DE7435091U - Rolle zum Kaltverformen von Walzdraht - Google Patents

Description

Die Neuerung betrifft eine Rolle zum Kaltverformen von Walzdraht zu gerippten Bevehrungsstäben (oder Bevehrungsdrähten) unter Vervendung mindestens eines Tragkörpers, auf dem die Rolle durch mindestens eine i.v. seitlich virkende Kraft gehalten ist, die radiale und/oder axiale Preß- bzv. Haltedrücke ausübt.

Zveck der Neuerung ist es, durch Kaltverformen unterhalb der Rekristallisationstemperatur aus einem Walzdraht einen stark verfestigten, profilierten, also z.B. mit Rippen versehenen Bevehrungsstab bzv. Bevehrungs— draht zu erstellen.

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Bekannte Walzrollen dieser Art weisen eine gehärtete Oberfläche auf oder zeigen HartmetalleinsStze. Bei einer bekannten Ausführungsform werden diese auf zylindrische Flächen aufgeschoben und durch einen seitlichen Haltering arretiert (DT-PS 159 677).

In ähnlicher Weise werden Kaliberwalzen dadurch erstellt, daß der Kaliberring aus einzelnen zusammenfügbaren Verschleißringen gebildet ist. Auf einer Seite liegen diese Verschleißringe an einer Schulter der Kaliberwalze an; auf der Gegenseite wird ein Ring gegengeschraubt und gegen Lösung gesichert. Der Vorteil besteht darin, daß man die Verschleißringe einzeln austauschen kann.

Man kennt auch Rollen zum Herstellen von gerippten Bewehrungsstäben mit einem Hartmetalleinsatz. Der Hartmetalleinsatz weist aber vorzugsweise abgeschrägte Flächen auf, die die Längsrippe erzeugen.

Die zuletzt beschriebene Rolle läßt sich aber nicht dann verwenden, wenn nur quergerippter Bewehrungsdraht hergestellt werden soll.

Durch die auftretenden Biegekräfte beim Drahtdurchgang treten Schwingungen an der Rolle auf und führen bereits nach kurzer Laufzeit t/u. Brüchen. Hartmetall allein ist

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nicht geeignet, solche Schwingungsbeanspruchungen schadlos aufzunehmen.

Ferner kennt man Hartmetallwalzen, die so eingespannt sind, daß eine Kompensationskraft entsteht, die mindestens so groß ist, daß die wirkende Sprengkraft gemindert oder sogar aufgehoben wird, um ein Zerstören zu vermeiden.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine Rolle für den vorgenannten Zweck insbesondere billig, haltbar und mit präzisen Abmessungen zu erstellen.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Rolle ganz oder teilweise aus Zirkonoxid (ZrO₂) oder Oxidkeramik (Al₂O₃) erstellt ist. Meistens wird man die Rolle vollständig aus einem der beiden vorgenannten Materialien fertigen, doch sind auch andere Varianten denkbar, wie im einzelnen noch ausgeführt wird.

Dazu die folgenden Ausführungen. Wenn im nachfolgenden nur von einem der beiden genannten Werkstoffe gesprochen wird, sind grundsätzlich beide Werkstoffe gemeint.

Zirkonoxid ist durch eine hohe Vickershärte gekennzeichnet. Oxidkeramik (z.B. SPK-Oxidkeramik E23) weist eine noch größere Härte als Zirkonoxid auf, doch eignet sich Zirkon-

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oxidwerkstoff insbesondere wegen seines Abriebverhaltens für die genannten Zwecke besser.

In großen Zügen ist das Herstellungsverfahren der beiden hier zu verwendenden Materialien etwa ähnlich. Das Zirkonoxid wird wie folgt hergestellt. Ausgangswerkstoffe sind Baddeleyt. Dieses Material wird mit Zuschlägen gemahlen, so daß nachher mehr als 99 % ZrO- vorliegen. Nach dem Dispergieren und Sprühtrocknen erfolgt das Pressen, Vorbrennen und Bearbeiten. Nach dem Brennen (z.B. Tunnelofen) das Schleifen, Waschen und dann geht die Rolle zur Kontrolle.

Die beiden vorgenannten Materialien erfüllen die erwarteten Bedingungen bestens, und zwar wegen ihrer großen mechanischen Festigkeit bei einem relativ niedrigen Elastizitätsmodul, so daß auch schlagartige Beanspruchungen nicht unbedingt zur Zerstörung führen müssen.

In der Praxis hat sich nun gezeigt, daß es zweckmäßig ist und zu besseren Standzeiten führt, wenn man die Rollen neuerungsgemäß nach einer besonderen Art herstellt bzw. eine besondere Anordnung trifft.

Daher ist ein maßgeblicher Neuerungsgedanke darin zu sehen, daß im Bereich der Drahtführung (der Rille) eines

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der vorgenannten Materialien (Oxidkeramik/Zirkonoxid) in einer Stärke z.B. von mindestens 0,5 ram (auch andere Stärken sind denkbar) vorgesehen sind, während im verbleibenden Scheibenteil ein Gemisch von einem der beiden Materialien und schwingungsdämpfendes Material angeordnet werden.

Als schwingungsdämpfendes Material kommen bekannte, in der Industrieverarbeitung sich bewährte Stoffe in Frage, beispielsweise Kunststoff, Bleilegierungen, sonstiges Hartblei, legierte Weißmetalle, Bleibronze, Bronze, Eisen-Kickellegierungen, wie man diese beispielsweise für Turbinenstähle verwendet, gußeisernes Material vorzugsweise gesintertes Material und dgl. Solch ein schwingungsdämpfendes Material sollte auch die Eigenschaft haben, besonderen Biegebeanspruchungen standzuhalten.

Verwendet man nur im Bereich der Drahtführung (Rille) eine dünne Schicht eines der vorgenannten Materialien und stellt man die verbleibende Scheibe aus einem Gemisch von diesem Material und schwingungsdämpfendem Material her, dann sollte das schwingungsdämpfende Material im Peripheriebereich dieser Scheibe stärker konzentriert sein als beispielsweise in Richtung zur Mitte hin (Bohrung).

Fach einer besonderen Ausftihrungsform soll das schwingungsdämpfende Material die Zirkonoxidschicht bzw. Oxidkeramik-

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schicht in einer wenigstens schmalen Schicht ( in einer Stärke von z.B. 0,5 bis 2 mm) allseitig umgeben, so daß nur die Drahtführungsrille freiliegt; der Restkörper soll aus Metall oder einem Gemisch aus Metall und Zirkonoxid bestehen.

Das Gemisch aus Metall und Zirkonoxid soll bei einer weiteren Ausführungsform im Bereich des schwingungsdämpfenden Materials im Konzentrat stärker (mehr) aus schwingungsdämpfendem Material bestehen, und zwar bezogen auf den Teil der Restscheibe.

Das Widerlager (dort, wo die Scheibe anliegt), die die Preßkraft übertragenden Mittel (z.B. eine weitere Scheibe) und gegebenenfalls das (die) Zwischenlager (das die Achse bzw. Welle umgibt) sollten aus stark schwingungsdämpfendem Material bestehen, während die Rolle insgesamt oder im Mittelbereich aus Zirkonoxid gefertigt ist.

Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß die Rollen mehrteilig erstellt sind, insbesondere ist an eine Zweiteiligkeit gedacht; im Mittelbereich können Aussparungen vorgesehen sein, die sich auch über die gesamte Radcüillänge erstrecken können; in diese Aussparungen kann schwingungsdämpfendes Material eingelagert sein.

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Das schwingungsdämpfenae Material kann in die Rolle und/ oder in die Oxidkeramikschicht bzw. Zirkonoxidschicht ganz oder teilweise eingelassen sein, gleich in welcher Richtung also axial oder radial.

Des weiteren kann man Kühlrippen und/oder Kühlbohrungen an der Rolle vorsehen.

Außerdem kann man die Rolls mit einem bekannten Kühlsystem verbinden.

Man kann auch einen Tragkörper vorsehen, und zwar aus schwingungsdämpfendem Material, der im Verhältnis zu dem Teil, der aus Oxidkeramik oder Zirkonoxid besteht, relativ starkwandig ist, so daß jede Schwingung sofort im Keim erstickt wird.

Ein weiterer maßgeblicher Neuerungsgedanke ist darin zu sehen, die Rolle z.B., aus einem Material minderer Qualität herzustellen oder aus einem sehwingungsdämpfenden Material und das Keramikmaterial (verschleißfestes Material = Zirkonoxid (ZrO₂) / Oxidkeramik (Al₂O₃) mindestens dort, wo es mit dem durchlaufenden Drahtmaterial in Berührung kommt, aufzuschichten.

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(Unter Beschichten im Sinne der Neuerung ist ein Überzug gemeint, bestehend aus Zirkonoxid oder Oxidkeramik, der sowohl mechanisch als auch metallurgisch mit dem Grundmaterial (Rolle) eine Einheit bildet. Die Rolle wird also so hergestellt, wie sie später Verwendung finden soll unter Berücksichtigung der relativ dünnen Beschichtung. Das Auftragen dieser Überzugschicht im Bereich dort, wo das durchlaufende Drahtmaterial angreift (mindestens dort), erfolgt mit Überschallgeschwindigkeit; das Auftragsmaterial (Zirkonoxid/Oxidkeramik) *ird als Feinstteilchen beim Aufprallen erhitzt und mit dem Grundmaterial geht es eine Art Mikroverschweißung ein. Damit ist dieses Überzugsmaterial (Zirkonoxid/Oxidkeramik) ein Bestandteil des Grundmaterials nach Beendigung des Auftragvorganges geworden. Die aufgebrachte Materialschicht stellt eine extreme Oberflächenhärte dar.)

Ein weiterer Neuerungsgedanke ist darin zu sehen, daß das verschleißfeste Material (Zirkonoxid (ZrO„) / Oxidkeramik (Al₃O₃) auf einen formgerechten Metallkörper Rolle (z.B. auch ein Metall minderer Qualität, schwingungsdämpfendes Material, Kunststoff usw.) mindestens im Verlauf der Berührungslinie bzw. Berührungsfläche mit dem. durchlaufenden Draht als Beschichtung aufgetragen ist. Die neuerungs gemäß en Rollen können also eine glatte oder keine glatte Mantelfläche aufweisen; beispielsweise können zum Zwecke der Rippung Nuten vorgesehen sein.

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Weitere Einzelheiten der Neuerung ergeben sich aus der Zeichnung und Beschreibung, und zwar zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine neuerungsgemäße Rolle,

und zwar auch mit ihrer Befestigungsmöglichkeit, Fig. 2 und 3 jeweils einen Teilschnitt durch eine Rolle.

Im gezeigten Beispiel nach Fig. 1 ist eine Welle angedeutet, die ein Widerlager 1 trägt. Das Widerlager 1 liegt an der Schulter des Wellenabsatzes an. Gegen das Widerlager 1 wird die Rolle 2 gepreßt, die ganz oder teilweise aus Oxidkeramik oder Zirkonoxid besteht. Damit die Rolle 2 in ihrer Lage verbleibt, ist im gezeigten Beispiel schematisch eine Preßkraft angedeutet, hier beispielswexse eine Scheibe 3, die mittels Gewinde gehalten ist. Es sei ausdrücklich erwähnt, daß man auch hydraulische Preßkräfte aufbringen könnte; die Darstellung mit der Scheibe 3 soll nur schematisch vermitteln, wie die Befestigung gedacht ist.

Die Seitenflächen 4 der Rolle 2 und die zugeordneten Seitenflächen 10 des Widerlagers 1 bzw. der Rolle oder Scheibe 3 sollten etwas divergieren, damit man insbesondere im oberen Bereich eine gute Anlage bekommt. Sehr vorteilhaft ist es, wenn das Widerlager 1 und die Scheibe 3 aus schwingungsdämpfendem Material erstellt sind oder wenigstens Einlagen eines solchen Materials aufweisen.

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Der gleiche Vorteil ergibt sich, wenn die Rolle 2 nicht unmittelbar auf der Welle gelagert, sondern noch ein Zwischenlager 6 (beispielsweise ineinandergeschachtelte Keile oder dgl.) vorgesehen sind, die ihrerseits aus schwingungsdämpfendem Material bestehen können.

Es ist ferner angedeutet, daß auch nur der Mittelbereich 14 der Scheibe 2 aus Oxidkeramik oder Zirkonoxid bestehen kann. Die Breite dieser Zone kann beliebig gewählt sein. Sie sollte aber in jedem Fall die Breite der Rille 7 haben.

Man kann bei einer Zweiteiligkeit der Rolle 2 auch Aussparungen 5 vorsehen und hier wiederum schwingungsdämpfendes Material einlagern.

Des weiteren ist gezeigt, daß ein Bund 9 an der vielle vorgesehen ist, gegen den sich die ineinandergeschachtelten Keile legen können.

Fig. 2 zeigt eine besondere Ausführungsform, und zwar ist hier nur in Form eines mit Rille 7 versehenen Ringes aus Zirkonoxid ein Rollenkörper 11 vorgesehen. Dieser Rollenkörper 11 VaT)T) aus Metall und/oder Zirkonoxid bzv. nur aus schwingungsdämpfendem Material bestehen. Es ist zu verstehen, daß der Ring 8 aus Zirkonoxid, gelagert auf schwingungsdämpfendem Material, die besten Laufexgenschaften zeigen wird.

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Eine Variante zeigt Fig. 3. Der Ring aus zirkonoxid 8 ist hier in einen Ring eingelagert, der das Zirkonoxid 8 allseitig umgibt; diese Ring-form 12 soll schwingungsdämpfendes Material verkörpern und kann in einer beliebigen Stärke bzw. Dicke erstellt sein. Das ganze System ist dann in einer Scheibe 13 gelagert, die ihrerseits auch wieder aus anderem schwingungsdämpfendem Material erstellt sein kann, so daß jede Art der Schwingungen sich gegenseitig sofort kompensieren, sofern sie auftreten.

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Claims (11)

PATENTANWALT 8000 MÖNCHEN, 19.10.1977/W DR. WILHELM HASSE . 12 - PGm 2928/Hu DIPLOMINGENIEUR Schutzansprüche

1. Rolle zum Kaltverformen von Walzdraht zu gerippten

P-wehrungsstäben (oder Bewehrungsdrähten) unter Verwendung mindestens eines Tragkörpers, auf dem die Rolle durch mindestens eine i.w. seitlich wirkende Kraft gehalten ist, die radiale und/oder axiale Preß- bzw. Haltedrücke ausübt,

dadurch gekennzeichnet, daß diese (Rolle) ganz oder teil-weise aus einem Werkstoff wie z.B. Zirkonoxid (ZrOp) oder Oxidkeramik (Al₂O₃) erstellt ist.

2. Rolle insbesondere nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Drahtführung (Rille (7)) das Material (Oxidkeramik/Zirkonoxid) in einer Stärke z.B. mindestens 0,5 mm vorgesehen und im verbleibenden Scheibenteil ein Gemisch von einem der beiden vorgenannten Materialien und schwingungsdämpfendes Material vorgesehen ist.

3. Rolle insbesondere nach Anspruch 2,

dadtirch gekennzeichnet, daß das schwingungsdämpfende Material im Peripheriebereich der verbleibenden Schei-

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be konzentrierter als im zentrischen Bereich vorgesehen ist.

4. Rolle nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das schwingungsdämpfende Material (12) die Schicht aus Zirkonoxid bzw. Oxidkeramik (z.B. in einer Stärke von 0,5 bis 2 mm) allseitig umgibt (nur die Drahtführungsrille bleibt frei), und daß der Restkörper (13) aus Metall oder aus Metall und Zirkonoxid bzw. Oxidkeramik besteht (Fig. 3)·»

5. Rolle nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß das Metall und das Zirkonoxid bzw. Oxidkeramik im Bereich des schwingungsdämpfenden Materials (12) im Konzentrat stärker (mehr) aus schwingungsdämpfendem Material besteht.

6. Rolle insbesondere nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (1), die die Preßkraft übertragenden Mittel (s.B. eine Scheibe (3)) und gegebenenfalls das (die) Zwischenlager (6) aus schwingungsdämpfendem Material bestehen und die Rolle (2) insgesamt oder im Mittel?^ereich (14) aus zirkonoxid oder Oxidkeramik gefertigt ist.

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7. Rolle insbesondere nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (2) mehrteilig z.B. zweiteilig erstellt ist und im Mittelbereich Aussparungen (5) aufweist, die sich auch über die geamte Radiallänge erstrecken können, und daß die Aussparungen (5) mit schwingungsdämpfendem Material ausgefüllt oder damit versehen sind.

8. Rolle nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß das schwingungsdämpfende Material in die Rolle (2) ganz oder teilweise eingelassen ist.

9. Rolle nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche,

gekennzeichnet durch Bohrungen (Durchbrüche) in der Rolle.

10* Rolle nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche,

gekennzeichnet durch Kühlrippen und/oder Kühlbohrungen an bzv. in der Rolle.

11. Rolle nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet_s daß das verschleißfeste Material (Zirkonoxid (ZrO₂) / Oxidkeramik (Al₂O₃)) im Verlauf der Drahtführung aufgetragen ist.

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