WO1999054066A1 - Verfahren und vorrichtung zum beschichten und umformen von strangförmigem metallischem umformgut mittels ziehen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum beschichten und umformen von strangförmigem metallischem umformgut mittels ziehen Download PDF

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WO1999054066A1
WO1999054066A1 PCT/EP1999/002750 EP9902750W WO9954066A1 WO 1999054066 A1 WO1999054066 A1 WO 1999054066A1 EP 9902750 W EP9902750 W EP 9902750W WO 9954066 A1 WO9954066 A1 WO 9954066A1
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lubricant
pressure
chamber
low
solid
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PCT/EP1999/002750
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Harri Weinhold
Armin HÜBNER
Bernhard Kurze
Gerd Zschorn
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Ecoform Umformtechnik Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B21C9/00—Cooling, heating or lubricating drawing material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B21C3/00—Profiling tools for metal drawing; Combinations of dies and mandrels
    • B21C3/02—Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof
    • B21C3/12—Die holders; Rotating dies
    • B21C3/14—Die holders combined with devices for guiding the drawing material or combined with devices for cooling heating, or lubricating

Definitions

  • the invention relates to the field of metallurgy and relates to a method and an apparatus for coating and shaping strand-shaped metal material to be shaped by drawing using lubricants in the solid to liquid state.
  • 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.
  • a method and a device for applying solid or semi-solid lubricants for the cold forming of metallic materials are known, in which the material to be formed is introduced into a closed chamber in which a lubricant liquefied under the action of pressure and / or temperature is located (DD 147 209 ).
  • the chamber is designed as a heatable pressure chamber and is connected to a feed and pressure generating device for the lubricant.
  • the pressure chamber has an inlet and an outlet nozzle for the passage of the material to be coated.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) has a low viscosity.
  • the range of variation is narrowed with regard to the layer thickness, 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 very thin lubricant layers that can be achieved between the two friction partners forming tool / material.
  • the sealing of the inlet nozzle and the outlet nozzle is problematic, also due to the low viscosity of the lubricant.
  • a lubricant pressure is generated hydrostatically.
  • 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.
  • a further drawing die is used as a sealing nozzle on the upstream side of the pressure chamber for sealing (J. Schiermeyer, thesis TU Clausthal 1979; US 3,413,832). This construction of the device is intended to generate hydrodynamic lubrication conditions in the main drawing nozzle.
  • Difficulties in this prior art are the sealing of the pressure chamber by the sealing nozzle, since in the case of the realization of smaller changes in shape, additional lubrication has to be carried out.
  • 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.
  • Another way of introducing the lubricant at high pressure into the forming zone of the drawing die is to precede the drawing die with a more or less long run-off part, which can either be a pipe, a profiled funnel or a drawing die (L. Gogecki, T. Prajsnar Wire
  • the inside diameter of the inlet part is slightly larger than the diameter of the incoming wire.
  • Such devices are referred to as hydrodynamic pressure nozzles.
  • the increased lubricant pressure is generated automatically by the moving and lubricant-transporting wire (hydrodynamic pressure build-up). This creates very high lubricant pressures of around 300 MPa. This procedure has the disadvantage that, due to the high pressures, the lubricant is pressed out of the tools in an uncontrolled manner and damage or even destruction of the tools often occurs.
  • a method and a device for forming and / or coating strand-shaped material to be formed are also already known, in which a pressure chamber is used which has an inlet nozzle and an outlet nozzle for the material to be formed and a special feed for solid to paste-like lubricant (WO 96 / 14946).
  • a very high pressure in the range of several 100 MPa is applied externally to the lubricant in the pressure chamber with the aid of a special apparatus, whereby a combination of the lubricant pressure and the lubricant temperature is to be used, in which a liquefaction of the solid to in the pressure chamber pasty lubricant is avoided.
  • a disadvantage of this procedure is that the external generation of the high lubricant pressure is associated with a very high outlay on equipment, and that, on the other hand, lubricant also frequently escapes from the run-off nozzle in an uncontrolled manner against the direction of drawing, particularly when the lubricant changes to the paste-like state .
  • the leakage of the lubricant is particularly the case when pulling wire rod, which is often out of round, and / or when the device is operating in the area of high lubricant pressures.
  • the invention has for its object to develop a method and a device for coating and forming strand-shaped metal material by drawing, with which a high-performance forming is possible with significantly reduced outlay on equipment, while at the same time eliminating the sealing problems and one or more technological parameters in the Forming and coating process should be further improved depending on the particular material to be formed.
  • This object is achieved according to the invention with a method for coating and shaping strand-like metallic material to be formed by drawing using lubricants in the solid to liquid state, in that the material to be formed is formed by means of a double-chamber arrangement consisting of a low-pressure lubricant chamber and a high-pressure lubricant chamber connected to it. coated with lubricant and formed using working dies at the chamber outlets.
  • the low-pressure lubricant chamber is filled with solid to paste-like lubricant by means of an external lubricant supply, and a low pressure is applied to the lubricant in the low-pressure lubricant chamber by means of this lubricant supply.
  • a high-pressure lubricant is generated in the high-pressure lubricant chamber by means of the material to be poured into this chamber, coated with solid to liquid lubricant.
  • a lubricant pressure-lubricant temperature combination is set in the high-pressure lubricant chamber such that the lubricant is present in the solid to liquid state there.
  • the lubricant pressure m in the lubricant high-pressure chamber is changed by changing the forming
  • Process parameters influenced how
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) in particular by changing the lubricant pressure and the lubricant temperature in the low-pressure lubricant chamber, the drawing speed, the drawing geometry and the degree of deformation.
  • the thickness of the lubricant film on the formed material to be formed is measured and / or the lubricant pressure is measured in at least one of the pressure chambers.
  • the measured values obtained are used to control or regulate the drawing speed, the lubricant pressure and / or the lubricant temperature.
  • the lubricant low-pressure chamber is expediently filled with lubricant with the aid of an extruder and / or a gear pump and via only a single feed opening.
  • the devices also advantageously generate the required lubricant pressure in the low-pressure lubricant chamber at the same time.
  • the lubricant pressure is regulated in the high-pressure lubricant chamber from 80 MPa to at least 500 MPa.
  • a lubricant pressure in the range of 0.2 MPa up to a maximum of half the value of the lubricant pressure to be set in the high-pressure lubricant chamber is generated.
  • the method can be used in a one-step process or several times in a multi-step process. It is expedient, after an interruption in the forming process, to briefly reverse the relative movement existing between the material to be formed and the double chamber arrangement during the forming process and / or to lower the pressure existing in the lubricant chambers.
  • the device according to the invention contains a double-chamber arrangement which consists of a low-pressure lubricant chamber for solid to paste-like lubricant and an adjoining high-pressure lubricant chamber for solid to liquid lubricant, with which the material to be formed is coated and shaped.
  • the low-pressure lubricant chamber for the material to be formed has an inlet nozzle and a working drawing stem in the outlet, which simultaneously forms the inlet nozzle for the connected high-pressure lubricant chamber.
  • the high-pressure lubricant chamber is equipped with another working puller in the outlet.
  • a lubricant supply for supplying solid to paste-like lubricant and for generating a lubricant pressure m of the lubricant low pressure chamber is connected to the low pressure lubricant chamber.
  • devices are available on the double baffle arrangement with which such a lubricant pressure-lubricant temperature combination can be set in the high-pressure lubricant chamber that the lubricant is present in the high-pressure lubricant chamber in the solid to liquid state.
  • a device for measuring the thickness of the lubricant film present on the formed metal and / or at least one of the pressure chambers for the lubricant pressure can be arranged at the outlet of the device, the measured value outputs with devices for controlling or regulating the drawing speed, the lubricant pressure and / or the lubricant temperature.
  • an extruder and / or a gear pump for supplying the lubricant and for generating the lubricant pressure are connected to the low-pressure lubricant chamber.
  • the double chamber arrangement can be equipped to control / regulate the temperature and pressure conditions with devices for cooling and / or heating.
  • a major advantage results from the surprisingly occurring effect of a relatively large lubricant mass flow from the low-pressure chamber into the high-pressure chamber, while at the same time being reshaped with the working drawing arranged between the chambers.
  • the large lubricant mass flow is the basis for building up the high lubricant pressure aimed for in the high-pressure chamber.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) can also be used for high demands.
  • the introduction of the double-chamber system according to the invention makes it possible to utilize the liquid state of solid lubricants in the lubricant high-pressure chamber, since this chamber no longer causes any sealing problems as a result of the working die present in the run-up and run-out, as is the case in the prior art (WO 96/14946) may be the case.
  • the high-pressure lubricant chamber sealed with the working drawing stems also makes it possible to apply thicker solid lubricant films than in the prior art (DD 147 209).
  • the utilization of the liquid state of solid lubricants also results in a higher quality coating of the material to be formed, due to the better lubricant film adhesion and film formation in the liquid state. This is particularly important when forming high-alloy materials and special materials.
  • the double chamber system according to the invention also makes it possible to work in the low-pressure lubricant chamber with lubricant pressures so low that no notable sealing problems occur for this chamber, even when the lubricant in the chamber is in a paste-like state.
  • the device shown is constructed with a double-chamber arrangement, through which the material 1 to be formed is drawn in the direction indicated by the arrows.
  • the double-chamber arrangement contains a low-pressure lubricant chamber 2 and a downstream one in the drawing direction
  • the lubricant low-pressure chamber 2 is equipped at its entrance for the material to be formed 1 with an inlet nozzle 4, the nozzle diameter of which is 0.1 mm larger than the diameter of the incoming material to be formed 1.
  • a working tool 5 for forming the the formed material 1 leaving the low-pressure lubricant chamber 2, which at the same time forms the entrance to the high-pressure lubricant chamber 3.
  • a further working puller 6 At the outlet of the high-pressure lubricant chamber 3 there is a further working puller 6.
  • the low-pressure lubricant chamber 2 is connected to a lubricant supply 7 for supplying solid to paste-like lubricant 8.
  • the lubricant supply 7 consists of an extruder. This creates a lubricant pressure in the chamber of around 40 MPa.
  • solid lubricant based on calcium stearate can be used as the lubricant 8.
  • the high-pressure lubricant chamber 3 is designed to hold solid to liquid lubricant 9.
  • a sensor 10 is connected to the chamber and is used to determine the lubricant pressure m of the chamber.
  • the measured value output of the transducer 10 is connected to a device 11 for controlling or regulating the drawing speed, the lubricant pressure in the low-pressure lubricant chamber 2 and / or the temperature of the lubricant in the low-pressure lubricant chamber 2.
  • a heating device 12 arranged on the low-pressure lubricant chamber 2 serves to influence the lubricant temperature.
  • a heat sink 13 which can be used for cooling the double chamber and which also enables thermostatting.
  • This device can be used, for example, to coat and reshape the Qualltat D43 steel wire.
  • the wire is formed at a drawing speed of 2 m / s in the device with the working die 5 with a cross-sectional decrease of 10% and in the working die 6 with a cross-sectional decrease of 15%.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Extraction Processes (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Wire Processing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft das Beschichten und Umformen von strangförmigem metallischem Umformgut mittels Ziehen unter Anwendung von Schmierstoffen im festen bis flüssigen Zustand. Mit der Erfindung ist eine hochleistungsfähige Umformung bei entscheidend verringertem apparativem Aufwand möglich. Gleichzeitig werden Schmierstoff-Abdichtprobleme beseitigt und mehrere technologische Parameter im Umform- und Beschichtungsprozeß in Abhängigkeit vom jeweiligen Umformgut verbessert. Erfindungsgemäß wird das Umformgut (1) mittels einer Doppelkammeranordnung, die aus einer Schmierstoff-Niederdruckammer (2) und einer daran anschließenden Schmierstoff-Hochdruckkammer (3) besteht, mit Schmierstoff beschichtet und mit an den Ausgängen der Kammern jeweils vorhandenen Arbeitsziehsteinen (5; 6) umgeformt. Mittels einer Schmierstoffzuführung (7) wird die Niederdruckkammer (2) mit festem bis pastenförmigem Schmierstoff (8) gefüllt und auf diesen extern ein Niederdruck aufgebracht. In der Hochdruckkammer (3) wird über das in diese Kammer einlaufende beschichtete Umformgut (1) ein Schmierstoff-Hochdruck aufgebaut und eine solche Schmierstoffdruck-Schmierstofftemperatur-Kombination eingestellt, daß der Schmierstoff (9) im festen bis flüssigen Zustand vorliegt. Die Erfindung ist insbesondere beim Drahtziehen anwendbar.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten und Umformen von strangförmigem metallischem Umformgut mittels Ziehen
Technisches Gebiet Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie und betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten und Umformen von strangförmigem metallischem Umformgut mittels Ziehen unter Anwendung von Schmierstoffen im festen bis flüssigen Zustand.
Stand der Technik
Bei der Umformung metallischer Werkstoffe durch Ziehen werden feste, halbfeste und flüssige Schmierstoffe eingesetzt, mit denen auf dem Umformgut eine SchmierstoffSchicht erzeugt wird.
Bekannt sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen fester oder halbfester Schmierstoffe für die Kaltumformung metallischer Werkstoffe, bei denen das Umformgut in eine geschlossene Kammer eingebracht wird, in der sich ein unter der Einwirkung von Druck und/oder Temperatur verflüssigter Schmierstoff befindet (DD 147 209) . Die Kammer ist als heizbare Druckkammer ausgeführt und mit einer Beschickungs- und Druckerzeugungseinrichtung für den Schmierstoff verbunden. Für den Durchlauf des zu beschichtenden Umformgutes besitzt die Druckkammer eine Einlauf- und eine Auslaufdüse.
Dieses Verfahren und diese Vorrichtung, die lediglich zum
Aufbringen von Schmierstoff und nicht zur gleichzeitigen Umformung in der Auslaufdüse geeignet sind, haben den Nachteil, daß der eingesetzte Schmierstoff in seinem verflüssigten Zustand
1
ERSATZBLAπ(REGEL26) eine niedrige Viskosität aufweist. Dadurch wird die Variationsbreite m Hinblick auf die Schichtdicke eingeengt, und ein derart beschichtetes metallisches Umformgut kann aufgrund der erzielbaren sehr dünnen Schmierstoffschichten zwischen den beiden Reibpartnern Umformwerkzeug/Umformgut nur eine oder nur wenige Umformstufen mit dieser Beschichtung durchlaufen. Außerdem ist die Abdichtung der Einlaufduse und der Auslaufduse problematisch, ebenfalls bedingt durch die geringe Viskosität des Schmierstoffs.
Weiterhin sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen hydrostatisch ein Schmierstoffdruck erzeugt wird. Bei einer dieser Vorrichtungen durchlauft der Draht vor dem Eintritt in den Ziehstein eine Druckkammer, in der sich ein flussiger Schmierstoff befindet. Der Schmierstoffdruck wird über eine Pumpe erzeugt. Zur Abdichtung wird an der Emlaufseite der Druckkammer ein weiterer Ziehstein als Abdichtduse verwendet (J. Schiermeyer, Dissertation TU Clausthal 1979; US 3 413 832) . Durch diesen Aufbau der Vorrichtung sollen in der Hauptziehduse hydrodynamische Schmierungsbedingungen erzeugt werden.
Schwierigkeiten bereitet bei diesem Stand der Technik die Abdichtung der Druckkammer durch die Abdichtduse, da im Falle der Realisierung kleinerer Formanderungen 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 m der Regel nicht für weitere nachfolgende Umformstufen ohne eine erneute Beschichtung mit einem Schmierstoff verwendbar ist.
Eine andere Möglichkeit, den Schmierstoff mit hohem Druck in die Umformzone des Ziehsteins einzuleiten besteht darin, dem Ziehstein ein mehr oder weniger langes Emlaufteil vorzuschalten, das entweder ein Rohr, ein profilierter Trichter oder auch ein Ziehstein sein kann (L. Gogecki, T. Prajsnar, Draht-
ERSATZBLÄTT(REGEL26) Fachzeitschrift 1972, 12, S. 768-771; J. Schiermeyer, Dissertation TU Clausthal 1979) . Der Innendurchmesser des Einlaufteils ist dabei geringfügig großer als der Durchmesser des einlaufenden Drahtes. Derartige Vorrichtungen werden als hydrodynamische Druckdusen bezeichnet. Der erhöhte Schmierstoffdruck wird hierbei selbsttätig durch den sich bewegenden und Schmierstoff transportierenden Draht erzeugt (hydrodynamischer Druckaufbau) . Hierdurch werden sehr hohe Schmierstoffdrucke von etwa 300 MPa erzeugt. Diese Verfahrensweise hat den Nachteil, daß infolge der hohen Drucke der Schmierstoff unkontrolliert aus den Werkzeugen herausgedruckt wird und häufig auch eine Beschädigung oder sogar eine Zerstörung der Werkzeuge eintritt.
Es sind auch bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umformen und/oder Beschichten von strangförmigem Umformgut bekannt, bei denen eine Druckkammer verwendet wird, die eine Emlaufduse und eine Auslaufduse für das Umformgut und eine besondere Zufuhrung für festen bis pastenartigen Schmierstoff aufweist (WO 96/14946) . Dabei wird auf den in der Druckkammer befindlichen Schmierstoff extern mit Hilfe einer besonderen Apparatur ein sehr hoher Druck im Bereich von mehreren 100 MPa aufgebracht, wobei eine aus Schmierstoffdruck und Schmierstofftemperatur angewandte Kombination angewandt werden soll, bei der eine Verflüssigung des in der Druckkammer vorhandenen festen bis pastenartigen Schmierstoffs vermieden wird. Nachteilig bei dieser Verfahrensweise ist jedoch, daß die externe Erzeugung des hohen Schmierstoffdrucks mit einem sehr hohen apparativen Aufwand verbunden ist, und daß andererseits auch bei dieser Vorrichtung häufig Schmierstoff unkontrolliert entgegen der Ziehrichtung aus der Emlaufduse austritt, insbesondere beim Übergang des Schmierstoffs in den pastenartigen Zustand. Das Austreten des Schmierstoffs ist besonders auch dann der Fall, wenn Walzdraht gezogen wird, der oftmals unrund ist und/oder wenn die Vorrichtung im Bereich hoher Schmierstoffdrucke arbeitet.
3
ERSATZBLAπ (REGEL26) Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten und Umformen von strangförmigem metallischem Umformgut mittels Ziehen zu entwickeln, mit denen eine hochleistungsfähige Umformung bei entscheidend verringertem apparativen Aufwand möglich ist, wobei gleichzeitig die Abdichtprobleme beseitigt und ein oder mehrere technologische Parameter im Umform- und Beschichtungsprozeß in Abhängigkeit vom jeweiligen Umformgut weiter verbessert werden sollen.
Diese Aufgabe wird erfmdungsgemaß mit einem Verfahren zum Beschichten und Umformen von strangförmigem metallischem Umformgut mittels Ziehen unter Anwendung von Schmierstoffen im festen bis flussigen Zustand gelost, indem das Umformgut mittels einer Doppelkammeranordnung, die aus einer Schmierstoff- Niederdruckkammer und einer daran anschließenden Schmierstoff- Hochdruckkammer besteht, mit Schmierstoff beschichtet und mittels an den Ausgangen der Kammern jeweils vorhandener Arbeitsziehsteine umgeformt wird. Dabei wird die Schmierstoff- Niederdruckkammer mittels einer externen Schmierstoffzufuhrung mit festem bis pastenartigem Schmierstoff gefüllt und dabei mittels dieser Schmierstoffzufuhrung auf den Schmierstoff m der Schmierstoff-Niederdruckkammer ein Niederdruck aufgebracht. In der Schmierstoff-Hochdruckkammer wird über das in diese Kammer einlaufende, mit Schmierstoff im festen bis flussigen Zustand beschichtete Umformgut ein Schmierstof -Hochdruck erzeugt. Dabei wird in der Schmierstoff-Hochdruckkammer eine solche Schmierstoffdruck-Schmierstofftemperatur-Kombmation eingestellt, daß der Schmierstoff dort im festen bis flussigen Zustand vorliegt .
Erfmdungsgemaß wird der Schmierstoffdruck m der Schmierstoff- Hochdruckkammer durch Veränderung der Umform- und
Verfahrensparameter, Verfahrensparameter beeinflußt, wie
4
ERSATZBLAπ (REGEL 26) insbesondere durch Veränderung des Schmierstoffdruckes und der Schmierstofftemperatur in der Schmierstoff-Niederdruckkammer, der Ziehgeschwindigkeit, der Ziehstemgeometrie und des Umformgrades.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung wird die Dicke des Schmierstoffllms auf dem umgeformten Umformgut gemessen und/oder wird der Schmierstoffdruck m zumindest einer der Druckkammern gemessen. Die erhaltenen Meßwerte werden zur Steuerung oder Regelung der Ziehgeschwindigkeit, des Schmierstoffdrucks und/oder der Schmierstofftemperatur herangezogen.
Die Schmierstoff-Niederdruckkammer wird zweckmäßig mit Hilfe eines Extruders und/oder einer Zahnradpumpe kontinuierlich und über nur eine einzige Zufuhrungsoffnung mit Schmierstoff gefüllt. Dabei wird mit diesen Einrichtungen in vorteilhafter Weise gleichzeitig auch der erforderliche Schmierstoffdruck in der Schmierstoff-Niederdruckkammer erzeugt .
Erfmdungsgemaß wird n der Schmierstoff-Hochdruckkammer em Schmierstoffdruck von 80 MPa bis mindestens 500 MPa eingeregelt. In der Schmierstoff-Niederdruckkammer wird m Abhängigkeit von dem für die Schmierstoff-Hochdruckkammer gewünschten Schmierstoffdruck em Schmierstoffdruck im Bereich von 0,2 MPa bis zu maximal dem halben Wert des in der Schmierstoff- Hochdruckkammer einzustellenden Schmierstoffdrucks erzeugt.
Das Verfahren kann m einem einstufigen Prozeß aber auch mehrmals in einem mehrstufigen Prozeß angewandt werden. Zweckmäßig ist es, nach einer Unterbrechung des Umformprozesses eine kurzzeitige Umkehr der zwischen Umformgut und Doppelkämmeranordnung wahrend des Umformprozesses vorhandenen Relativbewegung vorzunehmen und/oder den in der Schmierstoffkammern bestehenden Druck abzusenken.
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Die erfmdungsgemaße Vorrichtung enthalt eine Doppelkammeranordnung, die aus einer Schmierstoff- Niederdruckkammer für festen bis pastenartigen Schmierstoff und einer daran anschließenden Schmierstoff-Hochdruckkammer für festen bis flussigen Schmierstoff besteht, mit denen das Umformgut beschichtet und umgeformt wird. Dabei weist die Schmierstoff-Niederdruckkammer für das Umformgut eine Emlaufduse und im Auslauf einen Arbeitsziehstem auf, der gleichzeitig die Emlaufduse für die angeschlossene Schmierstoff-Hochdruckkammer bildet. Die Schmierstoff-Hochdruckkammer ist im Auslauf mit einem weiteren Arbeitsziehstem ausgerüstet. An die Schmierstoff- Niederdruckkammer ist eine Schmierstoffzufuhrung zum Zufuhren von festem bis pastenformigem Schmierstoff und zum Erzeugen eines Schmierstoffdrucks m der Schmierstoff-Niederdruckkammer angeschlossen. Außerdem sind an der Doppel ammeranordnung Einrichtungen vorhanden, mit denen in der Schmierstoff- Hochdruckkammer eine solche Schmierstoffdruck- Schmierstofftemperatur-Kombmation einstellbar st, daß in der Schmierstoff-Hochdruckkammer der Schmierstoff im festen bis flussigen Zustand vorliegt.
Erfmdungsgemaß können am Ausgang der Vorrichtung eine Einrichtung zur Messung der Dicke des auf dem umgeformten Umformgut vorliegenden Schmierstoffilms und/oder an zumindest einer der Druckkammern em Meßwertaufnehmer für den Schmierstoffdruck angeordnet sein, wobei die Meßwertausgange mit Einrichtungen zur Steuerung oder Regelung der Ziehgeschwindigkeit, des Schmierstoffdrucks und/oder der Schmierstofftemperatur verbunden sind.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind an die Schmierstoff-Niederdruckkammer em Extruder und/oder eine Zahnradpumpe zum Zufuhren des Schmierstoffs und zum Erzeugen des Schmierstoffdrucks angeschlossen .
ERSATZBLAIT(REGEL26) Die Doppel kammeranordnung kann zur Steuerung/Regelung der Temperatur- und Druckverhaltnisse mit Einrichtungen zur Kühlung und/oder Erwärmung ausgestattet sein.
Die erfmdungsgemaße Vorrichtung und das erfmdungsgemaße Verfahren zeichnen sich gegenüber dem Stand der Technik durch eine Reihe von Vorteilen aus:
Em wesentlicher Vorteil resultiert aus dem in überraschender Weise eintretenden Effekt eines relativ großen Schmierstoff- Massestroms aus der Niederdruckkammer in die Hochdruckkammer bei gleichzeitiger Umformung mit dem zwischen den Kammern angeordneten Arbeitsziehstem. Der große Schmierstoff-Massestrom ist die Grundlage für den Aufbau des für die Hochdruckkammer angestrebten hohen Schmierstoffdrucks .
Eine wesentliche Weiterentwicklung des Standes der Technik besteht auch in der mit der Erfindung realisierten kontinuierlichen Schmierstoffzufuhrung, die aufgrund des m überraschender Weise anwendbaren Doppelkammerprinzips
Niederdruckkammer/Hochdruckkammer erst möglich wird, und die gegenüber der bekannten diskontinuierlichen Schmierstoffzufuhr
(WO 96/14946) zu erheblichen Vorteilen fuhrt. So wird mit der erfindungsgemäßen Schmierstoffzufuhrung die Steuerung und Regelung des gesamten Beschichtungsprozesses und der Anlage wesentlich vereinfacht und der Aufwand für das erforderliche Geratesystem und den Betrieb der Anlage entscheidend verringert. Beispielsweise verringert sich der Energieverbrauch auf etwa 10%. Mit der kontinuierlichen Schmierstoffzufuhrung ist auch eine bessere Konstanthaltung der Schmierstoffdrucke m den Druckkammern möglich. Daraus ergeben sich eine stabilere Prozeßfuhrung im Beschichtungs- und Umformprozeß und eine Verbesserung der Produktqualltat . Durch die mögliche exaktere Prozeßfuhrung ergeben sich gunstige Bedingungen, die gesamte technologische Wirkungsbreite der erfindungsgemäßen Vorrichtung
7
ERSATZBLAπ (REGEL 26) auch bei hohen Anforderungen auszunutzen.
Durch die Einführung des erfindungsgemäßen Doppelkammersystems besteht die Möglichkeit der Ausnutzung des flussigen Zustandes von an sich festen Schmierstoffen in der Schmierstoff- Hochdruckkammer, da diese Kammer infolge des im Emlauf und im Auslauf jeweils vorhandenen Arbeitsziehsteins keinerlei Dichtprobleme mehr bereitet, wie d es beim Stand der Technik (WO 96/14946) unter Umstanden der Fall sein kann. Durch die mit den Arbeitsziehstemen gedichtete Schmierstoff-Hochdruckkammer besteht auch die Möglichkeit, dickere Festschmierstoffilme als beim Stand der Technik (DD 147 209) aufzubringen. Durch die Ausnutzung des flussigen Zustandes fester Schmierstoffe ergibt sich außerdem eine qualitativ hochwertigere Beschichtung des Umformgutes, bedingt durch die im flussigen Zustand bessere Schmierstoffilm-Haftung und Filmbildung. Dies ist besonders beim Umformen von hochlegierten Werkstoffen und bei Sonderwerkstoffen von großer Bedeutung.
Das erf dungsgemaße Doppelkammersystem gestattet es außerdem, m der Schmierstoff-Niederdruckkammer mit so niedrigen Schmierstoffdrucken zu arbeiten, daß auch für diese Kammer keine nennenswerten Abdichtprobleme auftreten, selbst dann, wenn der in der Kammer befindliche Schmierstoff im pastenartig Zustand vorliegt.
Nachfolgend ist die Erfindung an einem Ausfuhrungsbeispiel naher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens.
Die dargestellte Vorrichtung ist mit einer Doppelkammeranordnung aufgebaut, durch die das umzuformende Umformgut 1 in der mit den Pfeilen gekennzeichneten Richtung hindurchgezogen wird. Die Doppelkammeranordnung enthalt eine Schmierstoff- Niederdruckkammer 2 und eine in Ziehrichtung nachgeordnete
ERSATZBLAπ(REGEL26) Schmierstoff-Hochdruckkammer 3.
Die Schmierstoff-Niederdruckkammer 2 ist an ihrem Eingang für das Umformgut 1 mit einer Emlaufduse 4 ausgestattet, deren Dusendurchmesser 0,1 mm großer ist, als der Durchmesser des einlaufenden Umformgutes 1. Im Auslauf der Schmierstoff- Niederdruckkammer 2 ist em Arbeitsziehstem 5 zur Umformung des die Schmierstoff-Niederdruckkammer 2 verlassenden Umformgutes 1 angeordnet, der gleichzeitig den Eingang zur Schmierstoff- Hochdruckkammer 3 bildet. Am Ausgang der Schmierstoff- Hochdruckkammer 3 befindet sich em weiterer Arbeitsziehstem 6.
Die Schmierstoff-Niederdruckkammer 2 ist mit einer Schmierstoffzufuhrung 7 zum Zufuhren von festem bis pastenartigem Schmierstoff 8 verbunden. Die Schmierstoffzufuhrung 7 besteht aus einem Extruder. Mit diesem wird in der Kammer em Schmierstoffdruck im Bereich von etwa 40 MPa erzeugt. Als Schmierstoff 8 kann beispielsweise Festschmierstoff auf Calciumstearatbasis verwendet werden.
Die Schmierstoff-Hochdruckkammer 3 ist zur Aufnahme von festem bis flussigem Schmierstoff 9 konzipiert. An die Kammer ist em Meßwertaufnehmer 10 angeschlossen, mit dem der Schmierstoffdruck m der Kammer ermittelt wird. Der Meßwertausgang des Meßwertaufnehmers 10 ist mit einer Einrichtung 11 zur Steuerung oder Regelung der Ziehgeschwindigkeit, des Schmierstoffdrucks in der Schmierstoff-Niederdruckkammer 2 und/oder der Schmierstofftemperatur in der Schmierstoff-Niederdruckkammer 2 verbunden. Zur Beeinflussung der Schmierstofftemperatur dient eine an der Schmierstoff-Niederdruckkammer 2 angeordnete Heizeinrichtung 12. Außerdem ist im Bereich des Arbeitsziehstems 5 an der Außenwandung der Vorrichtung em Kühlkörper 13 angeordnet, der zum Kuhlen der Doppelkammer genutzt werden kann und der auch eine Thermostatierung ermöglicht. Zum Füllen der Schmierstoff-Hochdruckkammer 3 mit Schmierstoff und zum Erzeugen eines hohen Schmierstoffdrucks sind an dieser Kammer keine entsprechenden Einrichtungen vorgesehen. Vielmehr wird die in der Schmierstoff-Hochdruckkammer 3 benotigte Schmierstoffmenge selbsttätig aus der Schmierstoff- Niederdruckkammer 2 m die Schmierstoff-Hochdruckkammer 3 zusammen mit dem einlaufenden Umformgut 1 gefordert. Gleichzeitig wird m der Schmierstoff-Hochdruckkammer 3 auf diese Weise der gewünschte hohe Schmierstoffdruck in einer Größenordnung von 250 MPa aufgebaut.
Mit dieser Vorrichtung kann beispielsweise em Stahldraht der Qualltat D43 beschichtet und umgeformt werden. Der Draht wird mit einer Ziehgeschwindigkeit von 2 m/s in der Vorrichtung mit dem Arbeitsziehstem 5 mit einer Querschnittabnahme von 10 % und im Arbeitsziehstem 6 mit einer Querschnittabnahme von 15 % umgeformt .
10
ERSATZBLAπ (REGEL 26)

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Beschichten und Umformen von strangförmigem metallischem Umformgut mittels Ziehen unter Anwendung von Schmierstoffen im festen bis flüssigen Zustand, indem das Umformgut durch eine Doppelkammeranordnung, die aus einer Schmierstoff-Niederdruckkammer und einer daran anschließenden Schmierstoff-Hochdruckkammer besteht, mit Schmierstoff beschichtet und mittels an den Ausgängen der Kammern jeweils vorhandener Arbeitsziehsteine umgeformt wird, wobei die Schmierstoff-Niederdruckkammer mittels einer externen Schmierstoffzufuhrung mit festem bis pastenartigem Schmierstoff gefüllt und dabei mittels dieser Schmierstoffzufuhrung auf den Schmierstoff in der Schmierstoff-Niederdruckkammer ein Niederdruck aufgebracht wird, und daß in der Schmierstoff- Hochdruckkammer über das in diese Kammer einlaufende, mit Schmierstoff im festen bis flüssigen Zustand beschichtete Umformgut ein Schmierstoff-Hochdruck erzeugt wird, wobei in der Schmierstoff-Hochdruckkammer eine solche Schmierstoffdruck- Schmierstofftemperatur-Kombination eingestellt wird, daß der Schmierstoff dort im festen bis flüssigen Zustand vorliegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierstoffdruck in der Schmierstoff-Hochdruckkammer durch die Veränderung der Umform- und Verfahrensparameter beeinflußt wird, wie insbesondere durch Veränderung des Schmierstoffdruckes und der Schmierstofftemperatur in der Schmierstoff-Niederdruckkammer, der Ziehgeschwindigkeit, der Ziehsteingeometrie und des Umformgrades.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dicke des Schmierstoffilms auf dem umgeformten Umformgut gemessen und/oder der Schmierstoffdruck in zumindest einer der Druckkammern gemessen und die Meßwerte zur Steuerung oder
11
ERSATZBLAπ(REGEL26) Regelung der Ziehgeschwindigkeit, des Schmierstoffdrucks und/oder der Schmierstofftemperatur herangezogen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierstoff-Niederdruckkammer mit Hilfe eines Extruders und/oder einer Zahnradpumpe kontinuierlich und über nur eine einzige Zufuhrungsoffnung mit Schmierstoff gefüllt und der erforderliche Schmierstoffdruck erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß m der
Schmierstoff-Hochdruckkammer em Schmierstoffdruck von 80 MPa bis mindestens 500 MPa eingeregelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem für die Schmierstoff-Hochdruckkammer gewünschten Schmierstoffdruck in der Schmierstoff- Niederdruckkammer em Schmierstoffdruck im Bereich von 0,2 MPa bis zu maximal dem halben Wert des in der Hochdruckkammer einzustellenden Schmierstoffdrucks erzeugt wird.
7. Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend eine Doppelkammeranordnung, die aus einer Schmierstoff-Niederdruckkammer (2) für festen bis pastenartigen Schmierstoff (8) und einer daran anschließenden Schmierstoff- Hochdruckkammer (3) für festen bis flussigen Schmierstoff (9) besteht, mit denen das Umformgut (1) beschichtet und umgeformt wird, wobei die Schmierstoff-Niederdruckkammer (2) für das Umformgut (1) eine Einlaufduse (4) und im Auslauf einen Arbeitsziehstem (5) aufweist, der gleichzeitig die Emlaufduse für die angeschlossene Schmierstoff-Hochdruckkammer (3) bildet, und wobei die Schmierstoff-Hochdruckkammer (3) im Auslauf mit einem weiteren Arbeitsziehstem (6) ausgerüstet ist, und wobei an die Schmierstoff-Niederdruckkammer (2) eine
Schmierstoffzufuhrung (7) zum Zufuhren von festem bis pastenformigem Schmierstoff (8) und zum Erzeugen eines
12
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Schmierstoffdrucks m der Schmierstoff-Niederdruckkammer angeschlossen ist, und daß an der Doppelkammeranordnung Einrichtungen vorhanden sind, mit denen in der Schmierstoff- Hochdruckkammer (3) eine solche Schmierstoffdruck- Schmierstofftemperatur-Kombmation einstellbar ist, daß in der Schmierstoff-Hochdruckkammer (3) der Schmierstoff (9) im festen bis flussigen Zustand vorliegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der Doppelkammeranordnung eine Einrichtung zur Messung der Dicke des auf dem umgeformten Umformgut vorliegenden Schmierstoffilms und/oder an zumindest einer der Druckkammern (2; 3) em Meßwertaufnehmer (10) für den Schmierstoffdruck angeordnet ist, wobei die Meßwertausgange mit Einrichtungen (11) zur Steuerung oder Regelung der Ziehgeschwindigkeit, des Schmierstoffdrucks und/oder der Schmierstofftemperatur verbunden sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die Schmierstoff-Niederdruckkammer (2) em Extruder und/oder eine Zahnradpumpe zum Zufuhren des Schmierstoffs (8) und zum Erzeugen des Schmierstoffdrucks angeschlossen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelkammeranordnung zur Steuerung/Regelung der Temperatur- und
Druckverhaltnisse mit Einrichtungen (12; 13) zur Kühlung und/oder Erwärmung ausgestattet ist.
13
ERSATZBLAπ (REGEL 26
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