EP0790869A1 - Method and device for forming and/or coating wire-shaped metal material - Google Patents

Method and device for forming and/or coating wire-shaped metal material

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EP0790869A1
EP0790869A1 EP95900713A EP95900713A EP0790869A1 EP 0790869 A1 EP0790869 A1 EP 0790869A1 EP 95900713 A EP95900713 A EP 95900713A EP 95900713 A EP95900713 A EP 95900713A EP 0790869 A1 EP0790869 A1 EP 0790869A1
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EP
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lubricant
pressure
pressure chamber
forming
coating
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EP95900713A
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Harri Weinhold
Bernhard Kurze
Gerd Zschorn
Armin HÜBNER
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Ecoform Umformtechnik GmbH
Herborn and Breitenbach GmbH
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Ecoform Umformtechnik GmbH
Herborn and Breitenbach GmbH
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
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Abstract

The invention concerns the field of metallurgy and is suitable for use in the forming of wire-shaped metal material, in particular in wire drawing. To form and/or coat wire-shaped metal material (19) with solid to paste-consistency lubricants (18), the material is passed through a pressure chamber (14) fitted with at least one inlet nozzle and at least one outlet nozzle. Located in the pressure chamber (14) is a solid to paste-consistency lubricant which is under pressure. The pressure is set and/or regulated and raised by means of an external pressure-generation unit (1). The combined pressure/temperature setting used for the lubricant is always kept below the level at which the lubricant would liquefy. The lubricant (18) is used as a powder or in the form of shaped articles, preferably compacts, pellets or granules, and fed to the pressure chamber (14) from lubricant-storage facilities (15; 16) through feed channels (8; 9).

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM UMFORMEN UND/ODER BESCHICHTEN VON STRANGFÖRMIGEM METALLISCHEM UMFORMGUTMETHOD AND DEVICE FOR FORMING AND / OR COATING STRING-SHAPED METALLIC MOLDED MATERIAL
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie, insbesondere des Drahtziehens, und betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umformen und/oder Beschichten von strangför- migem metall schem Umformgut mit festen bis pastenartigen Schmierstoffen.The invention relates to the field of metallurgy, in particular wire drawing, and relates to a method and a device for shaping and / or coating strand-shaped metallic shaped material with solid to paste-like lubricants.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Bei der Umformung metallischer Werkstoffe durch Ziehen werden feste, halbfeste und flüssige Schmierstoffe eingesetzt, mit denen auf dem Umformgut eine SchmierstoffSchicht erzeugt wird.Solid, semi-solid and liquid lubricants are used in the forming of metallic materials by drawing, with which a lubricant layer is created on the material to be formed.
Bekannt sind ein Verfahren und eine Vorrichtungen zum Aufbringen fester oder halbfester Schmierstoffe für die Kaltumformun-' »netal- lischer Werkstoffe, bei denen das Umformgut in eine gesc... ssene Kammer eingebracht wird, in der sich ein unter der Einwirkung von Druck und/oder Temperatur verflüssigter Schmierstoff befindet (DD 147 209) . Der Nachteil dieses Verfahrens und dieser Vorrichtung besteht darin, daß der eingesetzte Schmierstoff in seinem ver¬ flüssigten Zustand eine niedrige Viskosität aufweist. Dadurch wird die Variationsbreite im Hinblick auf die Schichtdicke einge¬ engt und ein derart beschichtetes metallisches Umformgut kann aufgrund der erzielbaren nur geringen Schichtdicken (Trennschich¬ ten) zwischen den beiden Reibpartnern Umformwerkzeug/Umformgut nur eine oder nur wenige Umformstufen mit dieser Beschichtung durchlaufen. Außerdem ist die Abdichtung der Einlaufdüse proble¬ matisch, ebenfalls bedingt durch die geringe Viskosität des Schmierstoffs.Are known a method and an apparatus for depositing solid or semi-solid lubricants for Kaltumformun- '' netal- Lischer materials in which the workpiece to be shaped in a gesc ... ssene Chamber is introduced, in which a lubricant is liquefied under the influence of pressure and / or temperature (DD 147 209). The disadvantage of this method and this device is that the lubricant used has a low viscosity in its liquefied state. As a result, the range of variation with regard to the layer thickness is narrowed and a metal forming material coated in this way can pass through only one or only a few forming stages with this coating due to the achievable only small layer thicknesses (separating layers) between the two friction partners forming tool / material. In addition, the sealing of the inlet nozzle is problematic, also due to the low viscosity of the lubricant.
Weiterhin sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen ein hydrostatisches Drahtziehen erfolgt. Bei einer dieser Vorrichtun¬ gen durchläuft der Draht vor dem Eintritt in den Ziehstein eine Druckkammer, in der sich ein flüssiger Schmierstoff befindet. Der Schmierstoffdruck wird über eine Pumpe erzeugt. Zur Abdichtung wird an der Einlaufseite der Druckkammer ein weiterer Ziehstein als Abdichtdüse verwendet (J. Schiermeyer, Dissertation TU Clausthal 1979; US 3,413,832). Durch diesen Aufbau der Vorrich¬ tung sollen in der Hauptziehdüse hydrodynamische Schmierungsbe¬ dingungen erzeugt werden.Furthermore, methods and devices are known in which hydrostatic wire drawing takes place. In one of these devices, the wire passes through a pressure chamber in which a liquid lubricant is located before it enters the drawing die. The lubricant pressure is generated by a pump. Another drawing die is used as a sealing nozzle on the inlet side of the pressure chamber for sealing (J. Schiermeyer, dissertation TU Clausthal 1979; US 3,413,832). This structure of the device is intended to generate hydrodynamic lubrication conditions in the main drawing nozzle.
Schwierigkeiten bereitet bei diesem Stand der Technik die Abdich- tung der Druckkammer durch die Abdichtdüse, da im Falle der Realisierung kleinerer Formänderungen mit dieser eine zusätzliche Schmierung erfolgen muß. Nachteilig ist auch, daß der Vorrichtung ein bereits mit einem Schmierstoff behafteter Draht vorgelegt werden muß. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das mit dieser Vorrichtung umgeformte Umformgut in der Regel nicht für weitere nachfolgende Umformstufen ohne eine erneute Beschichtung mit einem Schmierstoff verwendbar ist.Difficulties with this prior art are the sealing tion of the pressure chamber through the sealing nozzle, since in the case of the realization of minor changes in shape with this additional lubrication must be done. Another disadvantage is that the device must be presented with a wire that is already lubricated. Another disadvantage is that the material to be formed formed with this device cannot generally be used for further subsequent forming steps without a renewed coating with a lubricant.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umformen und/oder Beschichten von strangförmigem metallischem Umformgut mit festen bis pastenartigen Schmierstof¬ fen unter Verwendung einer Druckkammer für den Schmierstoff derart zu gestalten, daß die Abdichtprobleme an der Druckkammer erheblich verringert und gleichzeitig ein oder mehrere technolo¬ gische Parameter im Umform- und Beschichtungsprozeß in Abhängig¬ keit vom jeweiligen Umformgut entscheidend verbessert werden können.The invention is based on the object of designing a method and a device for shaping and / or coating strand-like metallic material to be formed with solid to pasty lubricants using a pressure chamber for the lubricant in such a way that the sealing problems on the pressure chamber are considerably reduced and at the same time one or more technological parameters in the forming and coating process can be decisively improved depending on the particular material to be formed.
Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gel st.The object is achieved by the invention specified in the claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Umformen und/oder Be¬ schichten von strangförmigem metallischem Umformgut mit festen bis pastenartigen Schmierstoffen läuft das strangförmige metalli¬ sche Umformgut durch mindestens eine Einlaufdüse in eine Druck¬ kammer ein und verläßt diese durch mindestens eine Auslaufdüse, wird in die Druckkammer fester bis pastenartiger Schmierstoff eingebracht, wird auf den sich in der Druckkammer befindlichen festen bis pastenartigen Schmierstoff extern ein Druck aufge¬ bracht, wobei die angewandte Druck-Temperatur-Kombination immer außerhalb des Bereiches der Druck-Temperatur-Kombinationen für die Verflüssigung des eingesetzten Schmierstoffes liegt, und wird der Druck in der Druckkammer eingestellt und/oder geregelt.In the method according to the invention for the shaping and / or coating of strand-like metal shaping material with solid ones up to paste-like lubricants, the strand-like metallic material to be formed runs through at least one inlet nozzle into a pressure chamber and leaves it through at least one outlet nozzle externally a pressure is applied, the pressure-temperature combination used always being outside the range of the pressure-temperature combinations for the liquefaction of the lubricant used, and the pressure in the pressure chamber is set and / or regulated.
Vorteilhafterweise wird das Verfahren einmal oder mehrmals in einem mehrstufigen Umformprozeß eingesetzt.The method is advantageously used one or more times in a multi-stage forming process.
Weiterhin wird vorteilhafterweise unmittelbar nach einer Unter¬ brechung des Umformprozesses eine kurzzeitige Umkehr der zwi¬ schen Umformgut und Umformwerkzeug während des Umformprozesses vorhandenen Relativbewegung vorgenommen und/oder der auf den Schmierstoff aufgebrachte Druck abgesenkt.Furthermore, immediately after an interruption of the forming process, there is advantageously a brief reversal of the relative movement between the material to be formed and the forming tool during the forming process and / or the pressure applied to the lubricant is reduced.
Ebenfalls vorteilhafterweise wird ein mit einer Reaktionsschicht behaftetes Umformgut umgeformt, wobei die sich während des Umfor- mens vom Umformgut lösende Reaktionsschicht in den Schmierstoff auf dem Umformgut eingebettet und nachfolgend gemeinsam mit dem Schmierstoff entfernt wird. Vorteilhafterweise wird auch durch eine SchmierstoffZuführung Schmierstoff in die Druckkammer eingebracht und dabei in einem gegenüberliegend angebrachten SchmierstoffSpeicher Schmierstoff gespeichert. Dabei wird ein aufladbares Energiespeicherelement aufgeladen. Während des Nachladens der SchmierstoffZuführung wird das Energiespeicherelement entladen, wodurch der gespeicherte Schmierstoff in die Druckkammer gedrückt wird.Likewise advantageously, a material to be formed with a reaction layer is formed, the reaction layer detaching from the material to be formed being embedded in the lubricant on the material to be formed and subsequently removed together with the lubricant. Advantageously, lubricant is also introduced into the pressure chamber by means of a lubricant supply, and lubricant is stored in an opposite-lying lubricant store. A chargeable energy storage element is charged. During the reloading of the lubricant supply, the energy storage element is discharged, as a result of which the stored lubricant is pressed into the pressure chamber.
Weiterhin läuft vorteilhafterweise das strangförmige metallische Umformgut nach der Druckkammer durch eine anschließende hydrody¬ namische Druckdüse zur Beschichtung und Umformung oder durch eine anschließende Kammer zur BeSchichtung.Further advantageously, the strand-like metallic formable material running to the pressure chamber by a subsequent hydrody¬ namic pressure nozzle for coating and Umfo r mung or by a subsequent chamber for coating.
Und vorteilhaft ist es auch, daß das strangförmige metallische Umformgut durch mehrere nachgeschaltete hydrodynamische Druckdü¬ sen zur Beschichtung und Umformung oder mehrere nachgeschaltete Kammern zur Beschichtung läuft.It is also advantageous that the strand-like metal material to be formed runs through a plurality of downstream hydrodynamic pressure nozzles for coating and shaping or a number of downstream chambers for coating.
Es ist auch vorteilhaft, wenn er feste Schmierstoff als Pulver oder Formkörper, vorzugsweise als Preßling oder Pellet oder Granulat, in die Druckkammer eingebracht wird.It is also advantageous if solid lubricant is introduced into the pressure chamber as a powder or shaped body, preferably as a compact or pellet or granulate.
Auch vorteilhaft ist es, wenn das Umform-ut in der Druckkammer durch eine gelenkte Strömung des eingebrachten Schmierstoffes zentrisch geführt wird. Und weiterhin vorteilhaft ist es, wenn erwärmtes Umformgut der Druckkammer zugeführt wird.It is also advantageous if the forming tube is guided centrally in the pressure chamber by a directed flow of the lubricant introduced. It is also advantageous if heated material to be formed is fed to the pressure chamber.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn der Schmierstoff erwärmt und/oder gekühlt wird.It is also advantageous if the lubricant is heated and / or cooled.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Umformen und/oder Beschich¬ ten von strangförmigem metallischem Umformgut mit festen bis pastenartigen Schmierstoffen enthält eine Druckkammer mit minde¬ stens einer Einlaufdüse und mindestens einer Auslaufdüse, durch die das Umformgut läuft, mindestens eine Zuführung für festen bis pastenartigen Schmierstoff, unter Druck stehenden festen bis pastenartigen Schmierstoff in der Druckkammer, wobei der Druck extern aufgebracht ist und wobei die angewandte Druck-Temperatur- Kombination immer außerhalb des Bereiches der Druck-Temperatur- Kombinationen für die Verflüssigung des eingesetzten Schmierstof¬ fes liegt, und mindestens eine Apparatur zur Druckerzeugung, wobei durch diese Apparatur der Druck eingestellt und/oder gere¬ gelt wird oder durch mindestens eine weitere Apparatur zur Druck¬ einstellung und/oder Druckregelung.The device according to the invention for the forming and / or coating of strand-like metallic material to be formed with solid to paste-like lubricants contains a pressure chamber with at least one inlet nozzle and at least one outlet nozzle through which the material to be formed runs, at least one feed for solid to paste-like lubricant, underneath Pressurized solid to paste-like lubricant in the pressure chamber, the pressure being applied externally and the pressure-temperature combination used always outside the range of the pressure-temperature combinations for the liquefaction of the lubricant used, and at least one apparatus for Pressure generation, the pressure being set and / or regulated by this apparatus or by at least one further apparatus for pressure adjustment and / or pressure regulation.
Vorteilhafterweise ist im Falle der Umformung nur die Auslaufdüse als Ziehstein ausgebildet.In the case of forming, only the outlet nozzle is advantageously designed as a drawing die.
Weiterhin vorteilhafterweise sind zwei gegenüberliegende Schmier¬ stoffZuführungen angebracht, die festen bis pastenartigen Schmierstoff in die Druckkammer einbringen, wobei der feste Schmierstoff als Pulver oder Formkörper, vorzugsweise als Pre߬ linge oder Pellets oder Granulat verwendet ist.Further advantageously, two opposite lubricant feeds are attached, which introduce solid to paste-like lubricant into the pressure chamber, the fixed one Lubricant is used as a powder or shaped body, preferably as pressed parts or pellets or granules.
Ebenfalls vorteilhafterweise erfolgt die Druckerzeugung hydrau¬ lisch.The pressure is likewise advantageously generated hydraulically.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn ein Stromteiler den Schmier¬ stoffstrom vor Erreichen des metallischen Umformgutes in der Druckkammer teilt.It is also advantageous if a flow divider divides the lubricant flow in the pressure chamber before reaching the metal material to be formed.
Und ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn eine SchmierstoffZuführung und gegenüberliegend ein SchmierstoffSpeicher mit einem aufladba¬ ren Energiespeicherelement angebracht sind. Hierbei wird in den SchmierstoffSpeicher Schmierstoff gedrückt und dabei das Energie¬ speicherelement aufgeladen . Während des Nachladens der Schmier¬ stoffZuführung mit Schmierstoff wird das Energiesr>eicherelement entladen und dadurch der im SchmierstoffSpeicher gespeicherte Schmierstoff in die Druckkammer gedrückt.It is also advantageous if a lubricant supply and a lubricant storage device with a rechargeable energy storage element are arranged opposite. Here, lubricant is pressed into the lubricant storage device and the energy storage element is charged. During the reloading of the lubricant supply with lubricant, the energy-enriching element is discharged and the lubricant stored in the lubricant store is thereby pressed into the pressure chamber.
Es ist auch vorteilhaft, wenn die Auslaufdüse die Einlaufdüse einer nachgeschalteten hydrodynamischen Druckdüse zur Beschich¬ tung und Umformung oder einer nachgeschalteten Kammer zur Be¬ schichtung ist.It is also advantageous if the outlet nozzle is the inlet nozzle of a downstream hydrodynamic pressure nozzle for coating and shaping or a downstream chamber for coating.
Und auch vorteilhaft ist es, wenn mehrere nachgeschaltete hydro¬ dynamische Druckdüsen zur Beschichtung und Umformung oder mehrere nachgeschaltete Kammern zur Beschichtung vorhanden sind.And it is also advantageous if a plurality of downstream hydro-dynamic pressure nozzles for coating and forming or several downstream coating chambers are available.
Für die erfindungsgemäße Vorrichtung sind in vorteilhafter Weise Umformwerkzeuge mit einer Oberflächenhärte von lediglich < 60 HRC (Rockwell-Härte) anwendbar.Forming tools with a surface hardness of only <60 HRC (Rockwell hardness) can advantageously be used for the device according to the invention.
In die Druckkammer wird bevorzugt fester Schmierstoff einge¬ bracht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren bieten den großen Vorteil, daß nicht nur pulverförmiger Schmierstoff einsetzbar ist, sondern auch Schmierstoff als Form¬ körper, wie z.B. als Preßling, Pellet oder Granulat. Damit werden zahlreiche unten näher dargestellte Vorteile erreicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung funktioniert jedoch ebenfalls, wenn der eingebrachte Schmierstoff pastenartig, das heißt teigig oder breiig ist.Solid lubricant is preferably introduced into the pressure chamber. The device according to the invention and the method according to the invention offer the great advantage that not only powdered lubricant can be used, but also lubricant as shaped body, such as e.g. as a compact, pellet or granulate. This achieves many of the advantages outlined below. However, the device according to the invention also works if the introduced lubricant is pasty, ie pasty or mushy.
Der Schmierstoff steht unter einem eingestellten oder regelbaren Druck. Der Druck wird extern, also von außen, aufgebracht. Dazu ist mindestens eine Apparatur vorhanden, über die der Druck erzeugt und auch eingestellt und/oder geregelt werden kann. Es kann aber auch neben der Apparatur zur Druckerzeugung für die Druckeinstellung und/oder Druckregelung eine weitere Apparatur vorhanden sein.The lubricant is under a set or adjustable pressure. The pressure is applied externally. For this purpose, there is at least one apparatus by means of which the pressure can be generated and also adjusted and / or regulated. However, in addition to the apparatus for generating pressure for the pressure setting and / or pressure control, there may be another apparatus.
Die verwendete Kombination aus Druck und Temperatur muß sich dabei immer außerhalb des Bereichs der Druck-Temperatur-Kombina¬ tionen für die Verflüssigung des angewandten Schmierstoffes befinden. Unter dieser Voraussetzung wird sich also zu jeder Zeit des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufes nur fester bis pastenar¬ tiger Schmierstoff in der Druckkammer befinden.The combination of pressure and temperature used must always be outside the range of the pressure-temperature combinations for the liquefaction of the lubricant used are located. Under this condition, there will be only solid to paste-like lubricant in the pressure chamber at any time during the process sequence according to the invention.
Die Druckkammer enthält mindestens eine Einlauf- und eine Aus¬ laufdüse. Dabei können im Falle der Umformung des strangförmigen metallischen Umformgutes die Einlaufdüse oder die Auslaufdüse als Ziehstein ausgebildet sein oder auch beide Düsen. Die vorteilhaf¬ teste Variante besteht darin, daß die Auslaufdüse als Ziehstein ausgebildet ist.The pressure chamber contains at least one inlet and one outlet nozzle. In the case of forming the strand-like metal material to be formed, the inlet nozzle or the outlet nozzle can be designed as a drawing die or both nozzles. The most advantageous variant is that the outlet nozzle is designed as a drawing die.
Sofern die Vorrichtung nicht zur Umformung, sondern nur zum Be¬ schichten von strangförmigem metallischem Umformgut mit Schmier¬ stoff bestimmt ist, ist keine der Düsen als umformender Ziehstein ausgebildet.If the device is not intended for reshaping, but only for coating strand-like metallic material to be formed with lubricant, none of the nozzles is designed as a reshaping drawing die.
Die Druckkammer besitzt weiterhin mindestens eine Zuführung für den Schmierstoff. Durch diese SchmierstoffZuführung wird der durch die Beschichtung und/oder Umformung des strangförmigen metallischen Umformgutes entnommene Schmierstoff durch neuen Schmierstoff ersetzt. Dabei muß die SchmierstoffZuführung so ausgebildet sein, daß der eingestellte und/oder geregelte Druck, der auf den Schmierstoff in der Druckkammer wirkt, während eines Beschichtungs- und/oder Umformvorgangs möglichst konstant gehal¬ ten wird. Dies kann unter anderem erreicht werden, indem man vor¬ teilhafterweise zwei gegenüberliegende SchmierstoffZuführungen verwendet. Dadurch kann jeweils von einer SchmierstoffZuführung Schmierstoff in die Druckkammer eingebracht werden, während zur gleichen Zeit die andere Zuführung mit Schmierstoff aufgefüllt wird. Durch Abdichtung der jeweils sich füllenden SchmierstoffZu¬ führung gegen die Druckkammer kann ein gleichbleibender oder nur gering schwankender Druck in der Druckkammer aufrechterhalten werden.The pressure chamber also has at least one feed for the lubricant. This lubricant supply replaces the lubricant removed by coating and / or reshaping the strand-like metal material to be formed with new lubricant. The lubricant supply must be designed so that the set and / or regulated pressure, which acts on the lubricant in the pressure chamber, is kept as constant as possible during a coating and / or forming process. This can be achieved, inter alia, by advantageously supplying two opposite lubricant feeds used. As a result, lubricant can be introduced into the pressure chamber from one lubricant supply, while at the same time the other supply is filled with lubricant. By sealing the respectively filling lubricant supply against the pressure chamber, a constant or only slightly fluctuating pressure can be maintained in the pressure chamber.
Eine weitere Möglichkeit zur Schmierstoffeinleitung ohne wesent¬ lichen Druckabfall in der Druckkammer besteht darin, daß nur eine SchmierstoffZuführung und gegenüberliegend ein SchmierstoffSpei¬ cher mit einem aufladbaren Energiespeicherelement angebracht sind. Hierbei wird in den SchmierstoffSpeicher Schmierstoff gedrückt und dabei das Energiespeicherelement aufgeladen. Während des Nachladens der SchmierstoffZuführung mit Schmierstoff wird das Energiespeicherelement entladen und dabei der im Schmier¬ stoffSpeicher gespeicherte Schmierstoff in die Druckkammer ge¬ drückt.A further possibility for introducing lubricant without a substantial drop in pressure in the pressure chamber consists in that only one lubricant supply and on the opposite side a lubricant store with a chargeable energy storage element are attached. Here, lubricant is pressed into the lubricant storage device and the energy storage element is charged. During the reloading of the lubricant supply with lubricant, the energy storage element is discharged and the lubricant stored in the lubricant store is pressed into the pressure chamber.
Vorteilhaft ist es, wenn erfindungsgemäß in die Druckkammer zwi¬ schen SchmierstoffZuführungsöffnung und dem strangförmigen metal¬ lischen Umformgut ein Stromteiler einbaut ist. Durch diesen Stromteiler wird der Schmierstoffström vor Erreichen des strang¬ förmigen metallischen Umformgutes geteilt und somit eine einsei¬ tige Auslenkung des Umformgutes weitgehend vermieden.It is advantageous if, according to the invention, a flow divider is installed in the pressure chamber between the lubricant supply opening and the strand-like metallic material to be formed. By means of this flow divider, the lubricant flow is divided before reaching the strand-like metal material to be formed and thus largely avoiding one-sided deflection of the material to be formed.
Beim Durchlaufen des strangförmigen metallischen Umformgutes durch die Druckkammer und die Düsen bleibt der feste bis pasten¬ artige Schmierstoff auf der gesamten Oberfläche des Umformgutes haften. Diese Haftung ist so gut, daß z.B. bei zahlreichen Arten von Umformgut mehrere Umformstufen ohne weitere Zwischenbeschich- tung realisiert werden können oder weitere der nachfolgend ge¬ nannten Vorteile erreicht werden.When passing through the strand-like metal material to be formed the solid to paste-like lubricant adheres to the entire surface of the material to be formed through the pressure chamber and the nozzles. This liability is so good that, for example in the case of numerous types of material to be formed, several forming steps can be carried out without further intermediate coating, or further advantages mentioned below can be achieved.
Durch diese feste Haftung des Schmierstoffes auf dem Umformgut wird es auch möglich, daß unerwünschte Reaktionsschichten, wie z.B. Zunder, auf der Oberfläche des umzuformenden Gutes, die sich bekanntermaßen bei der Umformung lösen, in die Schmierstoff- Schicht auf dem Umformgut eingebettet werden und nachfolgend gemeinsam mit der SchmierstoffSchicht entfernt werden können.This firm adhesion of the lubricant to the material to be formed also makes it possible for undesirable reaction layers, such as e.g. Tinder, on the surface of the material to be formed, which is known to be released during the forming process, is embedded in the lubricant layer on the material to be formed and can subsequently be removed together with the lubricant layer.
Für den Fall einer produktionsbedingten Unterbrechung des Durch¬ laufs des Umformgutes durch die Druckkammer, was z.B. durch Drahtabriß oder durch andere bekannte Probleme im Produktionsab¬ lauf erfolgen kann, ist zur Lösung der bekanntermaßen entstehen¬ den Wiederanfahrproblematik erfindungsgemäß vorgesehen, das entweder eine kurzzeitige Umkehr der zwischen Umformgut und Umformwerkzeug während des Umformprozesses vorhandenen Relativbe¬ wegung und/oder eine Absenkung des auf den Schmierstoff in der Druckkammer erzeugten Druckes vorgenommen wird.In the event of a production-related interruption in the passage of the formed material through the pressure chamber, which e.g. by wire breakage or by other known problems in the production process, the solution to the known restart problems is provided according to the invention, either by briefly reversing the relative movement between the material to be formed and the forming tool during the forming process and / or by reducing the the lubricant pressure generated in the pressure chamber is made.
Weiterhin ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, erwärmtes Umformgut einzu- setzen. Ebenfalls können damit erwärmter und/oder gekühlter Schmierstoff eingesetzt werden. Dies bedeutet, daß sowohl erwärm¬ ter oder gekühlter Schmierstoff einsetzbar ist, oder in einem Teil der Vorrichtung, z.B. in der SchmierstoffZuführung, gekühl¬ ter Schmierstoff vorhanden ist und gleichzeitig in einem anderen Teil der Vorrichtung, z.B. in der Druckkammer, erwärmter Schmier¬ stoff vorhanden ist.Furthermore, with the method and the device according to the invention, it is possible to insert heated material to be formed put. Heated and / or cooled lubricant can also be used. This means that both heated or cooled lubricant can be used, or cooled lubricant is present in one part of the device, for example in the lubricant supply, and heated lubricant is present in another part of the device, for example in the pressure chamber is available.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung sind:Further advantages of the method according to the invention and the device according to the invention are:
Der am Ausgang der Einlaufdüse herrschende Druck wird aufgrund der geometrische Verhältnisse im Bereich der Einlaufdüse sowie infolge der Viskosität des Schmiermittels kontinuierlich bis auf Null bis zum Beginn der zylindrischen Führungslänge der Einlauf- düse abgebaut. Damit ist eine Umformung zur Abdichtung an dieser Stelle nicht zwingend erforderlich.The pressure prevailing at the outlet of the inlet nozzle is continuously reduced to zero until the beginning of the cylindrical guide length of the inlet nozzle due to the geometric conditions in the region of the inlet nozzle and due to the viscosity of the lubricant. This means that reshaping for sealing is not absolutely necessary at this point.
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Ein wesentlicher Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch darin zu sehen, daß der Vorrichtung nicht unbedingt ein mit Schmierstoff behaftetes Umformgut vorgelegt werden muß.An essential advantage of the method according to the invention is also to be seen in the fact that the device does not necessarily have to be presented with a lubricant-forming material.
Vorteilhaft ist auch, daß über die Steuerung des Drucks in der Druckkammer eine Steuerung der aufgebrachten SchmierstoffSchicht- dicke vorgenommen werden kann, und es sind größere Schichtdicken als beim Stand der Technik und dadurch größere Einzel- und Ge¬ samtumformgrade möglich. Außerdem wird gegenüber hydrodynamischen Druckdüsen die Anfahrphase extrem verkürzt, da sofort zu Beginn des Umformprozesses ausgezeichnete Schmierungsbedingungen erzielt werden.It is also advantageous that the applied lubricant layer thickness can be controlled by controlling the pressure in the pressure chamber, and larger layer thicknesses than in the prior art and thus greater degrees of individual and total deformation are possible. It also becomes hydrodynamic Pressure nozzles shorten the start-up phase extremely, because excellent lubrication conditions are achieved immediately at the beginning of the forming process.
Darüber hinaus erfolgt eine wesentliche Reduzierung des Schmier¬ stoffVerbrauchs, weil keine Verluste durch unkontrollierbaren Austritt und durch nicht mehr verwendbaren chemisch und physika¬ lisch veränderten Schmierstoff auftreten.In addition, there is a substantial reduction in lubricant consumption because there are no losses due to uncontrollable leakage and no longer usable chemically and physically modified lubricant.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Verwendung von Schmier¬ stoff-Formkörpern kann auf die nach dem Stand der Technik weit verbreitete Anwendung von pulverförmigen Schmierstoffen verzich¬ tet werden. Dadurch wird die bei der Herstellung, dem Transport und der Anwendung von Schmiermittelpulvern auftretende gesund- heits- und umweltschädigende Staubbelastung vermieden.The use of shaped lubricant bodies provided according to the invention means that the use of powdered lubricants, which is widespread according to the prior art, can be dispensed with. This avoids the health and environmentally harmful dust pollution that occurs during the manufacture, transport and use of lubricant powders.
Eine weiterer wesentlicher Vorteil tritt auch dadurch ein, daß auf Grund der ausgezeichneten erfindungsgemäßen Schmierungsbedin¬ gungen bei den meisten Umformaufgaben die vorherige aufwendige und umweltbelastende Aufbringung von Schmiermittelträgerschichten nicht notwendig ist. Damit verbunden ist der Wegfall von entspre¬ chenden, meist beheizten Oberflächenbehandlungsbädern, wodurch der Platzbedarfs in den Produktionsräumen sowie der Energie- und Rohstoffverbrauch wesentlich verringert werden.Another significant advantage arises from the fact that, owing to the excellent lubrication conditions according to the invention, most of the forming tasks do not require the previous, complex and environmentally harmful application of lubricant carrier layers. This is associated with the elimination of the corresponding, usually heated, surface treatment baths, as a result of which the space requirement in the production rooms and the energy and raw material consumption are substantially reduced.
Hervorzuheben ist auch, daß mit der Anwendung der Erfindung völlig neue Kombinationen der vorhandenen Anlagentechnik möglich werden, weil z.B. separate Schmierstoffbeschichtungseinheiten nicht mehr erforderlich sind, oder indem die technologischen Grenzen der einzelnen Anlagenstufen erweitert werden können, z.B. indem keine Rücksichtnahme mehr auf Schmierstoff-Trockenzeiten notwendig ist. Gleichzeitig ist eine größere Variabilität des Umformprozesses in Hinsicht auf eine gezielte Ausrichtung auf die nach dem Umformprozeß folgenden Verarbeitungsschritte erreichbar.It should also be emphasized that with the application of the invention Completely new combinations of the existing system technology are possible because, for example, separate lubricant coating units are no longer required, or because the technological limits of the individual system levels can be expanded, for example, by no longer considering lubricant drying times. At the same time, greater variability of the forming process can be achieved with regard to a targeted alignment with the processing steps following the forming process.
Die Spezifik des erfindungsgemäß eingesetzten Schmierstoffs eröffnet auch die Möglichkeit der Entwicklung neuartiger Schmier¬ stoffkombinationen.The specificity of the lubricant used according to the invention also opens up the possibility of developing novel lubricant combinations.
Auch eine bessere Lagerung des Schmierstoffes ist nunmehr mög¬ lich, weil der Schmierstoff als Formkörper nicht mehr so feuch¬ tigkeitsanfällig ist und einen geringeren Platzbedarf hat.Better storage of the lubricant is now also possible because the lubricant as a molded body is no longer so susceptible to moisture and requires less space.
Mit der Erfindung kann auch eine Beeinflussung der Erzeugnisqua¬ lität durch definierte Umformung, durch Erweiterung der Möglich¬ keiten der Technologie hinsichtlich der Parameter, wie z.B. hinsichtlich höherer Umformgrade, stabiler und konstanter Schmierbedingungen und größerer Ziehgeschwindigkeiten erreicht werden.The invention can also be used to influence the product quality by means of defined shaping, by expanding the possibilities of the technology with regard to the parameters, such as with regard to higher degrees of forming, stable and constant lubrication conditions and higher drawing speeds.
Realisierbar sind auch die gezielte Einstellung der Oberflächen¬ qualität des Umformgutes sowie eine bessere Ausnutzung der Werk- stoffplastizität aufgrund des verbesserten Spannungszustandes bei der Umformung.The targeted adjustment of the surface quality of the material to be formed as well as better utilization of the plasticity of the material due to the improved state of stress can also be realized the forming.
Nachfolgend ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen und zuge¬ hörigen Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments and associated drawings.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsge¬ mäßen Vorrichtung zum Beschichten eines Drahtes mit einem Festschmierstoffilm bei gleichzeitigem Umformen beim Austritt des Drahtes aus der Druckkammer.FIG. 1 shows a schematic representation of the device according to the invention for coating a wire with a film of solid lubricant with simultaneous shaping when the wire emerges from the pressure chamber.
Figur 2 zeigt den schematischen Aufbau der Druckkammer mit einem Stromteiler als Draufsicht von Fig. 1.FIG. 2 shows the schematic structure of the pressure chamber with a flow divider as a top view from FIG. 1.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemä¬ ßen Vorrichtung mit einer SchmierstoffZuführung und einem SchmierstoffSpeicher.Figure 3 shows a schematic representation of the inventive device with a lubricant supply and a lubricant storage.
WEGE ZUR AUSFUHRUNG DER ERFINDUNGWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION
Beispiel 1example 1
Die Hauptbestandteile der in diesem Beispiel beschriebenen und in den zugehörigen Figuren 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung sind:The main components of those described in this example and in The device according to the invention shown in the associated FIGS.
- eine Druckkammer 14,a pressure chamber 14,
- eine jeweils als Ziehstein ausgebildete Ein- und Auslaufdüse 20,-21- An inlet and outlet nozzle 20, -21 each designed as a drawing die
- eine Zuführung, bestehend aus Zuführschächten 15,-16 für Schmierstoff-Preßlinge 18 und Zuführungskanälen 8;9, die den Weitertransport der Schmierstoff-Preßlinge 18 von den Zuführschächten 15;16 in die Druckkammer 14 ermöglichen, unda feed consisting of feed shafts 15, 16 for lubricant compacts 18 and feed channels 8, 9, which enable the lubricant compacts 18 to be transported further from the feed shafts 15, 16 into the pressure chamber 14, and
- eine Apparatur zur Druckerzeugung, bestehend aus Hydrau¬ likzylindern 12;13 für die Druckerzeugung in der Druckkammer 14 mit Ventilen 2;5 und Druckstδßeln 10;11, einem zentralen Hydraulikaggregat 1, einer Druckmeßeinrichtung 17 und Hydrau¬ likzylindern 6;7 mit dazugehörigen Ventilen 3,-4 zur Ab- schieberung der Druckkammer 14.- An apparatus for generating pressure, consisting of hydraulic cylinders 12; 13 for generating pressure in the pressure chamber 14 with valves 2; 5 and tappets 10; 11, a central hydraulic unit 1, a pressure measuring device 17 and hydraulic cylinders 6; 7 with associated valves 3, -4 for pushing off the pressure chamber 14.
Mit dieser Vorrichtung wird ein unbeschichteter vorgezogener Stahldraht 19 der Qualität D9 beschichtet und umgeformt.With this device, an uncoated pre-drawn steel wire 19 of quality D9 is coated and shaped.
Zur Teilung des Schmierstoffstromes vor Erreichen des unbeschich¬ teten vorgezogenen Stahldrahtes 19 kann vorteilhafterweise ein Stromteiler 22 in der Druckkammer 14 eingebaut sein, wie dies Figur 2 verdeutlicht. PC17EP94/03740In order to divide the lubricant flow before reaching the uncoated pre-drawn steel wire 19, a flow divider 22 can advantageously be installed in the pressure chamber 14, as shown in FIG. 2. PC17EP94 / 03740
Die Ansteuerung der Ventile 2,-3,-4;5 erfolgt über eine mit dem zentralen Hydraulikaggregat 1 verbundene speicherprogrammierbare Steuerung.The valves 2, -3, -4; 5 are controlled by a programmable logic controller connected to the central hydraulic unit 1.
Als Festschmierstoff wird ein Schmierstoff auf Natriumstearat- Basis eingesetzt.A lubricant based on sodium stearate is used as the solid lubricant.
Der unbeschichtete vorgezogene Stahldraht 19 gelangt durch die Einlaufdüse 20 in die Druckkammer 14. In diesem Falle besteht die Einlaufdüse 20 aus einem Ziehstein, dessen Innendurchmesser 0,04 mm größer ist als der Außendurchmesser des unbeschichteten vorge¬ zogenen Stahldrahtes 19.The uncoated drawn steel wire 19 passes through the inlet nozzle 20 into the pressure chamber 14. In this case, the inlet nozzle 20 consists of a drawing die, the inside diameter of which is 0.04 mm larger than the outside diameter of the uncoated drawn steel wire 19.
Beim Verlassen der Druckkammer 14 passiert der nunmehr beschich¬ tete Stahldraht 19 die Auslaufdüse 21, die in diesem Falle aus einem Ziehstein besteht, der den beschichteten Stahldraht 19 mit einer Querschnittsabnahme von 30 % umformt.When leaving the pressure chamber 14, the now coated steel wire 19 passes through the outlet nozzle 21, which in this case consists of a drawing die which forms the coated steel wire 19 with a cross-sectional decrease of 30%.
Die Schmierstoff-Einleitung in die Druckkammer 14 erfolgt folgen¬ dermaßen.The lubricant is introduced into the pressure chamber 14 as follows.
Zuerst wird mit Hilfe des Hydraulikzylinders 13 und des mit ihm verbundenen Druckstößels 11 der aus dem Zuführschacht 16 in den Zuführungskanal 9 gelangte und mit einer Kraft von 100 kN darin weiter verdichtete Schmierstoff-Preßling 18 in die Druckkammer 14 eingeleitet. Während dieses Vorganges ist die Druckkammer 14 gegenüber dem Zuführungskanal 8 mit Hilfe des Hydraulikzylinders 6 verschlos¬ sen.First, with the aid of the hydraulic cylinder 13 and the pressure tappet 11 connected to it, the lubricant compact 18 which has come from the feed shaft 16 into the feed channel 9 and is further compressed therein with a force of 100 kN is introduced into the pressure chamber 14. During this process, the pressure chamber 14 is closed off from the supply channel 8 with the aid of the hydraulic cylinder 6.
Gleichzeitig bewegt sich der mit dem Hydraulikzylinder 12 verbun¬ dene Druckstößel 10 nach hinten. Durch die damit freigegebene Öffnung im Zuführungskanal 8 fällt der nächste Schmierstoff- Preßling 18 aus dem Zuführkanal 15 in den Zuführungskanal 8 und wird durch den sich nach Erreichen der hinteren Endlage wieder in Richtung Druckkammer 14 bewegende Druckstößel 10 in dem durch den Hydraulikzylinder 6 geschlossenen Zuführungskanal 8 befördert und darin mit einer Kraft von 100 kN weiter verdichtet.At the same time, the pressure tappet 10 connected to the hydraulic cylinder 12 moves to the rear. Through the opening thus opened in the feed channel 8, the next lubricant compact 18 falls out of the feed channel 15 into the feed channel 8 and, after reaching the rear end position again in the direction of the pressure chamber 14, the pressure plunger 10 in the feed channel 8 closed by the hydraulic cylinder 6 transported and further compressed with a force of 100 kN.
Hat der Druckstößel 11 seine vordere Endlage erreicht, unter¬ bricht der Hydraulikzylinder 7 die Verbindung zwischen der Druck¬ kammer 14 und dem Zuführungskanal 9, während gleichzeitig der Hy¬ draulikzylinder 6 die Verbindung zwischen Druckkammer 14 und Zuführungskanal 8 wieder freigibt, so daß der verdichtete Schmierstoff-Preßling 18 in die Druckkammer 14 eingeleitet werden kann.When the pressure tappet 11 has reached its front end position, the hydraulic cylinder 7 interrupts the connection between the pressure chamber 14 and the supply channel 9, while at the same time the hydraulic cylinder 6 releases the connection between the pressure chamber 14 and the supply channel 8, so that the compressed one Lubricant compact 18 can be introduced into the pressure chamber 14.
Jetzt fährt der Druckstößel 11 in seine hintere Endlage, wobei der Vorgang des Nachladens erneut beginnt.The plunger 11 now moves to its rear end position, the process of reloading starting again.
Der sich mit einer Geschwindigkeit von 1,5 m/s durch die Druck¬ kammer 14 bewegende Stahldraht 19 wird durch den bei 40 °C unter einem Druck von 150 MPa stehenden Schmierstoff mit einem homoge¬ nen, dünnen und festhaftenden Festschmierstoffilm beschichtet.The steel wire 19 moving through the pressure chamber 14 at a speed of 1.5 m / s is covered by the at 40 ° C. lubricant at a pressure of 150 MPa coated with a homogeneous, thin and firmly adhering solid lubricant film.
Dieser Film ermöglicht die Umformung des Stahldrahtes 19 in der als Ziehstein ausgebildeten Auslaufdüse 25, und er wird gleich¬ zeitig so fest aufgeprägt, daß es möglich ist, den Stahldraht 19 ohne zusätzlichen Schmierstoff weiteren Umformungen zu unterzie¬ hen.This film enables the steel wire 19 to be shaped in the outlet nozzle 25, which is designed as a drawing die, and it is simultaneously stamped so firmly that it is possible to subject the steel wire 19 to further forming without additional lubricant.
Das wechselseitige Nachladen der Druckkammer 14 mit verpreßtem Schmierstoff geschieht während des gesamten Umformprozesses.The mutual reloading of the pressure chamber 14 with compressed lubricant takes place during the entire forming process.
Mit Hilfe einer mit dem zentralen Hydraulikaggregat 1 verbundenen speicherprogrammierbaren Steuerung und der Druckmeßeinrichtung 17 wird der Druck des Schmierstoffes in der Druckkammer 14 bei 150 MPa konstant gehalten.With the aid of a programmable logic controller connected to the central hydraulic unit 1 and the pressure measuring device 17, the pressure of the lubricant in the pressure chamber 14 is kept constant at 150 MPa.
Beispiel 2Example 2
In Beispiel 2 ist der beste Weg zur Ausführung der Erf indung angegeben .Example 2 shows the best way to carry out the invention.
Die Hauptbestandteile der in diesem Beispiel beschriebenen und in den zugehörigen Figuren 2 und 3 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung sind : - die Druckkammer 14,The main components of the device according to the invention described in this example and shown in the associated FIGS. 2 and 3 are: the pressure chamber 14,
- die jeweils als Ziehstein ausgebildete Ein- und Auslaufdüse 20;21- The inlet and outlet nozzle 20; 21, each designed as a drawing die
- eine SchmierstoffZuführung, bestehend aus einem Pulverschacht 27 für ein Schmierstoff-Pulver 28 und dem Zuführungskanal 9, der den Weitertransport des Schmierstoffpulvers 28 in die Druckkammer 14 ermöglicht und aus einem Schmierstoffspeicher 29 mit einem aufladbaren Energiespeicherelement 30- A lubricant supply, consisting of a powder chute 27 for a lubricant powder 28 and the feed channel 9, which enables the lubricant powder 28 to be transported further into the pressure chamber 14, and a lubricant reservoir 29 with a rechargeable energy storage element 30
- eine elektrische Heizung 25, die zur Erwärmung des Schmier¬ stoff-Pulvers während des Verpressens und des Transports im Zuführungskanal 9 dient, undan electric heater 25, which serves to heat the lubricant powder during the pressing and transport in the feed channel 9, and
- eine Apparatur zur Druckerzeugung, bestehend aus dem Hydrau¬ likzylinder 13 für die Druckerzeugung in der Druckkammer 14 mit dem Ventil 5 und dem Druckstδßel 11, dem zentralen Hydraulikaggregat 1, einem Rückschlagventil 24 zur Abschiebe- rung der Druckkammer 14 während des Nachladens des Zuführungs— kanals 9, dem Hydraulikzylinder 23 mit dem dazugehörigen Ventil 2 und aus dem SchmierstoffSpeicher 29 mit dem aufladbaren Ener¬ giespeicherelement 30- An apparatus for generating pressure, consisting of the hydraulic cylinder 13 for generating pressure in the pressure chamber 14 with the valve 5 and the pressure ram 11, the central hydraulic unit 1, a check valve 24 for pushing off the pressure chamber 14 during the reloading of the feed— channel 9, the hydraulic cylinder 23 with the associated valve 2 and from the lubricant reservoir 29 with the rechargeable energy storage element 30
Mit dieser Vorrichtung wird vorgezogener und mit einem aus der vorherigen Umformung resultierender Schmierstoffrestfilm versehe¬ ner Edelstahldraht 19 nachbeschichtet und umgeformt.With this device, stainless steel wire 19, which is pre-coated and provided with a residual lubricant film resulting from the previous shaping, is re-coated and shaped.
Zur Teilung des SchmierstoffStromes vor Erreichen des Edelstahl¬ drahtes 19 kann vorteilhafterweise ein Stromteiler 22 in der Druckkammer 14 eingebaut sein, wie dies Figur 2 zeigt.To divide the lubricant flow before reaching the stainless steel wire 19, a current divider 22 can advantageously be used in the Pressure chamber 14 may be installed, as shown in Figure 2.
Die Ansteuerung der Ventile 2 und 5 erfolgt über eine mit dem zentralen Hydraulikaggregat 1 verbundene speicherprogrammierbare Steuerung.The valves 2 and 5 are activated via a programmable logic controller connected to the central hydraulic unit 1.
Als Festschmierstoff wird ein Schmierstofftnαlver auf Calciumstea- rat-Basis eingesetzt.A calcium stearate-based lubricant is used as the solid lubricant.
Der Edelstahldraht 19 gelangt durch die Einlaufdüse 20 in dieThe stainless steel wire 19 passes through the inlet nozzle 20 into the
Druckkammer 14. In diesem Falle besteht die Einlaufdüse 20 aus einem Ziehstein, dessen Innendurchmesser 0,02 mm größer ist als der Außendurchmesser des Edelstahldrahtes 19.Pressure chamber 14. In this case, the inlet nozzle 20 consists of a drawing die, the inside diameter of which is 0.02 mm larger than the outside diameter of the stainless steel wire 19.
Beim Verlassen der Druckkammer 14 passiert der nunmehr erneut be¬ schichtete Edelstahldraht 19 die Auslaufdüse 21, die in diesem Falle aus einem Ziehstein besteht, der den beschichteten Edel¬ stahldraht 19 mit einer Querschnittsabnahme von 22 % umformt.When leaving the pressure chamber 14, the now re-coated stainless steel wire 19 passes through the outlet nozzle 21, which in this case consists of a drawing die which reshapes the coated stainless steel wire 19 with a cross-sectional decrease of 22%.
Die Schmierstoff-Einleitung in die Druckkammer 14 erfolgt folgen¬ dermaßen.The lubricant is introduced into the pressure chamber 14 as follows.
Zuerst wird mit Hilfe des Hydraulikzylinders -3 und des mit ihm verbundenen Druckstδßels 11 das aus dem Pulverschacht 27 in den Zuführungskanal 9 gelangte und mit einer Kraft von 110 kN dort verdichtete Schmierstoffpulver 28 in die Druckkammer 14 eingelei¬ tet. Zur Erleichterung der Verdichtung des Schmierstoffpulvers 28 und des Transports im Zuführungskanal 9 wird das sich im Zuführungs- kanal 9 befindliche Schmierstoff-Pulver 28 mit Hilfe einer elek¬ trischen Heizung 25 auf eine Temperatur von 60 °C erwärmt.First, with the aid of the hydraulic cylinder -3 and the pressure plunger 11 connected to it, the lubricant powder 28 which has come from the powder chute 27 into the feed channel 9 and is compressed there with a force of 110 kN is introduced into the pressure chamber 14. In order to facilitate the compression of the lubricant powder 28 and the transport in the feed channel 9, the lubricant powder 28 located in the feed channel 9 is heated to a temperature of 60 ° C. with the aid of an electrical heater 25.
Während der Einleitung des verdichteten Schmierstoffpulvers 28 aus dem Zuführungskanal 9 in die Druckkammer 14 ist die Druck¬ kammer 14 gegenüber dem SchmierstoffSpeicher 29 geöffnet, so daß ein Teil des in der Druckkammer 14 befindlichen Schmierstoffes in den SchmierstoffSpeicher 29 eintritt und das mit dem Hydraulikzy¬ linder 23 aufladbare Energiespeicherelement 30 gegen den im Hy¬ draulikzylinder 23 anliegenden Öldruck verschiebt. Damit wird das Energiespeicherelement 30 aufgeladen.During the introduction of the compressed lubricant powder 28 from the feed channel 9 into the pressure chamber 14, the pressure chamber 14 is opened with respect to the lubricant reservoir 29, so that part of the lubricant in the pressure chamber 14 enters the lubricant reservoir 29 and that with the hydraulic cylinder 23 rechargeable energy storage element 30 moves against the oil pressure present in the hydraulic cylinder 23. The energy storage element 30 is thus charged.
Hat der Druckstößel 11 seine vordere Endlage erreicht, unter¬ bricht das Rückschlagventil 24 die Verbindung zwischen der Druck¬ kammer 14 und dem Zuführungskanal 9. In diesem Moment wird aus dem gegenüber der Druckkammer 14 offenen SchmierstoffSpeicher 29 der dort gespeicherte Schmierstoff in die Druckkammer 14 einge¬ leitet indem sich das Energiespeicherelement 30 entlädt.When the pressure plunger 11 has reached its front end position, the check valve 24 interrupts the connection between the pressure chamber 14 and the feed channel 9. At this moment, the lubricant stored there with respect to the pressure chamber 14, the lubricant stored there is introduced into the pressure chamber 14 ¬ conducts by discharging the energy storage element 30.
Jetzt fährt der Druckstößel 11 in seine hintere Endlage, wobei der Vorgang des Nachladens erneut beginnt.The plunger 11 now moves to its rear end position, the process of reloading starting again.
Der Füllstandssensor 26 überwacht den Vorrat an Schmierstoffpul- ver 28 im Pulverschacht 27. Der sich mit einer Geschwindigkeit von 2,0 m/s durch die Druck¬ kammer 14 bewegende Edelstahldraht 19 wird durch den bei 60 °C unter einem Druck von 135 MPa stehenden Schmierstoff mit einem homogenen, dünnen und festhaftenden Festschmierstoffilm nachbe¬ schichtet.The fill level sensor 26 monitors the supply of lubricant powder 28 in the powder chute 27. The stainless steel wire 19 moving through the pressure chamber 14 at a speed of 2.0 m / s is coated with a homogeneous, thin and firmly adhering solid lubricant film by the lubricant, which is under a pressure of 135 MPa at 60 ° C.
Dieser Film ermöglicht die Umformung des Jdelstahldrahtes 19 in der als Ziehstein ausgebildeten Auslaufdüse 25. Darin wird der Schmierstoffilm gleichzeitig so fest aufgeprägt, daß es möglich ist, den Edelstahldraht 19 ohne zusätzliche Schmierstoffbeschich¬ tung weiteren Umformungen zu unterziehen.This film enables the stainless steel wire 19 to be shaped in the outlet nozzle 25, which is designed as a drawing die. At the same time, the lubricant film is stamped so firmly that it is possible to subject the stainless steel wire 19 to further forming without additional lubricant coating.
Das wechselseitige Nachladen der Druckkammer 14 mit verpreßtem Schmierstoff geschieht während des gesamten Umformprozesses.The mutual reloading of the pressure chamber 14 with compressed lubricant takes place during the entire forming process.
Mit Hilfe einer mit dem zentralen Hydraulikaggregat 1 verbundenen speicherprogrammierbaren Steuerung und der Druckmeßeinrichtung 17 wird der Druck des Schmierstoffes in der Druckkammer 14 bei 135 MPa konstant gehalten. With the help of a programmable logic controller connected to the central hydraulic unit 1 and the pressure measuring device 17, the pressure of the lubricant in the pressure chamber 14 is kept constant at 135 MPa.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Verfahren zum Umformen und/oder Beschichten von strangförmigem metallischem Umformgut mit festen bis pastenartigen Schmierstof¬ fen, bei dem das strangförmige metallische Umformgut (19) durch mindestens eine Einlaufdüse (20) in eine Druckkammer (14) läuft und diese durch mindestens eine Auslaufdüse (21) verläßt, in die Druckkammer (14) fester bis pastenartiger Schmierstoff (18;28) eingebracht wird, auf den sich in der Druckkammer (14) befindli¬ che feste bis pastenartige Schmierstoff (18;28) extern ein Druck aufgebracht wird, wobei die angewandte Druck-Temperatur-Kombina¬ tion immer außerhalb des Bereiches der Druck-Temperatur-Kombina¬ tionen für die Verflüssigung des eingesetzten Schmierstoffes (18;28) liegt, und der Druck in der Druckkammer (14) eingestellt und/oder geregelt wird.1. A method for forming and / or coating strand-like metallic material to be formed with solid to paste-like lubricants, in which the strand-like metallic material to be formed (19) runs through at least one inlet nozzle (20) into a pressure chamber (14) and through at least one outlet nozzle (21) leaves, solid to paste-like lubricant (18; 28) is introduced into the pressure chamber (14), to which pressure from the solid to paste-like lubricant (18; 28) located in the pressure chamber (14) is externally applied, the pressure-temperature combination used always outside the range of the pressure-temperature combinations for the liquefaction of the lubricant (18; 28) used, and the pressure in the pressure chamber (14) is set and / or regulated .
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Verfahren einmal oder mehrmals in einem mehrstufigen Umformprozeß eingesetzt wird.2. The method of claim 1, wherein the method is used one or more times in a multi-stage forming process.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem unmittelbar nach der Unterbrechung des Umformprozesses eine kurzzeitige Umkehr der zwischen Umformgut (19) und Umformwerkzeug (20;21) während des Umformprozesses vorhandenen Relativbewegung vorgenommen wird und/oder der auf den Schmierstoff (18;28) aufgebrachte Druck abgesenkt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, in which immediately after the interruption of the forming process, there is a brief reversal of the relative movement between the material to be formed (19) and the forming tool (20; 21) during the forming process and / or the lubricant (18; 28) applied pressure is reduced.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein mit einer Reaktions¬ schicht behaftetes Umformgut (19) umgeformt wird, wobei die sich während des Umformens vom Umformgut (19) lösendes Reaktions- schicht in den Schmierstoff auf dem Umformgut eingebettet und nachfolgend gemeinsam mit dem Schmierstoff entfernt wird.4. The method according to claim 1, in which a material to be formed with a reaction layer (19) is formed, the reaction layer detaching from the material to be formed (19) during the forming process being embedded in the lubricant on the material to be formed and subsequently together with the Lubricant is removed.
5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem durch eine SchmierstoffZu¬ führung (9) Schmierstoff (18;28) in die Druckkammer (14) einge¬ bracht wird und dabei in einem gegenüberliegend angebrachten SchmierstoffSpeicher (29) Schmierstoff gespeichert wird, wobei dadurch ein aufladbares Energiespeicherelement (30) aufgeladen wird, und während des Nachladens der SchmierstoffZuführung (9) das Energiespeicherelement (30) entladen wird, wodurch c ge¬ speicherte Schmierstoff in die Druckkammer (14) gedrückt wird.5. The method according to claim 1, in which lubricant (18; 28) is introduced into the pressure chamber (14) through a lubricant supply (9) and thereby lubricant is stored in an oppositely arranged lubricant storage means (29), thereby causing a rechargeable energy storage element (30) is charged, and the energy storage element (30) is discharged during the reloading of the lubricant supply (9), whereby c stored lubricant is pressed into the pressure chamber (14).
6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das strangförmige metalli¬ sche Umformgut (19) nach der Druckkamr (14) durch eine an¬ schließende hydrodynamische Druckdüse zur deschichtung und Umfor¬ mung oder durch eine anschließende Kammer zur Beschichtung läuft.6. The method according to claim 1, wherein the strand-shaped metallic forming material (19) after the pressure chamber (14) runs through a subsequent hydrodynamic pressure nozzle for de-coating and shaping or through a subsequent chamber for coating.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 6, bei der das strangförmige metallische Umformgut (19) durch mehrere nachgeschaltete hydrody¬ namische Druckdüsen zur Beschichtung und Umformung oder mehrere nachgeschaltete Kammern zur Beschichtung läuft.7. The method according to claim 1 and 6, wherein the strand-shaped metal material (19) runs through a plurality of downstream hydrodynamic pressure nozzles for coating and forming or a plurality of downstream chambers for coating.
8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der feste Schmierstoff (18;28) als Pulver oder Formkörper, vorzugsweise als Preßling oder Pellet oder Granulat, in die Druckkammer (14) eingebracht wird.8. The method according to claim 1, wherein the solid lubricant (18; 28) as a powder or molded body, preferably as a compact or pellet or granulate, is introduced into the pressure chamber (14).
9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Umformgut in der Druck¬ kammer (14) durch eine gelenkte Strömung des eingebrachten Schmierstoffes (18;28) zentrisch geführt wird.9. The method according to claim 1, wherein the material to be formed in the pressure chamber (14) is guided centrally by a directed flow of the introduced lubricant (18; 28).
10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem erwärmtes Umformgut (19) der Druckkammer (14) zugeführt wird.10. The method according to claim 1, in which heated material to be formed (19) is supplied to the pressure chamber (14).
11. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schmierstoff (18;28) erwärmt und/oder gekühlt wird.11. The method according to claim 1, wherein the lubricant (18; 28) is heated and / or cooled.
12. Vorrichtung zum Umformen und/oder Beschichten von strangför¬ migem metallischem Umformgut (19) mit festen bis pastenartigen Schmierstoffen (18;28) enthaltend eine Druckkammer (14) mit mindestens einer Einlaufdüse (20) und mindestens einer Auslaufdü¬ se (21) , durch die das Umformgut (19) läuft, mindestens eine Zuführung (8; 9) für festen bis pastenartigen Schmierstoff (18;28) , unter Druck stehenden festen bis pastenartigen Schmier¬ stoff (18;28) in der Druckkammer (14), wobei der Druck extern aufgebracht ist und wobei die angewandte Druck-Temperatur-Kombi¬ nation immer außerhalb des Bereiches der Druck-Temperatur-Kombi¬ nationen für die Verflüssigung des eingesetzten Schmierstoffes liegt, und mindestens eine Apparatur zur Druckerzeugung (1) , wobei durch diese Apparatur (l) der Druck eingestellt und/oder geregelt wird oder durch mindestens eine weitere Apparatur zur Druckeinstellung und/oder Druckregelung.12. Device for shaping and / or coating strand-shaped metallic material (19) with solid to pasty lubricants (18; 28) containing a pressure chamber (14) with at least one inlet nozzle (20) and at least one outlet nozzle (21) through which the material to be formed (19) runs, at least one feed (8; 9) for solid to paste-like lubricant (18; 28), pressurized solid to paste-like lubricant (18; 28) in the pressure chamber (14), wherein the pressure is applied externally and the pressure-temperature combination used is always outside the range of the pressure-temperature combinations for the liquefaction of the lubricant used, and at least one apparatus for generating pressure (1), with this Apparatus (l) the pressure is adjusted and / or is regulated or by at least one other apparatus for pressure adjustment and / or pressure control.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der im Falle der Umformung nur die Auslaufdüse (21) als Ziehstein ausgebildet ist.13. The apparatus of claim 12, in which in the case of forming only the outlet nozzle (21) is designed as a drawing die.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der zwei gegenüberliegende SchmierstoffZuführungen (8,-9) angebracht sind, die festen bis pastenartigen Schmierstoff (18;28) in die Druckkammer (14) ein¬ bringen, wobei der feste Schmierstoff als Pulver oder Formkörper, vorzugsweise als Preßlinge oder Pellets oder Granulat verwendet ist.14. The device according to claim 12, in which two opposite lubricant feeds (8, -9) are attached, which bring solid to paste-like lubricant (18; 28) into the pressure chamber (14), the solid lubricant as a powder or shaped body, is preferably used as compacts or pellets or granules.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Druckerzeugung hy¬ draulisch erfolgt.15. The apparatus of claim 12, wherein the pressure is generated hy draulically.
16. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der ein Stromtei. r (22) den Schmierstoffström vor Erreichen des metallischen Umfcrmgutes (19) in der Druckkammer (14) teilt.16. The apparatus of claim 12, wherein a Stromtei. r (22) divides the lubricant flow before reaching the metallic material (19) in the pressure chamber (14).
17. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der eine SchmierstoffZufüh¬ rung (9) und gegenüberliegend ein SchmierstoffSpeicher (29) mit einem aufladbaren Energiespeicherelement (30) angebracht sind, wobei der SchmierstoffSpeicher (29) Schmiermittel speichert und dabei das Energiespeicherelement (30) auflädt und beim Nachladen von Schmierstoff in der SchmierstoffZuführung (9) die Entladung des Energiespeicherelementes (30) den gespeicherten Schmierstoff in die Druckkammer (14) drückt.17. The apparatus of claim 12, wherein a lubricant supply (9) and opposite a lubricant storage (29) with a chargeable energy storage element (30) are attached, the lubricant storage (29) storing lubricant and thereby charging the energy storage element (30) and when reloading lubricant in the lubricant supply (9), the discharge of the energy storage element (30) the stored lubricant presses into the pressure chamber (14).
18. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Auslaufdüse (21) die Einlaufdüse einer nachgeschalteten hydrodynamischen Druckdü¬ se zur Beschichtung und Umformung oder einer nachgeschalteten Kammer zur Beschichtung ist.18. The apparatus of claim 12, wherein the outlet nozzle (21) is the inlet nozzle of a downstream hydrodynamic Druckdü¬ se for coating and forming or a downstream chamber for coating.
19. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 18, bei der mehrere nachge¬ schaltete hydrodynamische Druckdüsen zur Beschichtung und Umfor¬ mung oder mehrere nachgeschaltete Kammern zur Beschichtung vor¬ handen sind.19. The apparatus of claim 12 and 18, in which a plurality of downstream hydrodynamic pressure nozzles for coating and forming or a plurality of downstream chambers for coating are present.
20. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der Umformwerkzeuge mit einer Oberflächenhärte von < 60 HRC anwendbar sind. 20. The apparatus of claim 11, are applicable to the forming tools with a surface hardness of <60 HRC.
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