, vorzugsweise 60 - 80 %, bezogen auf den Ausgangsquerschnitt, reduziert wird.