DE3903398A1

DE3903398A1 - Ziehstein und verfahren zu seiner anwendung

Info

Publication number: DE3903398A1
Application number: DE19893903398
Authority: DE
Inventors: Harri Dr Ing Weinhold; Lothar Graefe; Dieter Rauschenbach; Heinz-Ruediger Dr Rer Na Vogel; Wolfgang Dr Rer Na Poessnecker; Heinz Wellert; Joerg Dr Ing Eickemeyer; Peter Franke
Original assignee: Akademie der Wissenschaften der DDR
Current assignee: ECOFORM UMFORMTECHNIK GMBH 01069 DRESDEN DE
Priority date: 1989-02-02
Filing date: 1989-02-02
Publication date: 1990-08-09

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie und ist bei Ziehsteinen für das ein- oder mehrstufige Ziehen von strangförmigem metallischem Umformgut anwendbar.

Beim Ziehen von strangförmigem metallischem Umformgut ist die Erzielung einer möglichst lückenlosen schmierenden Trennschicht zwischen Umformgut und Ziehwerkzeug-Arbeitsflächen von entscheidender Bedeutung für eine leistungsfähige Umformung, einen geringem Werkzeugverschleiß und eine hohe Erzeugungsqualität. Zum Erreichen dieser Zielstellung sind vielfältige Maßnahmen zur Entwicklung guter Schmiermittel und zu deren Aufbringung auf das Umformgut bekannt. Häufig wird das Umformgut vorbehandelt und zusätzlich mit einer Schmiermittelträgerschicht versehen.

Breiten Raum nehmen auch die diesbezüglichen Bemühungen auf dem Gebiet der Ziehwerkzeugentwicklung im Hinblick auf verschleißarme Werkstoffe und spezielle Konstruktionen ein. Bei der Anwendung von Einzelziehsteinen ist es bekannt, durch eine optimale konstruktive Gestaltung der Ziehborung, die sich üblicherweise in Einlauftrichter, Ziehhol und Auslauftrichter gliedert, und durch deren Feinstbearbeitung mittels Polieren eine möglichst gute Schmierung beziehungsweise minimale Reibung zu erreichen. Der Auslauftrichter bleibt dabei im allgemeinen unpoliert.

Das Polieren erfordert jedoch insbesondere bei Diamant ziehsteinen einen beträchtlichen Arbeitsaufwand und eine hohe Präzision.

Gute Schmierungsbedingungen lassen sich beim Umformen mit Druckdüsen erzielen, bei denen den als Arbeitsziehstein dienenden Einzelziehsteinen ein Druckring oder Einlaufziehstein vorgeordnet ist. Das Schmiermittel wird beim Umformen zusammen mit dem Umformgut durch den Druckring bzw. Einlaufziehstein hindurch in die Druckdüse gefördert, wodurch in dem vor dem Ziehhol des Arbeitsziehsteins gebildeten Druckraum ein entsprechend hoher Schmiermitteldruck aufgebaut wird, der die Bildung der notwendigen Schmiermitteltrennschicht zwischen Umformgut und Ziehwerkzeugarbeitsflächen positiv beeinflußt. Nachteilig ist jedoch der gegenüber dem Arbeiten mit Einzelziehsteinen erheblich größere Werkzeugaufwand und die komplizierte Betriebsweise, insbesondere hinsichtlich einer Ziehsteindirektkühlung und der Handhabung im Falle von Arbeitsunterbrechungen.

Es ist auch bereits bekannt, bei Einzelziehsteinen in die Eingangszone quer zur Ziehrichtung und in die Arbeitszone längs zur Ziehrichtung rillenförmige Unebenheiten einzuarbeiten (SU-US 9 25 467). Die Herstellung einer derartigen Oberflächenstruktur ist fertigungstechnisch äußerst kompliziert und aufwendig. Außerdem wird mit den in der Arbeitzone vorhandenen, parallel zur Ziehrichtung orientierten Rillen der Schmiermittelrückfluß der Arbeitszone gefördert und damit die Schmierung verschlechtert. Darüberhinaus ist es mit dieser Rillenorientierung nicht möglich, ein Umformgut mit der notwendigen Oberflächenqualität herzustellen, da die Rillen zu einer Riefenbildung führen, welche auch durch die anschließende glatte Kalibrierzone des Ziehsteins nicht vollständig beseitigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ziehstein, bei dem die Ziehbohrung einen Einlauf- und einen Auslauftrichter sowie ein Ziehhol aufweist, das aus einem zylindrischen Führungsteil und einem Ziehkegel besteht, so zu gestalten, daß unter Vermeidung fertigungstechnischer Schwierigkeiten bei der Zie steinherstellung ein Schmiermittelrückfluß bei Gewährleistung der notwendigen Schmiermittelzufuhr zum Umformort wirksam gehemmt und damit wesentlich bessere Schmierbedingungen als im Ziehhol bekannter Ziehsteine erzielt werden.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Ziehhol und/oder der Einlauftrichter zumindest teilweise eine den Schmiermittelfluß hemmende, unpoliert rauhe Oberfläche mit einem arithmetischen Mittenrauhwert R _a0,15 µm aufweist.

Vorzugsweise besitzt die unpoliert rauhe Oberfläche einen arithmetischen Mittenrauhwert R _a im Bereich zwischen 0,2 und 1,0 µm. Die Rauhigkeit kann nach der Erfindung in Ziehsteinlängsrichtung kontinuierlich oder stufenweise zu- oder abnehmend vorliegen.

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung endet die unpoliert rauhe Oberfläche in der Einlaufzone des Ziehkegels in einem Abstand vor der Umformzone, vorteilhaft bei einem Durchmesser

wobei d₁ der Durchmesser des zylindrischen Führungsteils, α der Ziehwinkel und ε der vorgesehene Umformgrad ist.

Die unpoliert rauhe Oberfläche kann auch in der Umformzone des Ziehkegels in einem Abstand vor dem zylindrischen Führungsteil enden oder bis an diesen heranreichen.

Derart ausgebildete Ziehsteine werden erfindungsgemäß als Einzelziehsteine verwendet oder als Arbeitsziehsteine in Druckdüsen eingesetzt. Im letzteren Fall ist es vorteilhaft, einen Druckring vorzusetzen, dessen zylindrische Führungslänge eine ebenfalls unpoliert rauhe Oberfläche aufweisen sollte. Durch eine solche Struktur wird ein zusätzlicher Abdichteffekt erzielt und dadurch der Schmiermitteldruck im Druckraum erhöht. Diejenigen Ziehsteine, bei denen die unpoliert rauhe Oberfläche in einem Abstand vor dem zylindrischen Führungsteil endet oder bis an diesen heranreicht, können vorteilhaft auch als Einlaufziehsteine bei Druckdüsen eingesetzt werden.

Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann der Ziehstein in der gesamten Länge seines zylindrischen Führungsteils eine unpoliert rauhe Oberfläche auweisen. Andererseits kann das zylindrische Führungsteil auch poliert sein und sich die Polierung darüber hinaus in eine schmale Zone des Auslauftrichters erstrecken. Schließlich können nach der Erfindung das Ziehhol und der Einlauftrichter eine unpoliert rauhe Oberfläche aufweisen. Derart ausgebildete Ziehsteine werden erfindungsgemäß in Ziehrichtung oder entgegen der Ziehrichtung als Einlaufziehsteine für Druckdüsen eingesetzt.

Das grundlegende Merkmal der Erfindung besteht darin, daß auf die im Fachgebiet seit Jahrzehnten übliche Polierung der Ziehbohrung praktisch verzichtet und dafür eine definierte Rauhigkeit angewandt wird. Das stellt eine zu den bisherigen Lehren diametrale Handlungsweise dar, die bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Ziehsteine in überrashender Weise zu sehr positiven Effekten führt. So ergeben sich wesentlich besserte Schmierverhältnisse im Ziehhol, aus denen eine erhebliche Standzeiterhöhung (bis zum 10fachen), eine Verringerung des Energieverbrauchs der Ziehmaschinen und eine Verringerung der Ausschußquote resultieren.

Außerdem ist es möglich, Diamantziehsteine durch Hart metallziehsteine zu substituieren und die Einzelumformgrade zu erhöhen. Der dickere Schmiermittelrestfilm gibt die Möglichkeit, beim mehrstufigen Ziehen die Zahl der Zwischenbeschichtungen zu verringern bzw. auf sie ganz zu verzichten. Gleichzeitig ergibt sich eine bessere Beherrschbarkeit des Ziehprozesses, vor allem bei schwierigen Umformbedingungen, z. B. beim Umformen von hochfesten Werkstoffen.

Da die übliche Politur der Ziehbohrung praktisch nicht notwendig ist, kann bei der Ziehsteinherstellung oder -aufarbeitung auf teures Diamant-Schleifmittel bei Hartmetall- Ziehsteinen verzichtet werden und entfällt der für das Polieren beträchtliche Arbeitsaufwand.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel und einer zugehörigen Zeichnung, die einen Ziehstein im Längsschnitt zeigt, näher erläutert.

Der dargestellte Hartmetallziehstein 1 besitzt eine Ziehbohrung, die sich im Einlauftrichter 2, Ziehhol 3 und Auslauftrichter 4 gliedert. Das Ziehhol 3 besteht aus einem Ziehkegel 5 mit einem Ziehwinkel α=6° sowie einem zylindrischen Führungsteil 6.

Beim Ziehen wird ein mit einem festhaftenden, homogenen Festschmierstoffilm behafteter Draht 7 mit einem Aus gangsdurchmesser d₀=4,1 mm in der Umformzone 8 des Ziehkegels 5 auf einen Enddurchmesser von 3,5 mm mit einem Umformgrad ε=27% reduziert. Das zylindrische Führungsteil 6 dient dabei zur Kalibrierung des Drahtes 7. Die an der Umformung nicht beteiligte Einlaufzone 9 des Ziehkegels 5 weist in Ziehrichtung bis zum Durchmesser d _p eine rauhe Oberfläche mit einem arithmetischen Mittenrauhwert R _a von 0,8 µm auf. Die restliche Fläche des Ziehhols 3 ist poliert und besitzt eine Oberfläche mit einem R _a0,13 µm. Einlauftrichter 2 und Auflauftrichter 4 sind unpoliert.

Infolge der relativ großen Rauhigkeit in der Einlaufzone 9 wird der von der Umformzone 8 zurückdrängende Schmierstoff am Rückfluß gehemmt und dadurch der Schmiermitteldruck in die Umformzone 8 verstärkt. Damit ergeben sich sehr gute Schmierungsverhältnisse, große Ziehsteinstandzeiten und eine hohe Erzeugungsqualität, insbesondere bezüglich Oberflächengüte.

Der Ziehstein kann als Einzelziehstein angewandt oder als Arbeitsziehstein in einer Druckdüse eingesetzt werden. Im letzteren Fall wird vorteilhaft dem Ziehstein ein Druckring oder ein bezüglich seiner Bohrung entsprechend bemessener Einlaufziehstein vorgesetzt. Vorteilhaft ist auch, wenn der Einlaufziehstein beziehungsweise der Druckring nicht poliert sind, sie in ihrem zylindrischen Führungsteil eine rauhe Oberfläche mit einem R _a<0,15 µm, beispielsweise R _a=0,4 µm, aufweisen. Durch diese Rauhigkeit wird der Schmiermittelrückfluß aus dem Druckraum der Druckdüse gehemmt und damit der Aufbau eines hohen Schmiermitteldrucks im Druckraum erreicht.

Claims

1. Ziehstein zum Ziehen von strangförmigem metallischem Umformgut, bei dem die Ziehbohrung einen Einlauf- und einen Auslauftrichter sowie ein Ziehhol aufweist, das aus einem zylindrischen Führungsteil und einem Ziehkegel besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Ziehhol (3) und/oder der Einlauftrichter (2) zumindest teilweise den Schmiermittelfluß hemmende, unpoliert rauhe Oberfläche mit einem arithemtischen Mittenrauhwert R _a0,15 µm aufweist.

2. Ziehstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unpoliert rauhe Oberfläche einen arithmetischen Mittenrauhwert R _a im Bereich zwischen 0,2 und 1,0 µm besitzt.

3. Ziehstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhigkeit in Ziehsteinlängsrichtung kontinuierlich oder stufenweisen zu- oder abnimmt.

4. Ziehstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unpoliert rauhe Oberfläche in der Einlaufzone (9) des Ziehkegels (5) in einem Abstand vor der Umformzone (8) endet.

5. Ziehstein nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unpoliert rauhe Oberfläche in der Einlaufzone (9) des Ziehkegels (5) im Abstand vor der Umformzone bei einem Durchmesser endet, wobei d₁ der Durchmesser des zylindrischen Führungsteils, α der Ziehwinkel und ε der vorgesehene Umformgrad ist.

6. Ziehstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unpoliert rauhe Oberfläche in der Umformzone (8) des Ziehkegels (5) in einem Abstand vor dem zylindrischen Führungsteil (6) endet oder bis an diesen heranreicht.

7. Ziehstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Führungsteil (6) in seiner gesamten Länge eine unpoliert rauhe Oberfläche aufweist.

8. Ziehstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Führungsteil poliert ist und sich die Polierung darüber hinaus in eine schmale Zone des Auslauftrichters (4) erstreckt.

9. Ziehstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ziehhol (3) und der Einlauftrichter (2) eine unpoliert rauhe Oberfläche aufweisen.

10. Verfahren zur Anwendung des Ziehsteins nach Anspruch 1 und 3 oder 1 und 4 oder 1 und 5 oder 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieser als Einzelziehstein verwendet oder als Arbeitsziehstein in Druckdüsen eingesetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle des Einsetzens in Druckdüsen ein Druckring vorgesetzt wird, dessen zylindrische Führungslänge eine den Schmiermittelfluß hemmende Oberflächenstruktur aufweist.

12. Verfahren zur Anwendung des Ziehsteins nach Anspruch 1 und 6 oder 1 und 7 oder 1 und 8 oder 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieser in Ziehrichtung oder entgegen der Ziehrichtung als Einlaufziehstein für Druckdüsen eingesetzt wird.