DE69303465T2

DE69303465T2 - Stahldraht zum automatischen Aufwickeln und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE69303465T2
Application number: DE1993603465
Authority: DE
Inventors: Susumu Yamamoto
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1993-04-29
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2013-04-30
Also published as: GB2274613A; HK65296A; GB9401743D0; DE69303465D1; GB2274613B; EP0608466B1; TW242586B; EP0608466A1; JPH06226330A; CN1099320A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stahldraht für automatisches Aufwikkeln und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Seither ist, als ein rostfreier Stahldraht, für ein automatisches Aufwickeln ein Draht, der durch Ziehen eines rostfreien Stahldrahts erhalten wurde, der Ni (Nickel) auf der Oberfläche davon plattiert besaß, zur Verbesserung der Schmiereigenschaft bei dem Ziehschritt und den darauffolgenden Schritten, wie beispielsweise einem Aufwickelschritt, verwendet worden. Ein solcher herkömmlicher Draht, der eine Ni-Plattierung besaß, ist in Bezug auf verschiedene Punkte verglichen mit einem herkömmlichen, oberflächenbeschichteten Draht, wie beispielsweise mit Blei plattierte Drähte und Drähte, die mit Oxalaten behandelt sind, exzellent.
Allerdings erfüllten, von dem derzeitigen Zustand aus gesehen, eine Erhöhung des Erfordernisses daß der Draht eine höhere Qualifizierung besitzt, z. B. eine höhere Schmiereigenschaft für eine höhere Aufwickelgeschwindigkeit, die vorstehend erwähnten herkömmlichen Drähte nicht immer ausreichend das Erfordernis.
Allgemein besitzt, da ein rostfreier Stahldraht in der Wärmeleitfähigkeit minderwertig ist, er eine Festigkeit und zeigt eine starke Werkstückhärtung, wobei der rostfreie Stahldraht gegenüber Kohlenstoffstahldraht in der Verarbeitbarkeit beim Ziehen und der Verarbeitbarkeit in den darauffolgenden Schritten minderwertig ist. Demgemäß besitzt der rostfreie Stahldraht Nachteile dahingehend, daß die Schmiereigenschaft beim Ziehen unzureichend ist, die Arbeitsgeschwindigkeit in dem darauffolgenden Schritt (z.B. ein Wickelschritt) unzureichend ist und Schwierigkeiten vorhanden sind, konstant Produkte zu erhalten, die eine gleichförmige Form besitzen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Stahldrahts zum automatischen Aufwickeln zu schaffen, der eine ausgezeichnete Schmiereigenschaft in einem Ziehschritt und in darauffolgenden Schritten besitzt.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stahldraht für ein automatisches Aufwickeln zu schaffen, der ausgezeichnete Schmiereigenschaften in einem Ziehschritt und in darauffolgenden Schritten besitzt.
Andere Aufgaben und Effekte der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Stahldrahts für ein automatisches Aufwickeln, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Vorsehen einer Ni-Plattierung, die eine Dicke von 1 bis 5 µm besitzt, bei einem Stahldraht, der enthält
0,15% bezogen auf das Gewicht oder geringer Kohlenstoff,
1,00% bezogen auf das Gewicht oder geringer Silizium,
2,00% bezogen auf das Gewicht oder geringer Mangan,
6,50% bezogen auf das Gewicht oder mehr und geringer als 14% bezogen auf das Gewicht Nickel, und
von 17,00 bis 20,00% bezogen auf das Gewicht Chrom;
Beschichten darauf eines synthetischen Harzes, das ein Halogen enthält;
Ziehen des Stahldrahts bis zu einer Reduktion der Querschnittsfläche auf mindestens 60%, wobei die Oberflächenrauhigkeit davon auf den Bereich von 0,8 s (0,6 bis 0,9 µm) bis 12 s (9 bis 15 µm) gemäß JIS B601 und B659 eingestellt wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen Stahldraht für ein automatisches Aufwickeln, der ein Stahldraht ist, der enthält:
0,15% bezogen auf das Gewicht oder geringer Kohlenstoff,
1,00% bezogen auf das Gewicht oder geringer Silizium,
2,00% bezogen auf das Gewicht oder geringer Mangan,
6,50% bezogen auf das Gewicht oder mehr und geringer als 14% bezogen auf das Gewicht Nickel, und
von 17,00 bis 20,00% bezogen auf das Gewicht Chrom,
der darauf eine Ni-Plattierung besitzt, die eine Dicke von 0,3 bis 1,7 µm besitzt und weiterhin darauf beschichtet ein synthetisches Harz besitzt, das Halogen enthält, wobei die Zugfestigkeit des Drahts mindestens 160 kgf/mm² beträgt und die Oberflächenrauhigkeit davon von 0,8 s (0,6 bis 0,9 µm) bis 12 s (9 bis 15 µm) gemäß JIS B601 und B659 beträgt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt die Oberflächenrauhigkeit des Stahldrahts nach dem letzten Ziehen von 0,8 s (0,6 bis 0,9 µm) bis 12 s (9 bis 15 µm) gemäß JIS B601 und B659. Um die Oberflächenrauhigkeit des Drahts nach dem Ziehen beizubehalten, ist es notwendig, geeignet die Oberflächenrauhigkeit des Ausgangsdrahts und die Plattierbedingungen (Zusammensetzung und pH-Wert der Plattierlösung, Temperatur, elektrischer Strom, Mischen, usw.) zu kontrollieren.
Die Dicke der Ni-Plattierung vor dem Ziehen beträgt von 1 bis 5 µm und vorzugsweise etwa 3 pm. Falls sie zu dick ist, wird die Festigkeit des Drahts reduziert. Beispiele des synthetischen Harzes, das ein Halogen enthält, umfassen Polyethylenchlorid, Polytrifluorchloroethylen und Polytetrafluoroethylen. Das Verfahren zur Beschichtung des synthetischen Harzes auf dem Draht ist nicht besonders eingeschränkt und ein Tauchbeschichtungsverfahren wird bevorzugt aufgrund dessen einfacher Handhabung eingesetzt. Die Dicke der mit synthetischem Harz beschichteten Schicht beträgt vorzugsweise von 0,1 bis 1 µm nach einem Ziehen.
Ein Ziehstein, der zum Ziehen des Drahts verwendet wird, ist nicht besonders eingeschränkt, und Beispiele davon umfassen WC-Legierungs-Ziehsteine, Diamantziehsteine und gesinterte Diamant-Ziehsteine, wobei jeder einen Ziehsteinwinkel von 12 bis 150 besitzt. Die Bedingungen eines Ziehens sind nicht besonders eingeschränkt, so lange wie die Reduktion der Querschnittsfläche mindestens 60%, vorzugsweise von 75 bis 85%, beträgt, mit einer Einstellung der Oberflächenrauhigkeit davon in dem Bereich von 0,8 bis 12 s. Zum Beispiel beträgt, wenn der Durchmesser des endbearbeiteten Ziehstein 1 mm beträgt, die Ziehgeschwindigkeit allgemein von 300 bis 1.000 m/min
Ein Schmiermittel wird allgemein verwendet, wenn der Draht gezogen wird. Ein Schmiermittel, das hauptsächlich aus Kalziumstearat, das Molybdändisulfid und Kalziumoxid enthält, zusammengesetzt ist, wird im wesentlichen als ein Schmiermittel verwendet.
Die Dicke der Ni-Plattierung nach einem Ziehen, d.h. diejenige des Stahldrahts für ein automatisches Aufwickeln der vorliegenden Erfindung, beträgt von 0,3 bis 1,7 µm und vorzugsweise etwa 1 µm.
Da der Stahldraht der vorliegenden Erfindung für eine Feder verwendet wird, ist es notwendig, daß die Zugfesigkeit davon mindestens 160 kgf/mm² beträgt. Gemäß dem Hersteilverfahren der vorliegenden Erfindung sind die nachfolgenden Vorteile vorhanden:
(1) Da der Reibungswiderstand zwischen einem Ziehstein und dem Draht beim Ziehen reduziert wird, kann die Ziehgeschwindigkeit erhöht werden.
(2) Da ein Schmiermittel in die konkav ausgebildeten Bereiche der Oberfläche des Drahts eintritt, der die spezifische Oberflächenrauhigkeit besitzt, um die schmierende Funktion zu erhöhen, kann ein Festfressen während des Ziehens reduziert werden, um die Lebensdauer des Ziehsteins zu verlängern.
Unter Verwendung des Drahts der vorliegenden Erfindung, um eine Feder herzustellen, sind die folgenden Vorteile vorhanden:
(3) Da der Reibungswiderstand zwischen einem biegenden Ziehstein und dem Draht reduziert werden kann und ein Schmiermittel in die konkav gebildeten Bereiche der Oberfläche des Drahts eintritt, wird die schmierende Eigenschaft erhöht, wodurch die Aufwickelgeschwindigkeit erhöht werden kann.
(4) Federn, die eine gleichförmige Form besitzen, wie beispielsweise eine freie Länge, können konstant erhalten werden.
Die vorliegende Erfindung wird in weiterem Detail unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Beispiele, Referenzbeispiele und vergleichende Beispiele, beschrieben werden, allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht dahingehend auszulegen, daß sie auf die Beispiele eingeschränkt wird.

BEISPIELE

Die rostfreien Stahldrähte, die verwendet wurden, waren ATST 304, 316 und 631 und die Zusammensetzungen davon sind in Tabelle 1 nachfolgend angegeben. Der Inhalt der Bestandteile in Tabelle 1 ist in Prozentwerten bezogen auf das Gewicht angegeben. Der Rest war Eisen. TABELLE 1

Rostfreier Stahl (ATST)

Die Ni-Plattierung und eine synthetische Harzbeschichtung werden auf jedem der
Stahldrähte gebildet, um jedes Testbeispiel vorzubereiten, das einen Durchmesser von 2,3 mm besitzt. Beispiel D (Vergleichsbeispiel) wurde durch Anwenden eines elektrolytischen Polierens bzw. Glättens an dem Stahldraht nach Bilden einer Ni-Plattierung, um die Oberflächenrauhigkeit zu reduzieren, erhalten. TABELLE 2 Beispiel Rostfreier Stahl (ATST) Ni-Plattierungs-Dicke Ni-Plattierungs-Oberflächenrauhigkeit Synthetische Harz-Beschichtung keine
Anmerkung:
Beispiele A, B und C: Referenzbeispiele
Beispiele D, E, M und N: Vergleichsbeispiele
Beispiele F bis L: Beispiele der Erfindung
PEC: Polyethylenchlorid
PTFE: Polytetrafluoroethylen
PFCE: Polytrifluorochloroethylen
Jedes Beispiel wurde zu einem Draht gezogen, der einen Durchmesser von 1,0 mm besaß, und die Lebensdauer des End-Ziehsteins und die Oberflächenrauhigkeit des Drahts nach dem Ziehen wurden bestimmt.
Das Ziehen wurde durch eine kontinuierliche Drahtziehmaschine vom geraden Typ unter Verwendung von Legierungs-Ziehsteinen und einem Kalziumstearat-Schmiermittel durchgeführt.
Die Lebensdauer des Ziehsteins, die in Tabelle 3 angegeben ist, war die Lebensdauer des End-Ziehsteins unter der Ziehgeschwindigkeit von 400 m/min.
Die Ergebnisse, die erhalten wurden, sind in Tabelle 3 dargestellt. TABELLE 3 Beispiel Lebensdauer der Ziehdüse Oberflächenrauhig keit nach dem Ziehen Ni-Plattierungs-Dicke nach dem Ziehen (Tonnen)
Anmerkung:
Beispiele A, B und C: Referenzbeispiele
Beispiele D, E, M und N: Vergleichsbeispiele
Beispiele F bis L: Beispiele der Erfindung
Anhand der Tabelle 3 wird verständlich werden, daß die Lebensdauern der Ziehsteine in dem Ziehschritt gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung länger als diejenigen in den herkömmlichen Beispielen sind, wobei jedes nur die Ni-plattierte Schicht oder nur die mit synthetischem Harz beschichtete Schicht besitzt.
In Beispiel D (Vergleichsbeispiel), bei dem die Oberflächenrauhigkeit sehr fein war, da das Schmiermittel schwierig auf der Oberfläche des Drahts gehalten werden konnte, neigte ein Festfressen dazu, aufzutreten, und die Lebensdauer des Ziehsteins war sehr kurz.
In Beispiel E (Vergleichsbeispiel) war die Oberfläche stark nach der Drahtstreckung aufgerauht und demzufolge ist der Stahldraht im Erscheinungsbild zur Verwendung als rostfreies Stahlmaterial hoher Qualität ungeeignet.
In Beispiel M (Vergleichsbeispiel) war, obwohl der Effekt einer Verbesserung der Lebensdauer des Ziehsteins erreicht wurde, da die Dicke der Plattierung dünn war, der rostfreie Stahl teilweise nach dem Ziehen freigelegt.
Federn wurden hergestellt, wobei jeder der Drähte dem vorstehenden Ziehen unterworfen wurde, mit Ausnahme von Beispiel E (Vergleichsbeispiel), und zwar unter Verwendung einer automatischen Aufwickelmaschine. Beispiel E konnte nicht zur Herstellung einer Feder verwendet werden, und zwar aufgrund der Freilegung der Basis des rostfreien Stahls. Die Spezifikation der Feder war wie folgt:
Drahtdurchmesser: 1,0 mm
Wickelmittendurchmesser: 10,5 mm
Gesamte, gewickelte Zahl: 8,5
Effektiv gewickelte Zahl: 7,5
Freie Länge: 40,0 mm
Unter Herstellen von Federn wurde die Ni-Plattierung des Beispiels N (Vergleichsbeispiel) aufgrund deren großer Dicke abgeschält und die Herstellung der Federn wurde demzufolge beendet.
Federn wurden von jedem der Beispiele mit Ausnahme für die Beispiele E und N unter Verwendung einer präzisen, automatischen Aufwickelmaschine vorbereitet und dann wurde der Durchschnitt der freien Längen und die Standardabweichung bestimmt. Die Ergebnisse, die erhalten wurden, sind in der Tabelle 4 nachfolgend dargestellt. TABELLE 4 Beispiel Durchschnittliche freie Länge Standardabweichung
Anmerkung:
Beispiele A, B und C: Referenzbeispiele
Beispiele D, E, M und N: Vergleichsbeispiele
Beispiele F bis L: Beispiele der Erfindung
Wie aus den Ergebnissen, die in Tabelle 4 dargestellt sind, deutlich wird, wird verständlich, daß die Federn, die unter Verwendung der Drähte der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, eine geringere Streuung in der freien Länge zeigten.
Das Verhältnis der tatsächlichen freien Länge zu der geforderten freien Länge einer Feder wird als "freies Längenverhältnis" bzw. als "Verhältnis der freien Länge" bezeichnet und die Qualität einer Feder wird durch das freie Längenverhältnis der Feder bestimmt. Allgemein ist das freie Längenverhältnis von ± 0,1% für eine präzise Feder und von ± 0,05% für eine super-präzise Feder zulässig. Der Prozentsatz der fehlerhaften der vorstehend hergestellten Federn für eine präzise Feder und eine super-präzise Feder ist in Tabelle 5 dargestellt. TABELLE 5 Prozentsatz der Defekte (%) Beispiel präzise Feder super-präzise Feder
Anmerkung:
Beispiele A, B und C: Referenzbeispiele
Beispiele D, E, M und N: Vergleichsbeispiele
Beispiele F bis L: Beispiele der Erfindung
Wie in Tabelle 5 dargestellt ist, wird verständlich werden, daß die Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung den sehr niedrigen Prozentsatz an Defekten verglichen mit den Beispielen der Vergleichsbeispiele und der Referenzbeispiele zeigten.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung der Reibungswiderstand zwischen einem Ziehstein und dem Draht beim Ziehen reduziert werden und die Lebensdauer des Ziehsteins kann verlängert werden. Unter Verwendung des Drahts der vorliegenden Erfindung wird, da der Reibungswiderstand zwischen einem biegenden Ziehstein und dem Draht reduziert werden kann und ein Schmiermittel in die konkav ausgebildeten Bereiche auf die Oberfläche des Drahts eintritt, die schmierende Eigenschaft des Drahts erhöht werden und die Aufwickelgeschwindigkeit kann erhöht werden. Weiterhin können Federn, die eine gleichförmige Form besitzen, wie beispielsweise eine freie Länge, konstant erhalten werden.
Während die Erfindung im Detail und unter Bezugnahme auf spezifische Beispiele davon beschrieben worden ist, wird für den Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Ansprüche zu verlassen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Stahldrahts für ein automatisches Aufwickeln, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

Vorsehen einer Ni-Plattierung, die eine Dicke von 1 bis 5 pm besitzt, bei einem Stahldraht, der enthält

0,15% bezogen auf das Gewicht oder geringer Kohlenstoff,

1,00% bezogen auf das Gewicht oder geringer Silizium,

2,00% bezogen auf das Gewicht oder geringer Mangan,

6,50% bezogen auf das Gewicht oder mehr und geringer als 14% bezogen auf das Gewicht Nickel, und

von 17,00 bis 20,00% bezogen auf das Gewicht Chrom;

Beschichten darauf eines synthetischen Harzes, das ein Halogen enthält;

Ziehen des Stahldrahts bis zu einer Reduktion der Querschnittsfläche auf mindestens 60%, wobei die Oberflächenrauhigkeit davon auf den Bereich von 0,8 s (0,6 bis 0,9 µm) bis 12 s (9 bis 15 µm) gemäß JIS B601 und B659 eingestellt wird.

2. Stahldraht für ein automatisches Aufwickeln, der ein Stahldraht ist, der enthält:

0,15% bezogen auf das Gewicht oder geringer Kohlenstoff,

1,00% bezogen auf das Gewicht oder geringer Silizium,

2,00% bezogen auf das Gewicht oder geringer Mangan,

von 17,00 bis 20,00% bezogen auf das Gewicht Chrom,32

der darauf eine Ni-Plattierung besitzt, die eine Dicke von 0,3 bis 1,7 µm besitzt und weiterhin darauf beschichtet ein synthetisches Harz besitzt, das Halogen enthält, wobei die Zugfestigkeit des Drahts mindestens 160 kgf/mm² beträgt und die Oberflächenrauhigkeit davon von 0,8 s (0,6 bis 0,9 µm) bis 12 s (9 bis 15 µm) gemäß JIS B601 und B659 beträgt.