DE3223942A1 - Process for the single- or multi-stage drawing of metallic deformation material - Google Patents

Process for the single- or multi-stage drawing of metallic deformation material

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DE3223942A1
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Lothar DDR 9159 Lugau Gräfe
Kurt DDR 1273 Vogelsdorf Kramer
Bernhard Dipl.-Phys. DDR 8020 Dresden Kurze
Dieter DDR 8045 Dresden Rauschenbach
Andreas Uhlig
Heinz-Rüdiger Dr.rer.nat. DDR 8019 Dresden Vogel
Harri Dr.-Ing. DDR 8216 Kreische Weinhold
Heinz Dipl.-Ing. DDR 9150 Stollberg Wellert
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Edelstahlwerk 8 Mai 1945 Freital VEB
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Abstract

The invention relates to the field of metallurgy and is applicable to the drawing of, in particular, wire, rods and tubes. The aim of the invention is to achieve an increase in productivity and a reduction in cost especially when deforming high-alloy materials. The object on which the invention is based is to develop a process for drawing by means of pressure nozzles, in which a lubricant substrate is avoided as far as possible and a pressure sufficient to guarantee hydrodynamic lubrication conditions is obtained in the pressure nozzle, and in particular also when drawing high-alloy materials, at high drawing speeds, high degrees of deformation and small diameters. According to the invention, a solid lubricant film is applied to the starting material and the deformation material is drawn between all or some of the pressure nozzles and, if required, is additionally drawn, after the last pressure nozzle, directly at the exit of the working drawing die through a liquid which serves for cooling and removing the residual lubricant film or for cooling and coating with a lubricant.

Description

erfahren zum ein- oder mehrstufigen Ziehen vonexperienced in single or multi-stage pulling

etallischem Umformgut we Erfindung bezieht sich auf daß Gebiet der Metallurgie und 3t anwendbar beim Ziehen von strangförmigen Umformgut, wie raht, Stangen und Rohren, insbesondere zum Ziehen unter rdrodynamischen Schmierungsverhältnissen.etallischem Umformgut we invention relates to that field of Metallurgy and 3t applicable when drawing strand-shaped material such as raht, Rods and tubes, especially for pulling under rdrodynamic lubrication conditions.

ir das Ziehen von Draht ist die Verwendung von Ziehwerkzeugen Form von Druckdüsen bekannt, mit denen weitestgehend hyd-,dynamische Schmierungsverhältnisse realisierbar sind. Die ~Druckdüsen bestehen meist aus einem Arbeitsziehstein und ner davor angeordneten Einlaufdüse, wobei dazwischen ein uckraum ausgebildet ist. Beim Ziehen wird zusammen mit m umzuformenden Draht durch die Einlaufdüse hindurch ein hmiermittel in den Druckraum gefördert, wodurch dort ein hmiermitteldruck aufgebaut wird, der das Schmiermittel ischen den Draht und die Arbeitsflächen des Arbeitszieheins drückt. Als Schmiermittel werden dabei feste, pastenrmige und flüssige Substanzen eingesetzt, wobei vor dem fbringen des Schmiermittels auf dem Draht vielfach eine Ggerschicht aus chemischen Verbindungen oder Metallen ttels einer aufwendigen Oberflächenbehandlung, wie Käla, Phosphatieren, Oxalatieren, Boraxen, Verkupfern oder rinnen erzeugt werden muß. Als Festschmierstoffe werden rzugsweise Stearate, wie Calciumstearat und Zinkstearat, wendet, die in Pulverform verarbeitet werden, indem der Bht vor dem Eintritt in die Druckdüse durch einen Kasten rührt wird, der das Schmierstoffpulver enthält. Auf Grund mehr oder weniger losen Haftung des so auf die Oberwelche des Drahtes aufgebrachten Schmierstoffpulvers läßt sich für schwierige Umformbedingungen (hochlegierte Werkstoffe, ße Ziehgeschwindigkeit, hohe Umformgrade) große Schmierffdruck im Druckraum nicht realisieren, da das Schmierffpulver abgestriffen wird und so den Ringspalt zwischen .ht und Düsenbohrung nicht ausreichend abdichtet.e drawing wire is the use of form drawing tools known from pressure nozzles, with which largely hydraulic, dynamic lubrication conditions are realizable. The ~ pressure nozzles usually consist of a working drawing die and An inlet nozzle arranged in front of it, with a back space being formed in between. When drawing, together with the wire to be formed, it passes through the inlet nozzle A lubricant is conveyed into the pressure chamber, whereby a lubricant pressure is built up there that the lubricant isches the wire and the working surfaces of the working puller presses. Solid, pasty and liquid substances are used as lubricants used, whereby before the lubricant is applied to the wire, a A layer of chemical compounds or metals by means of an elaborate surface treatment, such as cale, phosphating, oxalating, borax, copper plating or channels got to. Solid lubricants are preferably stearates, such as calcium stearate and zinc stearate, Applies, which are processed in powder form by the brace before entering the pressure nozzle is stirred through a box containing the lubricant powder. Due to the more or less loose adhesion of the so on the surface of the wire The applied lubricant powder can be used for difficult forming conditions (high-alloy Materials, ße drawing speed, high degree of deformation) large lubricating pressure in the pressure chamber not realize because the lubricant powder is stripped off and so the annular gap between .ht and nozzle bore insufficiently sealed.

Damit sind der Umformung von hochfesten Werkstoffen bzw. der Erhöhung der Ziehgeschwindigkeit und des Umformgrades Grenzen gesetzt. Insbesondere treten diese Probleme auf, wenn Draht mit kleinem Durchmesser von unter 1 mm gezogen werden soll.This enables the forming of high-strength materials or the increase There are limits to the drawing speed and the degree of deformation. In particular, kick these problems arise when drawing wire with a small diameter of less than 1 mm target.

Die genannten Grenzen lassen sich auch mit der Verwendung pastöser oder flüssiger Schmierstoffilme aus beispielsweise Wachsen, flüssigen seifen, Ölen oder Graphit/MoS-Mischungen nicht überschreiten, da die dynamische Viskosität dieser Schmiermittel geringer als die der Festschmierstoffe ist.The limits mentioned can also be achieved with the use of pasty or liquid lubricant films made from, for example, waxes, liquid soaps, oils or graphite / MoS mixtures, as the dynamic viscosity of these Lubricant is less than that of solid lubricants.

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Voraussetzungen für eine Steigerung der Produktivität des Ziehprozesses, insbesondere bezüglich der Erhöhung des Umformgrades und der Ziehgeschwindigkeit, speziell bei der Umformung hochlegierter Werkstoffe. Gleichzeitit sollen die Kosten für die Vorbehandlung des Umformgutes wesentlich verringert werden.The aim of the invention is to create conditions for an increase in the productivity of the drawing process, especially with regard to the increase in the degree of deformation and the drawing speed, especially during deformation high-alloy materials. At the same time, the costs for the pretreatment of the Formed material can be significantly reduced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum ein- oder mehrstufigen Ziehen von metallischem Umformgut mittels Druckdüsen zu entwickeln, bei dem mit einfachen Maßnahmen und möglichst unter Vermeidung eines Schmiermittelträgers ein für die Gewährleistung hydrodynamischer Schmierungsverhältnisse ausreichender Druck im Druckraum der Druckdüse erzielt wird, und zwar auch beim Ziehen hochlegierter Werkstoffe, bei großen Ziehgeschwindigkeiten, bei hohen Umformgraden und bei Abmessungen unter 1 mm Durchmesser.The invention is based on the object of a method for one or to develop multi-stage drawing of metal forming material by means of pressure nozzles, with simple measures and, if possible, avoiding a lubricant carrier one that is sufficient to ensure hydrodynamic lubrication conditions Pressure in the pressure chamber of the pressure nozzle is achieved, even when pulling high-alloyed Materials, with high drawing speeds, with high degrees of deformation and with dimensions less than 1 mm in diameter.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß auf das Umformgut-Ausgangsmaterial zur Erzielung eines festhaftenden homogenen Festschmierstoffilms ein flüssiges Schmiermittel, welches in einer flüssigen Substanz einen Festschmierstoff dispergiert oder gelöst enthält, aufgebracht und getrocknet wird, und daß dieses Ausgangsmaterial einer oder mehreren nachgeordneten Druckdüsen zugeführt wird, wobei das Umformgut zwischen allen oder einigen der Druckdüsen und bei Bedarf außerdem nach der letzten Druckdüse unmittelbar am Ausgang des Arbeitsziehsteins durch eine Flüssigkeit gezogen wird, welche zur Kühlung oder zur Kühlung und zur Ablösung des Schmierstoff-Restfilms oder zur Kühlung und zur Beschichtung mit einem Schmiermittel dient.This object is achieved according to the invention in that on the material to be formed starting material a liquid lubricant to achieve a firmly adhering, homogeneous solid lubricant film, which disperses or dissolves a solid lubricant in a liquid substance contains, applied and dried, and that this starting material is a or more downstream pressure nozzles is supplied, the Forming material between all or some of the pressure nozzles and, if necessary, also after the last pressure nozzle directly at the exit of the working drawing die through a liquid which is used for cooling or for cooling and removing the residual lubricant film or used for cooling and coating with a lubricant.

Das flüssige Schmiermittel kann nach der Erfindung vorteilhaft auf ein schmiermittelträgerfreies Umformgut aufgebracht werden.The liquid lubricant can according to the invention advantageously a lubricant carrier-free material to be formed can be applied.

Nach zweckmäßigen Ausgestaltungen der Erfindung besteht das Schmiermittel beziehungsweise die Flüssigkeit aus einem organischen Lösungsmittel und einem Metallstearat, insbesondere aus Trichloräthylen und Calciumstearat mit erhöhtem Metalloxidanteil, und wird das am Ausgang des Arbeitsziehsteines durch die Flüssigkeit gezogene Umformgut nachfolgend getrocknet. Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ler Erfindung wird der Schmierstoffdruck im Druckraum in seiner Höhe so begrenzt, daß mit Ausnahme des als Restfilm auf dem Um-Eormgut haftenden Schmierstoffs möglichst kein Schmierstoff lurch das Ziehöl des Arbeitsziehsteins in die Flüssigkeit aingetragen werden kann. Die Begrenzung des Schmierstoffdrucks çann dabei mittels eines mit dem Druckraum verbundenen, ein-3teilbaren Uberdruckventils vorgenommen werden. Zweckmäßig flrd der Druckaufbau im Druckraum mittels der Konsistenz rnd/oder Dicke des Festschmierstoffilms beeinflußt. Hierbei rann die Dicke des Festschmierstoffilms durch die Konzentra-Ion des Festschmierstoffs in der Flüssigkeit, die Temperaur des flüssigen Schmiermittels oder einen Abstreifer gesteuert rerden. Die Erfindung sieht außerdem vor, daß Druckdüsen verrendet werden, deren Einlaufdüsen einen nur um 0,01 bis 0,06 im größeren Bohrungsdurchmesser besitzen, als der Druckmeser des einlaufenden Drahtes ist.According to expedient embodiments of the invention, there is the lubricant or the liquid from an organic solvent and a metal stearate, in particular made of trichlorethylene and calcium stearate with an increased metal oxide content, and becomes the material to be formed which is drawn through the liquid at the exit of the working drawing die subsequently dried. According to a further advantageous embodiment of the invention the level of the lubricant pressure in the pressure chamber is limited so that with the exception of the lubricant adhering as a residual film to the abnormal material, if possible, no lubricant l can be carried into the liquid by the drawing oil of the working drawing die. The lubricant pressure can be limited by means of a pressure chamber connected, a-3-divisible pressure relief valve are made. Appropriate flrd the pressure build-up in the pressure chamber by means of the consistency and / or thickness of the solid lubricant film influenced. The thickness of the solid lubricant film ran through the concentra-ion of the solid lubricant in the liquid, the temperature of the liquid lubricant or a scraper controlled. The invention also provides that pressure nozzles are used, the inlet nozzles only around 0.01 to 0.06 in the larger bore diameter own than is the pressure gauge of the incoming wire.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden mittels einfacher Maßnahmen und in überraschender Weise ausgezeichnete Schmierungsverhältnisse in den Druckdüsen gewährleistet. Im Zusa menwirken mit der Funktionsweise der Kammern ermöglichen diese Schmierungsverhältnisse gegenüber dem Stand der Technik eine wesentliche Steigerung der Produktivität des Ziehprozesses hinsichtlich der Erhöhung- des Umformgrades und der Ziehgeschwindigkeiit sowie eine problemlosere Umformung hochlegierter Werkstoffe und dünner Drähte. Außerdem werden durch den beim erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Wegfall der üblichen Trägerschicht die technologischen und die Materialaufwendungen beträchtlich verringert. Vorteilhaft ist auch, daß mit dem Verfahren ein Reinigungseffekt erzielbar ist, wenn die Kammer an der letzten Druckdüse mit einer Flüssigkeit geflutet wird, welche sich zur Reinigung des umgeformten Umformgutes eignet, -beispielsweise zum Ablösen des Schmierstoff-Restfilms.In the method according to the invention, by means of simple measures and surprisingly excellent lubrication conditions in the pressure nozzles guaranteed. Allow in cooperation with the functioning of the chambers these lubrication conditions are a substantial increase over the prior art the productivity of the drawing process with regard to the increase in the degree of deformation and the drawing speed as well as easier forming of high-alloy materials and thin wires. In addition, are achieved by the method according to the invention Elimination of the usual carrier layer, the technological and material costs considerably reduced. It is also advantageous that the method has a cleaning effect can be achieved if the chamber at the last pressure nozzle is flooded with a liquid which is suitable for cleaning the formed material to be formed, for example to remove the residual lubricant film.

Draht der Stahlmarke X5CrNi18.10 mit einem Ausgangsdurchmesser von 1,6 mm, auf dem schmiermittelträgerlos ein homogener, festhaftender Festschmierstoffilm aus Calciumstearat aufgebracht worden ist, wird auf einer Mehrfachziehmaschine in 6 Stufen auf eine Endabmessung von 0,8 mm mittels Druckdüsen gezogen. Mit den in den Druckdüsen enthaltenen Arbeitsziehsteinen wird die nachfolgende Ziehfolge realisiert: 1,26/1,06/ 0,92/0,85/0,80 mm. Die vor den Arbeitsziehsteinen in den Druckdüsen angeordneten Einlaufdüsen bestehen aus Ziehsteinen, deren Bohrungsdurchmesser zwischen 0,02 und 0,04 mm größer bemessen ist, als der Durchmesser des in die jeweilige Druckdüse einlaufenden Drahtes. Der umgeformte Draht läuft unmittelbar nach seinem Austritt aus den Arbeitsziehsteinen durch jeweils eine Kammer, deren Ausgang mit einem Ziehstein abgeschlossen ist. Der Bohrungsdurchmesser dieser Ziehsteine ist bis zu 0,1 mm größer bemessen, als der Bohrungsdurchmesser des davor angeordneten Arbeitsziehsteins.Wire of the steel brand X5CrNi18.10 with an initial diameter of 1.6 mm, a homogeneous, firmly adhering solid lubricant film on the lubricant carrier from calcium stearate is applied on a multiple drawing machine in 6 steps drawn to a final dimension of 0.8 mm by means of pressure nozzles. With the in the drawing dies contained in the pressure nozzles, the following drawing sequence is implemented: 1.26 / 1.06 / 0.92 / 0.85 / 0.80 mm. Those arranged in front of the working drawing dies in the pressure nozzles Inlet nozzles consist of drawing dies with a bore diameter between 0.02 and 0.04 mm larger than the diameter of the respective pressure nozzle incoming wire. The formed wire runs immediately after its exit from the working dies through one chamber each, the exit with a die is completed. The bore diameter of these drawing dies is up to 0.1 mm larger dimensioned as the bore diameter of the working drawing die arranged in front of it.

Die nach den Arbeitsziehsteinen angeordneten Kammern werden mit einer Flüssigkeit gespeist, die aus Trichloräthylen besteht, in dem Calciumstearat mit erhöhtem Metalloxidanteil enthalten ist. Dabei wird mittels der am Ausgang der Kammern befindlichen Ziehsteine die Dicke des Flüssigkeitsfilms kalibriert. Infolge der im Draht vorhandenen Umformwärme verdunstet das Trichloräthylen in sehr kurzer Zeit und es entsteht ein trockener, homogener, festhaftender Festschmierstoffilm aus Calciumstearat mit erhöhtem Metalloxidanteil für die nachfolgende Umformung.The chambers arranged after the working drawing dies are equipped with a Liquid fed, which consists of trichlorethylene, in the calcium stearate with increased metal oxide content is included. This is done by means of the at the exit of the chambers the die thickness of the liquid film is calibrated. As a result of The deformation heat present in the wire evaporates the trichlorethylene in a very short time and a dry, homogeneous, firmly adhering solid lubricant film is created Calcium stearate with an increased metal oxide content for the subsequent forming.

Sofern eine Umformung über mehrere Stufen unter Ausnutzung des Schmierstoff-Restfilms realisierbar ist, werden die entsprechenden Kammern nicht mit der Flüssigkeit betrieben.If a reshaping over several stages using the residual lubricant film is feasible, the corresponding chambers are not operated with the liquid.

Das Betreiben der letzten Kammer entfällt stets dann, wenn eine Schmierstoffbeschichtung des umgeformten Drahtes für Weiterverarbeitungsvorgänge nicht erforderlich ist.There is always no need to operate the last chamber if there is a lubricant coating of the formed wire is not required for further processing.

Claims (9)

Patentanspruch: W Verfahren zum ein- oder mehrstufigen Ziehen von metallischem Umformgut mittels Druckdüsen, gekennzeichnet dadurch, daß auf das Umformgut-Ausgangsmaterial zur Erzielung eines festhaftenden homogenen Festschmierstoffilms in an sich bekannter Weise ein flüssiges Schmiermittel, welches in einer flUssigen Substanz einen Festschmierstoff dispergiert oder gelöst enthalt, aufgebracht und getrocknet wird, und daß dieses Ausgangsmaterial einer oder mehreren nachgeordneten Druckdüsen zugeführt wird, wobei das Umformgut zwischen allen oder einigen der Druckdüsen und bei Bedarf außerdem nach der letzten Druckdüse unmittelbar am Ausgang des Arbeitsziehsteines durch eine Flüssigkeit gezogen wird, welche zur Kühlung oder zur Kühlung und zur Ablösung des Schmierstoff-Restfilms oder zur Kühlung und zur an sich bekannten Beschichtung mit einem anschließend zu trocknenden Schmiermittel dient.Claim: W method for single or multi-stage drawing of metallic material to be formed by means of pressure nozzles, characterized in that the initial material to be formed is applied to achieve a firmly adhering homogeneous solid lubricant film in a known manner Way a liquid lubricant, which in a liquid substance a solid lubricant dispersed or dissolved, applied and dried, and that this Starting material is fed to one or more downstream pressure nozzles, wherein the material to be formed between all or some of the pressure nozzles and, if necessary, also after the last pressure nozzle directly at the exit of the working drawing die through a Liquid is drawn, which is used for cooling or for cooling and releasing the Residual lubricant film or for cooling and for the known coating with a lubricant that is then to be dried is used. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das füssige Schmiermittel auf schmiermittelträger£reies Umformgut-Ausgangsmaterial aufgebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the liquid Lubricant applied to lubricant-free forming material starting material will. 3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Schmiermittel beziehungsweise die Flüssigkeit aus einem organischen Lösungsmittel und einem Metallstearat besteht, insbesondere aus Trichloräthylen und Calciumstearat mit erhöhtem Metalloxidanteil.3. The method according to claim 1, characterized in that the lubricant or the liquid composed of an organic solvent and a metal stearate consists, in particular, of trichlorethylene and calcium stearate with an increased metal oxide content. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das am Ausgang des Arbeitsziehsteines durch die Flüssigkeit gezogene Umformgut nachfolgend getrocknet wird. Method according to claim 1, characterized in that the output of the working drawing die drawn through the liquid is then dried will. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Schmierstoffdruck im Druckraum in seiner Höhe so begrenzt wird, daß mit Ausnahme des als Restfilm auf dem Umformgut haftenden Schmierstoffs möglichst kein Schmierstoff durch das Ziehöl des Arbeitsziehsteins in die Flüssigkeit eingetragen werden kann. Method according to Claim 1, characterized in that the lubricant pressure is limited in height in the pressure chamber so that with the exception of the residual film If possible, no lubricant adhering to the material to be formed by the drawing oil of the working drawing die can be entered into the liquid. 6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Schmierstoffdruck mittels eines mit dem Druckraum verbundenen, einstellbaren Uberdruckventils begrenzt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the lubricant pressure limited by means of an adjustable pressure relief valve connected to the pressure chamber will. 7. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Druckaufbau im Druckraum mittels der Konsistenz und/oder der Dicke des Festschmierstoffs beeinflußt wird.7. The method according to claim 1, characterized in that the pressure build-up influenced in the pressure chamber by means of the consistency and / or the thickness of the solid lubricant will. 8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Dicke des Festschmierstoffilms mittels der Konzentration des Festschmierstoffs in der flüssigen Substanz, der Temperatur des flüssigen Schmiermittels oder einem Abstreifer gesteuert wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the thickness of the solid lubricant film by means of the concentration of the solid lubricant in the liquid substance, the temperature of the liquid lubricant or a scraper is controlled. 9. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß Druckdüsen verwendet werden, deren Einlaufdüsen einen nur um 0,01 bis 0,06 mm größeren Bohrungsdurchmesser besitzen, als der Durchmesser des einlaufenden Drahtes ist.9. The method according to claim 1, characterized in that pressure nozzles are used whose inlet nozzles have a bore diameter that is only 0.01 to 0.06 mm larger than the diameter of the incoming wire.
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