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Verfahren bei der Herstellung von Drähten, insbesondere Dubleedrähten,
im mehrstufigen Kaltwal'zverfahren mit im Querschnitt polygonalen Kalibern Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zum Kaltwalzen von Drähten, insbesondere Dubleedrähten.
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Die Walzstadien des bekannten und meist angewandten Drahtwalzverfahrens
für Dubleedrähte sind in Fig. z der Zeichnung dargestellt. Die einzelnen Stiche
sind hierbei mit I bis IV bezeichnet. Wie daraus ersichtlich, wird beim Abwalzen
(Kaltwalzen) eines runden Stabes (Ausgangsmaterial) die kreisförmige Querschnittsform
in eine polygonale übergeführt. Beim Kaltwalzen geschieht dies im Gegensatz zum
Warmwalzen allmählich. Der Draht streckt sich beim Walzen bekanntlich nicht nur
in der Längsrichtung, sondern stets auch etwas in der Onerrichtung, wie durch die
Ausbauchstellen 2 und 3 in Fig. r angedeutet ist. Infolge des abwechselnden Verdrehens
der Querschnittslage des Drahtes um 9o° nach jedem Stich können sich die Ausbauchungen
des Drahtes bei q. durch die um 9o0 versetzten Kaliberbegrenzungen 5 der Walzen
6 niemals zu scharfen Kanten ausbilden. Durch diese Begrenzung wird überhaupt erst
das Walzen von Dubleedrähten ermöglicht. Die endgültige Profilgebung des Drahtes
bei 3 tritt je nach Werkstoff in der Regel erst beim dritten oder vierten Kaliber,
beim gezeichneten Ausführungsbeispiel beim vierten Stich auf.
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Bei allen Walzstadien mit polygonaler Querschnittsform ist die Verformungsfähigkeit
an den Rundungen und Kanten stets früher erschöpft als an
den Seitenflächen.
Dies führt häufig zu Kantenrissen quer zur Drahtachse, die sich namentlich an der
Auflage bemerkbar machen. Sie können durch Überschreitung eines bestimmten Verformungsgrades,
unzulängliche Schweißung, Aufreißen der Unterlagen, wobei die Auflage mit aufreißt,
unter anderem entstehen. Ausgelöst werden diese Kantenrisse jedoch meist durch die
ungleichmäßige Verformung.
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Durch leichtes - Abrunden der Polygonecken der Kaliber hat man schon
versucht, die ungleichmäßige Verformung zu verbessern. Eine wirksamere Verbesserung
ist aber nur möglich, wenn die Abrundungen 7 ein bestimmtes Größenverhältnis zu
den- Seiten 8 annehmen. Die bisher gebräuchlichen, in ig. 2 dargestellten Abrundungen
sind _ unzulänglich.
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Es läßt sich einfach zeigen, daß zwischen der jeweiligen Seite 8 und
der zugehörigen Abrundung? vollkommene Proportionalität besteht, wenn man die einzelnen
Walzstadien bzw. Querschnitte ineinandergezeichnet darstellt, so daß ähnliche Figuren
entstehen (Fig. 2 und 3). Hierbei lassen sich alle Übergangspunkte der Radien (Rundungen)
durch -Radialstrahlen a-a verbinden. Es wird hierdurch veranschaulicht, daß sich
durch die Abrundungen der Kanten die ungleichmäßige \Verformung wohl verbessern,
aber im Verlauf der weiteren Verformung nicht vollständig ausgleichen läßt. Dies
beweist, daß man das bisher für einheitliche Metalldrähte (unechte Drähte) angewandte
Walzverfahren ohne weiteres auf Dubleedrähte übertrug, ohne deren Besonderheiten
bei der Verformung Beachtung zu schenken.
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Das Verfahren der Erfindung vermeidet nun die aufgezeigten Nachteile
bei der Anwendung der bekannten Verfahren auf die Herstellung von Dubleedrähten,
indem es dessen Eigenart berücksichtigt und Kaliber verwendet, deren Kantenkrümmungsradien
in den einzelnen Stufen weniger als proportional mit der Verkürzung der Seitenlängen
des polygonal begrenzten Drahtquerschnitts abnehmen, relativ zu den Seitenlängen
somit zunehmen.
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Schematische Darstellungen von Kalibern zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Kaltwalzen von Drähten und deren Querschnittsformen sind in Fig.
q. bis i¢ der Zeichnung gezeigt.
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Gemäß der in der Zeichnung (Fig. q. bis 7) dargestellten Ausführungsform
des Verfahrens der Erfindung wird ein Rohling 9 ursprünglich runden Querschnitts
in ungeänderter Querschnittslage durch hintereinander angeordnete Kaliber hindurchgeführt.
Die Kaliber werden dabei zweckmäßig von je vier Zylinderrollen io und je vier Formrollen
i i gebildet, wobei die Zylinderrollen io auf den sich bildenden Quadratseiten und
die Formrollen i i auf den entstehenden Abrundungen laufen. Die Achsen der Formrollen
i i sind gegen die Achsen der Zylinderrollen io um q.5°- geneigt. Um den Fließwiderstand
herabzusetzen, haben die Walzen zweckmäßigerweise einen möglichst kleinen Durchmesser.
Eine weitere Herabsetzung des Fließwiderstandes wird durch Verringerung der Gleitung
erzielt, indem die vier angreifenden Zylinderrollen io keine, die vier Formrollen
i i hingegen wegen ihrer leichten Profilierung nur eine geringe Differenz der verschiedenen
Umfangsgeschwindigkeiten aufweisen.
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Bei jedem Walzenstich durch je vier Rollen io bzw. i i bilden sich
an den freien Flächen des Drahtes Ausbauchungen, und zwar beim Stich durch die vier
Zylinderrollen io an den Kanten, beim Stich durch die vier Formrollen ii an den
Quadratseitenflächen des Drahtes. Die Ausbauchungen sind im Gegensatz zu den beim
bekannten Drahtwalzverfahren (Fig. i) auftretenden geringer, da der Gleichgewichtszustand
(beginnenderFließvorgang-Fließgrenze) beim Walzen mit kleinen Walzen früher eintritt.
Die vier an den Kanten gebildeten Ausbauchungen -schmiegen sich sehr gut den Rundungen
der Formrollen i i an, während die vier Ausbauchungen der Seitenflächen das Einführen
des Walzgutes in die Zylinderrollen io begünstigen, das bekanntlich sonst bei..
kleinen Walzen infolge der stärkeren Krümmung derselben schwieriger ist als bei
großen Walzen.
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Die vier Zylinderrollen io können ähnlich wie die Rollen der bekannten
Rollenzüge angeordnet sein, so daß man mit ihnen unbegrenzt bis zu den kleinsten
Querschnitten verformen kann. Der Verformungsbereich der Formrollen i i hingegen
ist begrenzt. Ihr Verformungsbereich ist erschöpft, sobald sich die Rollen mit ihren
unter q.5°; zu den Rollenachsen abgeschrägten Kegelflächen berühren. Somit wird
zu einem ganzen Abstichbereich nur ein Walzensatz benötigt, wenn die Walzen bei
jedem Stich zugestellt werden.
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Für die Größe der Rundung kann eine konstante, zweckmäßigerweise das
arithmetische Mittel aus der Größe der Rundungen der Ausgangs- und Endabmessung
einer endlichen Reihe von Walzstadien des bekannten Drahtwalzverfahrens genommen
werden.
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In der Zeichnung sind in Fig. 8 die Querschnittsformen der Drähte
gemäß den einzelnen Walzstadien I bis VIII beim vorbeschriebenen Verfahren dargestellt,
wobei die obere Reihe die Querschnitte jeweils nach dem Durchgang durch das Kaliber
mit den Zylinderrollen io und die untere Reihe die Querschnitte jeweils nach dem
Durchgang durch das Kaliber mit den Formrollen i i darstellt. Deutlich ist an Hand
der Walzstadien entsprechend den Stichen I bis VIII zu erkennen, daß sich im Verlauf
der Verformung die abgerundete Quadratquerschnittsform mehr und mehr der Kreisquerschnittsform
nähert, ohne in diese vollständig überzugehen.
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Die abwechselnde Verformung mit je vier Zylinderrollen io und je vier
Formrollen ii ruft stets wechselnde Kraftwirkungen hervor. Weiter wird aber durch
die konstant gehaltenen Abrundungen der Formrollen i i innerhalb ihres Verformungsbereichs
mit abnehmender Länge der Quadratseiten des Drahtquerschnitts eine relative Vergrößerung
der Rundungen zu den Seitenflächen erreicht, was zusätzliche, wechselnde Kraftwirkungen
ohne
merkliche Gestaltsänderung des Drahtquerschnitts bewirkt. Diese Tatsache ist für
die Verformung von Dubleedraht bedeutsam. Eine ähnliche Wirkung könnte nur durch
wechselnde größte Gestaltsänderung des Drahtquerschnitts (Vierkant-Oval-Folge oder
Oval-Oval-Folge) erreicht werden, ein bekanntes Verfahren, das aber für Dublee unbrauchbar
ist, da die Goldhaut hierbei besonders stark beansprucht wird und leicht reißt.
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Es kann aber auch dieselbe Wirkung mit mehreren hintereinander angeordneten
Walzensätzen derselben Anordnung, die kontinuierlich arbeiten, also nur je einen
Stich pro Walzensatz ausführen, erzielt werden, wenn die Rundungen dieser Walzensätze
gleich gehalten sind.
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Diese Art von Differential- oder Ausgleichverformung unterscheidet
sich grundsätzlich von der Verformung bisher bekannter Drahtwalzverfahren dadurch,
daß mit ihm eine bisher nicht erreichte Gleichmäßigkeit der Verformung, namentlich
der Auflage von Dubleedraht, erzielt und somit die frühzeitige, lokale Erschöpfung
der Verformungsfähigkeit an den Kanten ausgeschaltet wird.
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Bei nach diesem Verfahren erzeugten Querschnittsformen können durch
die Übergangspunkte der Radien in die geraden Linien der einzelnen ineinandergezeichneten
Walzstadien keine Radialstrahlen gelegt werden, sondern es ergeben sich kreuzende
Parallelen b-b (Fig. 9).
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Das Verfahren der Erfindung kann aber auch mit noch geringerem Aufwand
durchgeführt werden, indem Drahtwalzwerke bekannter Bauart mit nur zwei Walzen verwendet
werden, wobei der Dubleedraht vor jedem Stich eine Wendung von 90'l um seine Längsachseerfährt
und durch sich verjüngende Kaliber geführt wird, die so gestaltet sind, daß mit
zwei Walzen ähnliche Wirkungen erzielt werden wie mit den acht Walzen des vorher
beschriebenen Verfahrens.
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Zu diesem Zweck ist die Kaliberreihe, d. h. sind die auf der Walze
nebeneinanderliegenden Kaliber 13 und 18 oder 15 und 18 so angeordnet, daß sich
auch hier die Abrundungen 12 der polygonalen Ouerschnittsform 13 (Fig. io) nicht
proportional mit der Verkürzung der Seitenlängen des polygonalen Querschnitts verkleinern,
vielmehr trotz Verkürzung der Seitenlängen über den ganzen Abstichbereich gleichbleiben.
Im freien Raum 14 können sich die Drahtausbauchungen ausbilden. Auch hier werden
wechselnde Kraftwirkungen ohne merkliche Gestaltsänderung erreicht.
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Die Kaliberreihe kann auch aus Kalibern nach der polygonalen Ouerschnittsform
15 (Fig. i i) bestehen. Dieses Kaliber 15 weist außer den bekannten Abrundungen
12 des Kalibers 13 (Fig. io) noch Abrundungen 16 gegen die Kaliberteilung auf, deren
Größe den der übrigen Abrundungen 12 gleich ist und ebenfalls für die ganze Kaliberreihe
beibehalten wird. Lediglich das Bog enmaß dieser Abrundungen 16 ist geringer, damit
auch hier freier Raum 17 für die Ausbauchung bleibt und eine Nahtbildung an der
Kaliberteilung auf der Auflage des Drahtes nicht möglich ist. Der Vorteil dieses
Kalibers 15 liegt außer in der wirksamen Ouerschnittsv erminderungsfähigkeit, die
durch die geringere Ausbauchung (Breitung) erzielt wird, auch darin, daß sich durch
die gleiche Größe aller Rundungen dieses Kalibers 15 eine vollkommene Schmiegung
beim jeweils nächsten Stich ergibt.
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Die Kaliberreihe kann außer den beschriebenen Kalibern 13 und 15 (Fig.
io und ii) ein oder mehrere Quadratkaliber 18 (Fig. 12) enthalten, die jedoch wechselweise
nach einem Kaliber mit polygonaler Ouerschnittsform 13 bzw. 15 angeordnet sind.
Durch leichte Stiche mittels dieser Quadratkaliber 18 lassen sich die im Verlauf
der Verformung möglichen übergroßen Eigenspannungen im Walzgut auf ein erträgliches
Maß vermindern.
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Statt die beschriebene Kaliberreihe auf einer Walze unterzubringen,
kann man die Reihe auch auf einzelne hintereinander angeordnete Walzen aufteilen,
die kontinuierlich arbeiten.
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Die Rundungen können mit abnehmender Seitenlänge nicht nur relativ
(Rundungen 19 in Fig. 13), sondern auch absolut (Rundungen 2o in Fig. 14) wachsen.
Die Verbindungslinie der Übergangspunkte der Radien zu geraden Linien, der Ouerschnittsform
der einzelnen ineinandergezeichneten Querschnittsformen auf einen der folgenden
Walzstadien ergeben sodann an Stelle der Parallelen c-c (Fig. 13) zum Querschnittzentrum
hin auseinanderlaufende Linien d-d (Fig. 14). Diese Möglichkeit des Variierens bietet
die Gewähr, die wirksamste Differential- oder Ausgleichsverformung auf Kosten der
noch vorhandenen Verformungsreserve der Seitenflächen zu. erreichen. Mit diesem
neuen Drahtwalzverfahren läßt sich somit der bisher erreichte Abwalzgra@d erhöhen.