DK151294B - Fremgangsmaade til fremstilling af traadformet materiale. - Google Patents

Description

151294

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling ^ af trådformet materiale og af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Fra tysk offentliggørelsesskrift 2.225.684 kendes en sådan fremgangsmåde. Ved den kendte fremgangsmåde udøves der ud over tyngdekraften 15 ingen ydre kræfter på tråden, når den forlader det roterende varme-afledende legeme, hvilket medfører, at beliggenheden af trådens frigørelsespunkt varierer lidt under fremstillingen.

Dette medfører den ulempe, at trådene eller filamenterne, især ved fremstilling af tråde eller filamenter med lille diameter, nemt 151294 2 knækker, efter at de er gjort fri af det roterende legeme. Fremstillingen af kontinuerlige tråde vanskeliggøres herved. Desuden kan den tråd, der er under dannelse, for det meste kun opfanges og op-spoles med store vanskeligheder, da - foruden den nævnte tilbøjelig-5 hed til brud - trådens frigørelsessted fra legemet varierer inden for visse grænser, hvilket vanskeliggør trådens optagelse eller gribning.

Det er den foreliggende opfindelses formål at anvise en fremgangsmåde af den indledningsvis omtalte art, ved hvilken den dannede tråds brudhyppighed i tilslutning til dens frigørelse fra det roterende legeme nedsættes i væsentlig grad, og ved hvilken der er givet en forbedret opfangemulighed for den dannede tråd.

Dette formål tilgodeses ved, at den indledningsvis omtalte fremgangsmåde er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 anførte.

Det har overraskende vist sig, at man ved at påføre tråden en trækspænding og ved at støtte denne, overvinder virkningen af den naturligt forekommende variable adhæsionskraft mellem tråden og det roterende legeme og således stabiliserer trådens frigørelsespunkt fra legemet. Særlig bemærkelsesværdigt er det i denne forbindelse, at man ved påføringen af den ekstra trækkraft ifølge den foreliggende opfindelse, også når størrelsen af denne varierer inden for visse grænser, 2 5 , _ ikke opnar det i og for sig ventede trådbrud, men at man tværtimod undgår de hidtidige hyppigt til brud førende udbøjninger af med store hastigheder i en gasholdig atmosfære indførte tråde med lille tværsnit. Ved den kendte fremgangsmåde frembragtes aerodynamiske kræfter, som påvirkede tråden, og som førte til, at tråden bukkede ud midt i luften. Ifølge fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse undgår man denne udbukning eller udbøjning og trådens derpå følgende indfiltring, således at det nu bliver muligt at optage og opsamle tråden i en brugelig form. Den foreliggende opfindelse formindsker de på tråden udøvede aerodynamiske kræfter ved, at trå-

O D

den lægges på støtteorganet i en glidende bevægelse, hvorfor den kan optages på ordnet måde.

Trådens frigørelse fra det roterende legeme påvirkes af dettes pe-riferihastierhedi den friffiorte tråds bane er en funktion af denne 151294 3 hastighed. Heraf følger, at trådens opfangning er vanskelig, fordi opsamlings- eller gribeindretningen skal være i stand til at tilpasse sig forskellige baner afhængig af det roterende legemes hastighedsændringer. Ifølge den foreliggende opfindelse bliver 5 trådens bane uafhængig af det varmeafledende legemes rotationshastighed og fjerner derved også vanskelighederne ved opfangningen henholdsvis optagningen af trådene.

Den kraft, der påvirker tråden, fører ikke til nogen afbryelse af 10 trådstørkningen på- det roterende varmeafledende legeme, endog ikke i det tilfælde, hvor trækspændingen påføres meget tæt ved stedet for trådstørkningen. Dette er særligt overraskende, især når man tænker på, at fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse arbejder med store rotationshastigheder og specielt tjener til frem-15 stilling af tynde trådformede materialer.

Trådens glidende berøring med støttedelen har yderligere fordele.

For det første begrænses den oimgivende lufts adgang til trådens overflade, hvilket medfører en mindre oxidering af tråden. For det 20 andet kan støttedelen selv udnyttes til at påvirke og styre de fra tråden bortledte varmemængder, henholdsvis af afkølingshastighederne ved indstilling, henholdsvis ændring af dens varmekapacitet, som omhandlet i krav 3. På denne måde kan man optage materialer, der påvirkes af til skørhed førende transformationer afhængig af afkø-25 lingshastigheden, i de tilfælde, i hvilke dette på grund af skørhedsdannelsen normalt ikke var muligt. Støtteorganets varmekapacitet kan varieres ved valg af et materiale såvel som ved dets mål.

Den tilstræbte stabilisering af den dannede tråds bane forøges yder-30 ligere, når man ifølge den foreliggende opfindelse anbringer støtteorganet under den bane, som det fra legemet frigjorte trådformede materiale ville følge, såfremt det ikke var påvirket af trækkraften som omhandlet i krav 2.

35 151294 4

Ved en foretrukken udførelsesform for opfindelsen bliver den udefra virkende trækkraft påført på det dannede trådformede materiale ved hjælp af den fremgangsmåde, der er angivet i den kendetegnende del 5 af krav 4. Trækkraften frembringes altså samtidig og i den krævede størrelse ved hjælp af opviklerorganet for det trådformede materiale.

Foretrukne udførelsesformer og anvendelsesmuligheder for den foreliggende opfindelse fremgår af den efterfølgende beskrivelse på 10 grundlag af tegningen, hvor fig. 1 viser delvis i snit et anlæg til at udføre fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse, 15 fig. 2 et tværsnit gennem det i fig. 1 viste roterende legemes periferi, fig. 3 delvis i snit et andet andet anlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse og 20 fig. 4 en udførelsesform for et organ, der benyttes til at fremkalde trækkraft i tråden*'

Som vist i fig. 1 står et roterende pladelignende legeme 30 med sin 25 omkredskant 32 i berøring med en overflade 15 af et smeltebad af et smeltet materiale 10. Den færdige tråd 20 ses ved omkredskanten 32 ved 20'. Dens frigørelsespunkt 21 bestemmes delvis ved udformningen af et støtteorgan 50 og trækkraften F, der udefra angriber tråden 20. Trækkraften F har to virksomme komponenter, hvoraf F. er 30 τ kraften F’s trækkomponent ved punktet 51, hvor tråden 20 træder i berøring med støtteorganet 50,og F· er komponenten vinkelret på F.

Π b ved punktet 51 og holder tråden i berøring med støtteorganet 50.

Støtteorganet 50 kan benyttes som en indretning til at påvirke trå-35 dens varmeafgivelseshastighed, efter at tråden er dannet. Påvirkes trådmaterialet af en af varmeafgivelseshastigheden afhængig fast-fasetransformation (f.eks. den martensitiske reaktion for kulstål), kan støtteorganet 50 opvarmes for at formindske trådens varmeafgi- 5 151294 velseshastigh'ed og derved reducere den afkølende og hærdende virkning fra den atmosfære, der omgiver tråden, efter at den er dannet ud fra smelten. Desuden kan støtteorganet 50*s varmekapacitet benyttes til at styre trådens afkølingshastighed. Hvis man ønsker at 5 accelerere trådens afkøling eller varmeafgivelse, kan støtteorganet have en stor varmekapacitet. Et sådant organ kunne bestå af en massiv blok af et materiale med stor varmekapacitet eller være et fast materiale, som køles kunstigt.

10 Fig. 2 viser et tværsnit af det roterende legeme 30*s omkredskant, der består af et pladelignende legeme 30 med en V-formet kant langs omkredsen. Kantfladerne danner en vinkel Θ og går med en krumningsradius r over i hinanden ved kanten 32. Omkredskanten 32 befinder sig i en afstand R fra rotationsaksen for legemet 30 og når ned un-15 der smelten 10*s overflade 15.

Det roterende legeme 30's dimensioner ligger fortrinsvis i områderne: Radius (R) mellem 5 og 25,4 cm, tykkelse (T) mellem 1,25 og 51 mm, Θ mellem 6o° og 120° og r mellem 0,125 og 2,54 mm. Legemets 20 periferihastighed ligger fortrinsvis mellem 0,9 m/sek og 15 m/sek ved periferikanten, og neddypningsdybden (d) i smelten 10 andrager fortrinsvis mindre end 1,5 m under overfladen 15.

Ifølge fig. 3 er det roterende varmeafledende legeme 30’ en skive 25 med en i én retning plan periferiflade 33. En lukket beholder 40 med en trykluftkilde 43 benyttes til at opvarme et smelteflydende materiale 10 ved hjælp af et opvarmningsorgan 42, der er anbragt i beholderens vægge. En munding 41 i beholderen 40 får det smelteflydende materiale under trykluftpåvirkningen til at antage en kon-30 tinuerlig trådagtig form. Ligger det smelteflydende materiales udstrømningshastighed fra mundingen i det væsentlige i nærheden af periferifladen 33’s lineære hastighed, dannes en tråd 20. I fig.

3 er tråden 20’s bane uden brug af en trækkraft angivet i punktstreg ved vejen 70. Trækkraften F*s påvirkning sænker tråden 20’s bane 35 efter frigørelsespunktet 21* under den bane 70, der ville dannes ved fri flugt under ligevægtsbetingelser, og bringer tråden i glidende berøring med støtteorganet 50.

Ved normale driftshastigheder har et karruselarrangement som vist i 6 151294 fig. 4 vist sig at være en anvendelig udførelsesform, som frembringer en selvregulerende trækspænding af den nødvendige størrelsesorden..

5 Et bord 60 roterer med konstant hastighed i et vandret plan og har langs periferien en lodret rand 61. Trækkraften F frembringes ved, at denne periferi forskydes med en lineær hastighed, der er større end tråden 20’s tilførselshastighed. Hastighedsforskellene har vis.t sig ikke at være kritiske, dog har denne udførelsesform vist 10 sig at være driftsduelig, når den lineære hastighed ved den lodrette rand er 100%' større end trådens tilførselshastighed. Ved processens begyndelse vandrer tråden 20 ad den frie flugtbane og rammer bordet 60*s vandrette overflade 65. Denne flade er forholdsvis plan, hvorfor tråden 20 fortsætter sin bevægelse på overfladen 65, 15 indtil den rammer den lodrette rand 61. Bordet 60*s rotation fører tråden rundt i en cirkel, ved hvilken trådens lineære hastighed ved anslagstidspunktet svarer til fladen 65*s-lineære hastighed, således at der ikke dér er nogen relativ bevægelse mellem tråden 20 og overfladen 65. Denne cirkel benævnes opsamlingsspiralen 62.

20 Når tråden 20 rulles i en sådan opsamlingsspiral, overføres til tråden 20 en kraft, som holder tråden i berøring med støtteorganet 50 og stabiliserer frigørelsespunktet fra det roterende legeme 30.

25 Den i fig. 3 viste indretning er begrænset til fremstilling af metalliske tråde; de i fig. 1 og 2 viste udførelsesformer er egnede til materialer med følgende egenskaber ved en temperatur i et område på indtil 25% over deres smeltepunkt målt i °K: Deres viskosi-tet skal ligge i området mellem 10 J og 1 poise, deres overflade-30 spænding i området mellem 10 og 2000 dyn/cm, de må have et relativt markant smeltepunkt og i det mindste forbigående eller til tider kunne forliges, altså f.eks. ikke reagere kemisk med et fast materiale, der har en tilstrækkelig varmekapacitet til at fremkalde størkning. Et relativt markant smeltepunkt forefindes pr. defini-35 tion almindeligvis, når et materiale udviser en ustadig viskositetsforøgelse ved afkøling fra smelteflydende tilstand.

Den foreliggende opfindelse har vist sig at virke, ved de følgende eksempler.

7 151294

Eksempel 1

Det i fig. 4 viste karruselarrangement blev brugt til at fremstille en aluminiumtråd. Som aluminium benyttedes rent aluminium (renhed 5 større end 99%) ved en temperatur på ca. 700°C. Det roterende legeme var af messing og havde en V-formet periferikant (fig. 2) og en diameter på ca. 20,8 cm. Det roterende legemes periferihastighed var ca. 4,5 m/sek. Efter frigørelsen fra det roterende legeme støttedes tråden under banen for den frie flugt på et støtteorgan i form 10 af en metalplade. Tråden blev ved hjælp af dette støtteorgan styret ind på et roterende drejebord, således at der frembragtes en radius med en hastighed', der lå i nærheden af trådens hastighed. Der frembragtes en kontinuerlig aluminiumtråd med en effektiv diameter på 0,53 mm i en driftsperiode på 50 minutter, idet der med effektiv 15 diameter menes den diameter, som en cirkelrund tråd med samme tværsnitsflade ville have.

Eksempel 2 20 På lignende måde som i eksempel 1 fremstilledes en tråd af austeni-tisk manganstål med en typisk sammensætning på 11-15 Mn, 1,0-1,5% C, 0,7-0,5% Si, rest Fe. Der blev brugt et roterende legeme af nikkel med en V-formet periferikant (fig. 2). Det roterende legeme havde en diameter på 20,8 cm, var vandkølet og havde en periferi-25 hastighed på 1,5 m/sek. Der blev fremstillet op til 270 m lange stålfibre med en effektiv diameter på 0,46 mm. Smeltens temperatur under tråddannelsen var ca. 1540°C.

Eksempel 5 30 På lignende måde som i eksempel 1 fremstilledes en tråd af støbejern med en sammensætning på ca. 4,0% C, 0,8% Si, 0,7% Mn, rest Fe. Den færdige tråd havde en lille målelig duktilitet og var særdeles skør. Det roterende legeme var af kobber og havde en periferi-35 hastighed på ca. 2,1 m/sek. Smeltetemperaturen lå ved 1466°C. De fremstillede tråde var 15 m lange og havde en effektiv diameter på 0,5 mm.

Eksempel 4

Claims (4)

8 151294 geret, kulstål med ca. 0,05% C, 0,2% Mn, rest Fe. Det roterende legeme var af aluminium og roterede med en periferihastighed på 2,1 m/sek. Stålsmeltens temperatur var 1593°S* Tråden havde en effektiv diameter på 0,63 mm. 5 Patentkrav .

1. Fremgangsmåde til fremstilling af kontinuerligt trådformet mate-10 riale (20) ved hjælp af et roterende varmeafledende legeme (30, 30*)» der dyppes ned i området for en overflade af en smelte (10), som ved en temperatur inden for et område på indtil 25% over det i °K målte smeltepunkt har en viskositet fra 0,001 til 1,0 poise og en overfladespænding fra 10 til 2000 dyn/cm, hvorhos det trådformede mate-15 riale (20) frigøres fra legemet (30,30*) under centrifugalkraftens medvirkning, kendetegnet ved, at det trådf omede materiale (20) påvirkes af en udefra angribende trækkraft (F), ved hvilken det trådformede materiale (20) bringes i glidende berøring med et mellem det trådformede materiales (20) frigørelsespunkt (21,21*) fra 20 legemet (30,30*) og frembringelsesstedet for trækkraftens (F) angrebspunkt anbragt støtteorgan (50).

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at støtteorganet (50) ligger under den bane, som det fra legemet (30, 25 30*) frigjorte trådformede materiale (20) ville følge uden påvirkning hidrørende fra trækkraften (F).

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at hastigheden for varmeafledningen fra det trådformede materiale 30 efter dets frigørelse fra det roterende legeme (30,30*) styres ved hjælp af støtteorganets (50) varmekapacitet.

4. Fremgangsmåde ifølge mindst ét af kravene 1-3» kendetegnet ved, at det trådformede materiale (20) ved hjælp af 35 støtteorganet (50) styres ind på en overflade (65) af et vandret drejebord (60), som roterer med en hastighed svarende til legemets (30,30*) omdrejningstal, og at trækkraften (F) frembringes ved, at det trådformede materiale (20) i ligevægtstilstand frit løber ind i en i det væsentlige plan opsamlingsspiral.