WO2010049061A1 - Ziehstein zur querschnittsreduzierung von drähten - Google Patents

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WO2010049061A1
WO2010049061A1 PCT/EP2009/007352 EP2009007352W WO2010049061A1 WO 2010049061 A1 WO2010049061 A1 WO 2010049061A1 EP 2009007352 W EP2009007352 W EP 2009007352W WO 2010049061 A1 WO2010049061 A1 WO 2010049061A1
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section
channel
cross
wire
die
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PCT/EP2009/007352
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English (en)
French (fr)
Inventor
Manel Rodriguez Ripoll
Hermann Riedel
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Publication date
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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
    • B21C3/00—Profiling tools for metal drawing; Combinations of dies and mandrels
    • B21C3/02—Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof
    • B21C3/04—Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof with non-adjustable section
    • 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
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • B21C1/02—Drawing metal wire or like flexible metallic material by drawing machines or apparatus in which the drawing action is effected by drums

Definitions

  • the invention relates to a drawing die for reducing the cross-section of a wire having an output cross-section Q 0 , which is to reduce to an end cross-section Qi, with a hollow channel forming the wire, through which the wire is pulled and which has at least one cross-section tapered channel portion.
  • the drawing is usually carried out in several stages, wherein the wire is pulled in each case by a tapered opening of different dies, which are also referred to as dies.
  • a wire drawing device also includes a so-called chaser and a spool on which the drawn wire is ultimately wound up. Often the wires are stored on the spools as well as transported.
  • the so-called pulling through a wire by a die is classified according to DIN 8580 in the group of so-called Switzerlandchristumform compiler.
  • the tensile force required for forming must be introduced on the outlet side of the drawn material strand.
  • so-called drum drawing machines are used for drawing wires, in which the force introduction necessary for pulling via a drum, also called drive wheel, takes place and around which the wire is looped after the drawing die. About the drum and the pulling speed is set.
  • drawing machines such as straight drawing benches, where the force is applied at the beginning of the workpiece, or Continuous drawing machines, where the force is applied to the output side of the die by clamping devices.
  • a desired final diameter which is typically between 0.005 and 20 mm, the drawing is carried out in several consecutive drawing steps, in which each smaller and smaller dies are used until the desired final size is reached.
  • DE 102 11 539 A1 shows a pressure-drawing tool of metallic material to be formed, in which a thickness do of the material to be formed in a conically narrowing forming zone of the pressure tool is reduced to a thickness di.
  • the deformation acting on the wire during the drawing process takes place largely plastically, ie the material deformation occurs outside the elastic region, the Hooke 's region, of the respective wire material, so that the wire largely retains its cross-section reduced shape after being passed through a die.
  • a desired final diameter of the wire corresponds thus the smallest diameter of a drawing die.
  • minor cross-sectional increases may occur after passage through the die in the wire.
  • such partially elastic effects can, if they lead to intolerable wire cross-sectional enlargements, be compensated for by choosing a correspondingly small selected diameter of the pull-wire.
  • the drawing process is carried out as part of a cold forming or hot or hot forming.
  • the cold forming which is usually carried out at room temperature, is especially in softer metals, such as steels, into consideration.
  • hot or hot forming is used for brittle materials or refractory metals, such as tungsten or molybdenum
  • process temperatures of about 45 to 95% of the recrystallization temperature in Kelvin of the respective metals must be provided for this purpose.
  • Typical temperature values during the first drawing steps 1000 are 0 C with tungsten, molybdenum C.bei 600 ° etc.
  • Drawn wires therefore have a typical residual stress profile, which can be characterized by tensile stresses occurring on the wire surface, oriented in the axial direction and in the middle of the wire by compressive stresses. In the circumferential direction is a similar profile, but to observe with lower voltage values. In the radial direction, compressive stresses occur in the middle of the wire; at the wire surface, these sink to zero.
  • splits extend over a certain length of wire, as can be seen in P. Schade, "Wire drawing failures and tungsten fracture phenomena", International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 2006, 24, 332-337
  • the reasons for the propagation of splits are tensile stresses in the circumferential direction occurring on the surface, in particular splits, which can remain latent in the wire and suddenly during subsequent drawing processes or during the drawing process
  • Mullendore JA, "The metallurgy of doped / non-sagsten", Elsevier applied science, London and New York, 1989, chapter V, pp.
  • the first approach to reducing residual stresses is to optimize the parameters that determine the drawing process. These process parameters relate to the amount of cross-cut reduction per drawing step, the number of individual drawing steps to be performed one after another, the pulling speed with which the wire is pulled through the die, the friction and the retention force, but also the geometrical properties of the die, such as the cone angle ⁇ Transition radius R between conical and cylindrical Ziehstein Schemeen and the length of the cylindrical portion. Overall, however, only a limited reduction of the residual stresses can be achieved with the optimization of these parameters, with some parameter adjustments even leading to further undesired side effects can, for example, to an increase in the tensile force with which the wire is pulled through the die.
  • Another approach to reducing residual stresses is to post-process the wire following the drawing process, which takes the form of a mechanical, thermal or thermomechanical post-treatment of the wire.
  • the wire experiences stress in the form of tensile stress up to a value below the yield strength. Since tensile stresses already exist on the wire surface, they deform plastically and a redistribution of the residual stresses occurs while the original residual stress values are reduced.
  • the residual stresses are reduced by heating the wire to temperatures below the recrystallization temperature.
  • the thermal treatment can also some material properties of the wire; For example, the deformability or extensibility of the wire material to deteriorate.
  • Thermomechanical aftertreatment techniques combine mechanical and thermal processes, i. the wire is loaded at a predetermined temperature with a tensile stress below the yield strength. This process is able to markedly reduce the residual stresses in drawn wires, as can be seen from Ruiz-Hervias et al., "Optimization of postdrawing treatment by means of neutron diffraction", Materials Science and Engineering, 2008, 480, 439-448 ,
  • the object of the invention is to provide a die and a method with which in a cost effective and time-saving manner the frequency the occurrence of splits when pulling wires can be reduced. In particular, this is intended to improve the quality of drawn wires as well as the efficiency of the drawing process.
  • the object of the invention is achieved by a die according to claim 1 and by a method according to claim 14.
  • the solution according to the drawing die and the method according to the solution in an advantageous manner further developing features are the subject of the dependent claims and the further description refer.
  • the die comprises a first channel section (a), along which the channel cross section assignable to this channel section continuously reduces from the exit cross section Q 0 to an intermediate cross section Q, a second channel section (b) having a channel length L 1 and a constant channel cross section corresponding to the intermediate cross section Q, corresponds to a third channel section (c) along which the channel cross section assignable to this channel section continuously reduces from the intermediate cross section Q to the end cross section Qi and a fourth channel section (d) having a channel length L 2 whose channel cross section corresponds to the end cross section Qi ,
  • the first and second channel sections form a first stage of the die in which the wire undergoes a cross-sectional reduction followed by a constant-area, radial positive guide.
  • the third and the fourth channel section form a second stage of the drawing die, wherein the wire with a second cross-section reduction, again with subsequent radial forced operation with experiences constant cross section. Both levels are contiguous, preferably seamless.
  • a die according to the invention thus consists of the above two stages, whereas a die according to the prior art is constructed in one stage only. Due to the special structure of the die, far more parameters are available for optimizing the residual stress ratios than is the case with known toe stones, e.g. the ratio of the successive cross-sectional or diameter reductions or deformations, the length of the second cross-sectional constant region, a second transition radius and a second opening angle. Further details can be found in the further description.
  • the individual parameters influencing the drawing process can be quantified and matched in a computer-based manner on the basis of finite element models and plasticity laws (for example Von Mises plasticity law).
  • a Zeihstein it is necessary to divide the total cross-sectional reduction experienced by the wire to a first and a second cross-sectional reduction, which take place in the first and in the second stage of the die and by the geometry of the first or second second stage of the die are given.
  • a proportion of a maximum of 20% of the total cross-section reduction is to be dispensed with in the second stage, so that the following applies: ⁇ O 3 * ⁇ o - ⁇ ,
  • a particularly preferred embodiment is characterized in that the cross-sectional reduction in the second stage is less than 5% or less than 1%. It is further preferred that the hollow channel is rotationally symmetrical with respect to its channel longitudinal axis.
  • a preferred embodiment is a die in which the hollow channel in the region of the first channel portion has a conical taper with a cone angle ⁇ -i, ⁇ i has a value between 3 ° and 12 °, preferably between 4 ° and 8 °. Likewise, it lends itself to the hollow channel in the third channel section also conical form, with a cone angle ⁇ 2 , which has a size between 3 ° and 12 °.
  • the hollow channel of the die according to the invention has at least one output cross-section Qo, to which an output diameter D 0 can be assigned.
  • This output cross-section is located in the region of the preferably conically shaped first region a of the hollow channel, into which the wire to be thinned with its output cross-section Q 0 can be threaded.
  • the second region b adjoining the first region a has an intermediate cross-section Q 1 , to which an intermediate diameter Dj can be assigned.
  • the end cross section Qi of the fourth hollow channel section d which adjoins the conically tapered third section c, can be characterized by a final diameter Di.
  • A- AD n -D - D where A -A ⁇ 0.3 : A -AD n D n D n D n D n
  • a die whose geometrical relationships are chosen so that in the second stage, a diameter reduction of not more than 5%, in particular of at most 1% takes place. It therefore applies:
  • the formation of a die in which the total diameter reduction has a value less than 30% of the initial diameter, in particular less than 20%, the following applies:
  • the die is heatable. Furthermore, it is preferred that in the drawing direction before the first and / or after the fourth channel section in each case a further channel section adjoins, which form a feed region, which is also referred to as an input bowl, for the wire to be drawn or an outlet region for the drawn wire.
  • a solution according to the method for reducing tensile stresses on surfaces in the direction of attention during drawing or thinning of wires in which a wire is drawn with a starting cross-section Q 0 through a tapered hollow channel die, wherein a cross section of the wire on an end cross-section Qi is reduced, characterized in that the wire is subjected to the following processing steps during the drawing process: in a first step is a radial compression with a first cross-section reduction of the wire, in a second step, the wire with a constant cross-section linearly constrained, in a third step there is a further radial compression with a second cross-sectional reduction of the wire and in a fourth step, the wire is linearly constrained with a constant cross section.
  • a method is preferred in which all four processing steps are carried out in direct sequence and the wire is subject to a continuous radial forced guidance.
  • the second cross-sectional reduction contributes only up to 30% of the total cross-sectional reduction experienced by the wire after the fourth treatment step.
  • the wire material if the wire is heated during the four processing steps.
  • the wire can also be subjected to hot or hot forming.
  • Fig. 3 Typical course of the residual stresses in the circumferential direction
  • Fig. 4 Sketch of a drawing machine
  • the drawing die 2 has one in sections subdividable hollow channel through which the wire 1 is passed for shaping by means of a drawing process.
  • the die 1 has a feed region 7 with an opening diameter which is preferably larger than the starting diameter D 0 of the wire 1 to be deformed.
  • first section (a) which is characterized by the cone angle .alpha..sub.i and in which a first diameter reduction to the intermediate diameter D, takes place.
  • the section (b) adjoining the first section (a) is characterized by a constant cross-section Q, or constant channel diameter D, along a channel length, the so-called support length Li.
  • the transition between the first (a) and second (b) section is not sharp-edged, but rather has a transition radius R 1 .
  • the second section (b) is adjoined by the cross-sectional tapering, third section (c), which is characterized by the cone angle ⁇ 2 .
  • the third section (c) is adjoined by a second transition radius R 2 of the fourth section (d), in which, as in the second section (b), no cross-sectional or diameter reduction takes place.
  • the fourth section (d) is characterized by the support length L 2 .
  • the fourth section (d) is adjoined by an expanding exit region 8.
  • the drawing process takes place in such a way that the wire is pulled through the die with a defined tensile force, which is introduced into the wire 1 on the outlet side of the die 2, and through the die at a preferably constant pulling speed v.
  • a parametric analysis of the simulation results has shown that, with the same total diameter reduction, for example, of 25% based on the initial diameter of the wire, the residual stresses occurring in the circumferential direction with the help of the drawing die can be significantly reduced compared to the conventional die.
  • the two-stage reduction in cross-section of the wire in accordance with the solution achieves particularly good results in terms of reducing the self-stresses forming within the drawn wire, if the second stage of diameter reduction, determined by the dimensioning of the third section (c), is small Comparison to the diameter reduction in section a of the inventive die is.
  • the required pulling force increases compared to conventional drawing dies only by about 3%.
  • this increase in the required pulling force is in a non-critical range, so that there are no disadvantages in terms of a possible increase in the risk of breakage of the wire.
  • the proposed die achieves significantly improved results in terms of producing wires with reduced residual stresses compared to conventional dies, which can significantly reduce the risk of splits occurring.
  • the effort associated with post-treatment steps can also be significantly reduced.
  • the wires produced are of higher quality and can be manufactured with less waste, which in turn saves time and money.
  • a further reduction of the residual stresses in the circumferential direction of a wire produced in the drawing process can be achieved by winding the drawn wire.
  • This effect is also evident in the use of conventional drawing dies for the production of wires.
  • FIG. 4 The wire 1 is unwound from a Abhaspei 3 and pulled by the solution according formed die 2. The initiation of the pulling force and the setting of the pulling speed via the pulley 5, by which the wire is wrapped at least once. Subsequently, the cross-section reduced wire is wound onto a spool 4.

Landscapes

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

Abstract

Ziehstein (2) zur Querschnittsreduzierung eines Drahtes (1), der einen Ausgangsquerschnitt Q0 aufweist, den es gilt auf einen Endquerschnitt Q1 zu reduzieren, mit einem den Draht formgebenden Hohlkanal, durch den der Draht (1) ziehbar ist und der wenigstens einen querschnittsverjüngenden Kanalabschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkanal in Kanallängsrichtung in zumindest vier Kanalabschnitte (a-d) unterteilbar ist, die in Kanallängsrichtung in folgender Abfolge kontinuierlich aneinander grenzen: ein erster Kanalabschnitt (a), längs dem sich der diesem Kanalabschnitt zuordenbare Kanalquerschnitt kontinuierlich von dem Ausgangsquerschnitt Qo auf einen Zwischenquerschnitt Qi reduziert, ein zweiter Kanalabschnitt (b) mit einer Kanallänge L1 und einem konstanten Kanalquerschnitt, der dem Zwischenquerschnitt Qi entspricht, ein dritter Kanalabschnitt (c), längs dem sich der diesem Kanalabschnitt zuordenbare Kanalquerschnitt kontinuierlich von dem Zwischenquerschnitt Qi auf den Endquerschnitt Q1 reduziert, und ein vierter Kanalabschnitt (d) mit einer Kanallänge L2, dessen Kanalquerschnitt dem Endquerschnitt Q1 entspricht.

Description

Ziehstein zur Querschnittsreduzierung von Drähten
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Ziehstein zur Querschnittsreduzierung eines Drahtes, der einen Ausgangsquerschnitt Q0 aufweist, den es gilt auf einen Endquerschnitt Qi zu reduzieren, mit einem den Draht formgebenden Hohlkanal, durch den der Draht ziehbar ist und der wenigstens einen querschnittsverjüngenden Kanalabschnitt aufweist.
Stand der Technik
Zur Herstellung dünner Drähte wird beispielsweise ein mittels Stranggießverfahren oder ein mittels Umformung einer vorgeformten und gesinterten Hartmetalllegierung gewonnener Ausgangsdraht, typischerweise mit einem Drahtdurchmesser von einigen Millimetern, einem Ziehprozess unterzogen, wodurch der Ausgangsdraht gleichzeitig sowohl eine Querschnittsreduzierung als auch eine Längenzunahme erfährt. Das Ziehen erfolgt üblicherweise in mehreren Stufen, wobei der Draht jeweils durch eine sich verjüngende Öffnung verschiedener Ziehsteine, die auch als Matrizen bezeichnet werden, gezogen wird. Typischerweise umfasst eine Drahtzieheinrichtung zudem eine so genannte Abhaspei sowie eine Spule, auf der der gezogene Draht schlussendlich aufgewickelt wird. Häufig werden die Drähte auf den Spulen gelagert sowie auch transportiert. Das so genannte Durchziehen eines Drahtes durch einen Ziehstein ordnet sich nach DIN 8580 in die Gruppe der so genannten Zugdruckumformverfahren ein. Die zum Umformen benötigte Zugkraft muss auf der Auslaufseite des gezogenen Werkstoffstranges eingeleitet werden. In der Regel werden zum Ziehen von Drähten so genannte Trommelziehmaschinen eingesetzt, bei denen die zum Ziehen notwendige Krafteinleitung über eine Trommel, auch als Antriebsrad bezeichnet, erfolgt und um die der Draht nach dem Ziehstein geschlungen wird. Über die Trommel wird auch die Ziehgeschwindigkeit eingestellt.
Daneben existieren weitere Ziehmaschinentypen, wie beispielsweise Geradeaus- Ziehbänke, bei denen die Krafteinleitung am Anfang des Werkstücks erfolgt, oder Kontinuierliche Ziehmaschinen, bei denen die Krafteinleitung auf der Ausgangsseite des Ziehsteins durch Klemmeinrichtungen erfolgt.
Die Querschnittabnahme eines Drahtes während des Ziehvorganges sowie der diese verursachende Durchmesserabnahme der Ziehsteinöffnung müssen so aufeinander abgestimmt sein, dass die Zugfestigkeit beziehungsweise die Streckgrenze des gezogenes Drahtmaterials durch die Ziehkraft nicht überschritten wird. Zur Erreichung eines gewünschten Enddurchmessers, der typischerweise zwischen 0.005 und 20 mm liegt, erfolgt das Ziehen in mehreren aufeinander folgenden Ziehschritten, bei denen jeweils immer kleinere Ziehsteine eingesetzt werden, solange bis das gewünschte Endmaß erreicht ist.
Die DE 102 11 539 A1 zeigt ein Druckziehwerkzeug von metallischem Umformgut, bei dem eine Dicke do des Umformgutes in einer sich konisch verengenden Umformzone des Druckwerkzeugs auf eine Dicke di reduziert wird.
Die während des Ziehprozesses auf den Draht einwirkende Deformation erfolgt weitgehend plastisch, d.h. die Materialdeformation erfolgt außerhalb des elastischen Bereiches, dem Hooke'schen Bereich, des jeweiligen Drahtmaterials, so dass der Draht nach Durchführen durch einen Ziehstein seine Querschnittsreduzierte Form weitgehend beibehält. Ein erwünschter Enddurchmesser des Drahtes entspricht somit dem geringsten Durchmessers eines Ziehsteins. Jedoch können aufgrund von teilelastischen Effekten geringfügige Querschnittszunahmen nach Durchtritt durch den Ziehstein im Draht auftreten. Derartige teilelastische Effekte können jedoch, sofern sie zu nicht tolerablen Drahtquerschnittsvergrößerungen führen, kompensiert werden, indem ein entsprechend geringer gewählter Ziehsteindurchmesser gewählt wird.
Abhängig vom Drahtmaterial wird der Ziehvorgang im Rahmen einer Kaltumformung oder Warm- bzw. Heissumformung durchgeführt. Die Kaltumformung, die in der Regel bei Zimmertemperatur durchgeführt wird, kommt insbesondere bei weicheren Metallen, wie z.B. Stählen, in Betracht. Wohingegen die Warm- oder Heissumformung bei spröden Werkstoffen oder hochschmelzenden Metallen, wie Wolfram oder Molybdän, eingesetzt wird, wobei hierbei Prozesstemperaturen vorzusehen sind, die etwa bei 45 bis 95% der Rekristallisationstemperatur in Kelvin von den jeweiligen Metallen liegen. Typische Temperatur-Werte während der ersten Ziehschritte sind 10000C bei Wolfram, 600°C.bei Molybdän etc.
Die Deformation während eines Ziehschrittes erfolgt nicht vollständig homogen, so dass im querschnittsreduzierten Draht Eigenspannungen auftreten, die wiederum in entscheidender weise die Eigenschaften des Endprodukts beeinflussen, insbesondere die mechanischen Eigenschaften, die Lebensdauer sowie die Neigung des Drahtes zu Brechen. Gezogene Drähte weisen daher ein typisches Eigenspannungsprofil auf, das durch an der Drahtoberfläche auftretenden, jeweils in axialer Richtung orientierte Zugspannungen und in der Drahtmitte durch Druckspannungen charakterisierbar ist. In Umfangsrichtung ist ein ähnliches Profil, jedoch mit geringeren Spannungswerten zu beobachten. In radialer Richtung treten in der Drahtmitte Druckspannungen auf; an der Drahtoberfläche sinken diese auf Null ab.
Während des Ziehprozesses kann es aufgrund verschiedener Mechanismen zu Brüchen längs eines Drahtes kommen. Das am häufigsten zu beobachtende Phänomen ist das Auftreten von longitudinalen Rissen, so genannte Splits, die sich über eine bestimmte Länge des Drahtes erstrecken, wie dies aus P. Schade, „Wire drawing failures and tungsten fracture phenomena", International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 2006, 24, 332-337, zu entnehmen ist. Splits breiten sich üblicherweise von der Drahtoberfläche in Richtung der Drahtachse aus und können Längen von einigen Metern in axialer Richtung annehmen. Ursachen für die Ausbreitung von Splits sind an der Oberfläche auftretende Zug- Eigenspannungen in Umfangsrichtung. Splits können insbesondere latent im Draht verbleiben und plötzlich während nachfolgender Ziehprozesse oder während des Aufwickeins des gezogenen Drahtes auftreten. Näheres hierzu kann den folgenden Literaturstellen entnommen werden: Mullendore, J.A, „The metallurgy of doped/non- sag tungsten", Elsevier applied science, London and New York, 1989, chapter V, pp. 61-82; Browning et al., „An analysis of Splitting failures during the drawing of tunsten wires", Engineering Failure Analysis, 1995, 2(2), 105-115; Weygand et al., „Numerical Simulation of the drawing process of tungsten wires", International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 2006, 24, 338-342.
Um die Häufigkeit mit der Splits auftreten zu reduzieren und um die Zuverlässigkeit der hergestellten Drähte zu verbessern, wurden von den Drahtherstellern Methoden entwickelt, um die Eigenspannungen im Draht zu reduzieren. Hierbei werden im Wesentlichen zwei Ansätze verfolgt, die sowohl einzeln als auch in Kombination angewendet werden. Der erste Ansatz zur Reduzierung der Eigenspannungen besteht darin, die den Ziehprozess bestimmenden Parameter zu optimieren. Diese Prozessparameter betreffen das Maß der Querschnittreduzierung pro Ziehschritt, die Anzahl der hintereinander durchzuführenden Einzelziehschritte, die Ziehgeschwindigkeit, mit der der Draht durch den Ziehstein gezogen wird, die Reibung und die Rückhaltekraft, aber auch die geometrischen Eigenschaften des Ziehsteines, wie der Konuswinkel α, der Übergangsradius R zwischen konischen und zylindrischen Ziehsteinbereichen sowie die Länge des zylindrischen Bereichs. Insgesamt lässt sich mit der Optimierung dieser Parameter jedoch nur eine eingeschränkte Reduzierung der Eigenspannungen erreichen, wobei einige Parameteranpassungen sogar zu weiteren unerwünschten Nebeneffekten führen können, wie beispielsweise zu einer Erhöhung der Zugkraft, mit der der Draht durch das Ziehstein gezogen wird.
Ein anderer Ansatz zur Reduktion von Eigenspannungen besteht darin, den Draht im Anschluss an den Ziehprozess einer Nachbehandlung zu unterziehen, die in Form einer mechanischen, thermischen oder thermomechanische Nachbehandlung des Drahtes erfolgt. Bei der mechanischen Behandlung erfährt der Draht eine Belastung in Form einer Zugspannung bis zu einem Wert unterhalb der Streckgrenze. Da an der Drahtoberfläche bereits Zugspannungen vorhanden sind, verformen sich diese dabei plastisch und es kommt zu einer Neuverteilung der Eigenspannungen unter Reduzierung der ursprünglichen Eigenspannungswerte. Bei einer thermischen Nachbehandlung werden die Eigenspannungen durch Erwärmen des Drahtes auf Temperaturen unterhalb der Rekristallisationstemperatur reduziert. Als Beispiel sei hier auf das Kaltziehen von Stahl- und Messingwerkstoffen verwiesen, bei dem zwischen den Schritten ein Weichglühen erforderlich ist. Unter Umständen vermag die thermische Nachbehandlung auch einige Materialeigenschaften des Drahtes; bspw. die Verformbarkeit bzw. Dehnbarkeit des Drahtmaterials, zu verschlechtern. Thermomechanische Nachbehandlungsverfahren kombinieren mechanische und thermische Verfahren, d.h. der Draht wird bei einer bestimmt vorgegebenen Temperatur mit einer Zugspannung unterhalb der Streckgrenze belastet. Dieses Verfahren vermag die Eigenspannungen in gezogenen Drähten markant zu reduzieren, wie dies aus Ruiz-Hervias et al., „Optimization of postdrawing treatment by means of neutron diffraction", Materials Science and Engineering, 2008, 480, 439- 448, zu entnehmen ist.
Der Nachteil derartiger Nachbehandlungsverfahren besteht jedoch darin, dass sie zeitaufwändig sind und die Produktionskosten erhöhen.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Ziehstein und ein Verfahren anzugeben, mit denen in kostengünstiger und zeitsparender Weise die Häufigkeit des Auftretens von Splits beim Ziehen von Drähten reduziert werden kann. Insbesondere soll damit die Qualität von gezogenen Drähten als auch die Effizienz des Ziehprozesses verbessert werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Ziehstein gemäß dem Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 14. Den lösungsgemäßen Ziehstein sowie das lösungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung zu entnehmen.
Ein lösungsgemäß ausgebildeter Ziehstein zur Querschnittsreduzierung eines Drahtes, der einen Ausgangsquerschnitt Qo aufweist, den es gilt auf einen Endquerschnitt Qi zu reduzieren, mit einem den Draht formgebenden Hohlkanal, durch den der Draht ziehbar ist und der wenigstens einen querschnittsverjüngenden Kanalabschnitt aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass der Hohlkanal in Kanallängsrichtung in zumindest vier Kanalabschnitte, a bis d, unterteilbar ist, die in Kanallängsrichtung in folgender Abfolge kontinuierlich, vorzugsweise nahtlos, aneinander grenzen. Der Ziehstein umfasst einen ersten Kanalabschnitt (a), längs dem sich der diesem Kanalabschnitt zuordenbare Kanalquerschnitt kontinuierlich von dem Ausgangsquerschnitt Q0 auf einen Zwischenquerschnitt Q, reduziert, einen zweiten Kanalabschnitt (b) mit einer Kanallänge L1 und einem konstanten Kanalquerschnitt, der dem Zwischenquerschnitt Q, entspricht, einen dritten Kanalabschnitt (c), längs dem sich der diesem Kanalabschnitt zuordenbare Kanalquerschnitt kontinuierlich von dem Zwischenquerschnitt Q, auf den Endquerschnitt Qi reduziert, und einen vierten Kanalabschnitt (d) mit einer Kanallänge L2, dessen Kanalquerschnitt dem Endquerschnitt Qi entspricht.
Der erste und der zweite Kanalabschnitt bilden eine erste Stufe des Ziehsteins, bei der der Draht eine Querschnittsreduzierung mit nachfolgender radialer Zwangsführung mit konstantem Querschnitt erfährt. Der dritte und der vierte Kanalabschnitt bilden eine zweite Stufe des Ziehsteins, bei der der Draht eine zweite Querschnittsreduzierung, abermals mit nachfolgender radialer Zwangsführung mit konstantem Querschnitt erfährt. Beide Stufen grenzen kontinuierlich, vorzugsweise nahtlos, aneinander.
Ein erfindungsgemäßer Ziehstein besteht also aus den vorstehenden zwei Stufen, wohingegen ein Ziehstein nach dem Stand der Technik lediglich einstufig aufgebaut ist. Durch den besonderen Aufbau des Ziehsteines stehen zur Optimierung der Eigenspannungsverhältnisse weit mehr Parameter zur Verfügung als bei bekannten Zeihsteinen der Fall ist, z.B. das Verhältnis der aufeinanderfolgenden Querschnitts - bzw. Durchmesserreduzierungen bzw. Deformationen, die Länge des zweiten querschnittskonstanten Bereiches, ein zweiter Übergangsradius und ein zweiter Öffnungswinkel. Weitere Einzelheiten hierzu können der weiteren Beschreibung entnommen werden. Zur Optimierung des Endproduktes, d.h. des gedünnten Drahtes in Bezug auf seine Eigenspannungseigenschaften, lassen sich die einzelnen, den Ziehprozess beeinflussenden Parameter rechnergestützt auf Basis von Finite-Elemente-Modellen sowie unter Zugrundelegung von Plastizitätsgesetzen (z.B. Von-Mises-Plastizitätsgesetz) im einzelnen quantifizieren und aufeinander abstimmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform für einen lösungsgemäßen Zeihstein gilt es, die Gesamt-Querschnittsreduzierung, die der Draht erfährt, auf eine erste und eine zweite Querschnittsreduzierung aufzuteilen, die in der ersten und in der zweiten Stufe des Ziehsteins erfolgen und die durch die Geometrie der ersten bzw. zweiten Stufe des Ziehsteins vorgegeben sind. Insbesondere soll in dieser bevorzugten Ausführungsform auf die zweite Stufe nur ein Anteil von maximal 20% der Gesamt- Querschnittsreduzierung entfallen, so dass gilt: ≤ O 3 * Öo - ß,
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Bevorzugt sind dabei Gesamt-Querschnittsreduzierungen von maximal 40%, insbesondere 20%, bezogen auf den Querschnitt des Ausgangsquerschnittes Q0.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Querschnittsreduzierung in der zweiten Stufe kleiner als 5% bzw. kleiner als 1 % ist. Weiter ist bevorzugt, dass der Hohlkanal rotationssymmetrisch bezüglich seiner Kanallängsachse ausgebildet ist.
Eine bevorzugte Ausbildungsform stellt ein Ziehstein dar, bei dem der Hohlkanal im Bereich des ersten Kanalabschnitts eine konische Verjüngung mit einem Konuswinkel α-i aufweist, wobei αi einen Wert zwischen 3° und 12°, vorzugsweise zwischen 4° und 8°, aufweist. Ebenso bietet es sich an den Hohlkanal im dritten Kanalabschnitts gleichfalls konisch auszubilden, mit einem Konuswinkel α2, der eine Größe zwischen 3° und 12° aufweist.
Der Hohlkanal des lösungsgemäßen Ziehsteins weist zumindest einen Ausgangsquerschnitt Qo auf, dem ein Ausgangsdurchmesser D0 zuordenbar ist. Dieser Ausgangsquerschnitt befindet sich im Bereich des vorzugsweise konisch ausgebildeten ersten Bereiches a des Hohlkanals, in den der zu dünnende Draht mit seinem Ausgangsquerschnitt Q0 einfädelbar ist. Der sich an den ersten Bereich a anschließende zweite Bereich b weist einen Zwischenquerschnitt Q1 auf, dem ein Zwischendurchmesser Dj zuordenbar ist. Letztlich ist der Endquerschnitt Qi des vierten Hohlkanalabschnittes d, der sich an den sich konisch verjüngenden dritten Abschnitt c anschließt, durch einen Enddurchmesser Di charakterisierbar. Die sich mit diesem Ziehstein ergebende Gesamt-Durchmesserreduzierung, die sich auf zwei separate Durchmesserreduzierungen aufteilt, kann durch den folgenden mathematischen Zusammenhang beschrieben werden:
A -A Dn - D. D - D, mit A -A < 0.3 : A -A Dn Dn Dn Dn Dn
Besonders bevorzugt ist ein Ziehstein, dessen geometrische Verhältnisse so gewählt sind, dass in der zweiten Stufe eine Durchmesserreduzierung von maximal 5%, insbesondere von nur maximal 1 % erfolgt. Es gilt demnach:
' ~ ' < 0.05 , vorzugsweise ' ~ ' < 0.01 A A Ferner ist es vorteilhaft, die axialen längen L1 und L2 der jeweils zweiten und vierten Hohlkanalbereiche b und d, die jeweils über einen konstanten Hohlkanaldurchmesser verfügen jeweils mit folgenden Mindestlängen auszubilden, für die gilt:
-^- > 0.2 und ^- ≥ 0.2. D1 D1
Besonders bevorzugt ist die Ausbildung eines Ziehsteins, bei dem die Gesamt- Durchmesserreduzierung einen Wert kleiner 30% des Ausgangsdurchmessers aufweist, insbesondere weniger als 20%, so gilt:
— L ≤ 0.3 , vorzugsweise — - L ≤ 0.2
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Ziehstein beheizbar. Weiterhin ist bevorzugt, dass sich in Ziehrichtung vor dem ersten und/oder nach dem vierten Kanalabschnitt jeweils ein weiterer Kanalabschnitt anschließt, die einen Zuführungsbereich, der auch als Eingangsschüssel bezeichnet wird, für den zu ziehenden Draht bzw. einen Auslassbereich für den gezogenen Draht bilden.
Besonders bevorzugt ist ein einstückig ausgebildeter Ziehstein.
Ferner zeichnet sich ein lösungsgemäßes Verfahren zur Reduzierung von Zugspannungen an Oberflächen in Umfangshchtung beim Ziehen bzw. Dünnen von Drähten, bei dem ein Draht mit einem Ausgangsquerschnitt Q0 durch einen sich verjüngenden Hohlkanal aufweisenden Ziehstein gezogen wird, wobei ein Querschnitt des Drahtes auf einen Endquerschnitt Qi reduziert wird, dadurch aus, dass der Draht während des Ziehvorganges folgenden Bearbeitungsschritten unterzogen wird: in einem ersten Schritt erfolgt eine radiale Kompression mit einer ersten Querschnittsreduzierung des Drahtes, in einem zweiten Schritt wird der Draht mit einem konstanten Querschnitt linear zwangsgeführt, in einem dritten Schritt erfolgt eine weitere radiale Kompression mit einer zweiten Querschnittsreduzierung des Drahtes und in einem vierten Schritt wird der Draht mit einem konstanten Querschnitt linear zwangsgeführt.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem alle vier Bearbeitungsschritte in unmittelbarer Abfolge durchgeführt werden und der Draht einer kontinuierlichen radialen Zwangsführung unterliegt.
Besonders bevorzugt trägt die zweite Querschnittreduzierung lediglich bis 30 % zur Gesamtquerschnittsreduzierung, die der Draht nach dem vierten Behandlungsschritt erfährt, bei.
Der dritte und vierte Behandlungsschritt bewirken jeweils zwar nur geringfügige Querschnittsänderungen, gleichwohl werden Druckspannungen in Umfangshchtung in den Draht eingeprägt, so dass die im ersten und zweiten Behandlungsschritt entstehenden Zugeigenspannungen in Umfangsrichtung zumindest teilweise kompensiert werden.
Besonders gute Ergebnisse können je nach Drahtmaterial erzielt werden, wenn der Draht während der vier Bearbeitungsschritte erwärmt wird. Hierbei kann der Draht auch einer Warm- bzw. Heissumformung unterzogen werden.
Eine besonders hervorzuhebende Erkenntnis konnte in jenem Fall gewonnen werden, bei dem der der auf den Endquerschnitt gedünnte Draht auf eine Trommel bzw. Ziehscheibe sowie auf eine nachfolgende Rolle aufgewickelt worden ist. Es ist erkannt worden, dass sich eine weitere Reduzierung der Eigenspannungen in Umfangsrichtung durch geeignete Dimensionierung der mit der Aufwicklung verbundenen weiteren Parametern der Ziehmaschine erreichen lässt. Das Biegen des Drahtes jeweils längs des Umfangsrandes der Ziehscheibe sowie der Spule, bewirkt eine Neuverteilung der Eigenspannungen in Umfangsrichtung, die gezielt zur Reduzierung des Split-Risikos ausgenutzt werden kann. Insbesondere hat sich gezeigt, dass, die Erhöhung der Prozesstemperatur gegenüber Raumtemperatur während des Aufwickeins besonderen Einfluss auf die Eigenspannungen in Umfangsrichtung nimmt. Dieser positive Effekt auf die Eigenspannungen in Umfangsrichtung kann weiter verstärkt werden, wenn die Radien der Ziehscheibe sowie der Spule klein gewählt werden. So bewirkt eine Reduktion des Biege- bzw. Kurvenradius insbesondere der Ziehscheibe, die dem Ziehstein in Ziehrichtung unmittelbar nachgeordnet ist, eine stärkere plastische Verformung während des Wickeins, die letztlich zu einer Reduktion der Zugeigenspannungen an der Drahtoberfläche führt. Als besonders günstig hat es sich beim Ziehen von Wolfram- Drähten erwiesen, Prozesstemperaturen von 4500C vorzusehen und eine Ziehscheibe mit einem möglichst kleinen Radius, beispielsweise von ca. 100 mm, zu verwenden. Hierbei können die Zugeigenspannungen in Umfangsrichtung auf vernachlässigbare Werte reduziert werden. Diese erhöhten Temperaturen können im Falle einer Warm- oder Heissumformung bereits dadurch erzielt werden, so fern die Ziehscheibe bzw. die Aufwickelspule genügend nahe am Ziehstein angeordnet ist.
Handelt es sich hingegen um einen Kaltformprozess, so ist dennoch eine Erwärmung des Drahtes zwischen Ziehstein und der Ziehscheibe und/oder der Aufwickelspule empfehlenswert.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Fig. 1 : Skizze eines erfindungsgemäßen Ziehsteins,
Fig. 2: Skizze eines Ziehsteines gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 3: Typischer Verlauf der Eigenspannungen in Umfangsrichtung
Fig. 4: Skizze einer Ziehmaschine
Wege zur Ausführung der Erfindung, Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Fig. 1 zeigt die obere Hälfte eines Längsschnittes durch einen rotationssymmetrischen, lösungsgemäß ausgebildeten Ziehstein 2, dessen Rotationsachse mit der Hohlkanallängsachse 6 sowie der Symmetrieachse des Drahtes 1 zusammenfällt. Der Ziehstein 2 verfügt über einen in Abschnitten unterteilbaren Hohlkanal, durch den der Draht 1 zur Formgebung im Wege eines Ziehvorganges hindurchgeführt wird.
Der Ziehstein 1 weist einen Zuführungsbereich 7 mit einem Öffnungsdurchmesser auf, der vorzugsweise größer als der Ausgangsdurchmesser D0 des zu deformierenden Drahtes 1 ist. Daran schließt sich der so genannte erste Abschnitt (a) an, der durch den Konuswinkel αi charakterisiert ist und in dem eine erste Durchmesserreduzierung auf den Zwischendurchmesser D, erfolgt. Der an den ersten Abschnitt (a) angrenzende Abschnitt (b) zeichnet sich durch einen konstanten Querschnitt Q, bzw. konstanten Kanaldurchmesser D, längs einer Kanallänge, der so genannten Auflagerlänge Li aus. Der Übergang zwischen dem ersten (a) und zweiten (b) Abschnitt ist nicht scharfkantig ausgebildet, sondern weist vielmehr einen Übergangsradius R1 auf. An den zweiten Abschnitt (b) schließt sich der querschnittsverjüngende, dritte Abschnitt (c) an, der durch den Konuswinkel α2 charakterisiert ist, an. An den dritten Abschnitt (c) schließt sich über einen zweiten Übergangsradius R2 der vierte Abschnitt (d) an, in dem, wie beim zweiten Abschnitt (b), keine Querschnitts- bzw. Durchmesserreduktion erfolgt. Der vierte Abschnitt (d) ist durch die Auflagerlänge L2 charakterisiert. An den vierten Abschnitt (d) schließt sich ein sich erweiternder Ausgangsbereich 8 an.
Der Ziehprozess erfolgt derart, dass der Draht mit einer definierten Zugkraft, die austrittsseitig des Ziehsteins 2 in den Draht 1 eingeleitet wird, sowie mit einer vorzugsweise konstanten Ziehgeschwindigkeit v durch den Ziehstein gezogen wird.
Eingangsseitig wirkt auf den Draht 1 die so genannte Back-Pull-Force Fb ein, die neben der Geometrie des Ziehsteins 2, der Ziehgeschwindigkeit, der Reibung zwischen Draht 1 und Ziehstein 2 sowie den Materialeigenschaften, wie bspw. Plastizität, des Drahtes 1 die Ziehkraft beeinflusst.
Mit Hilfe einer Finite-Elemente-Methode unter Zugrundelegung des von-Mises- Plastizitätsgesetzes wurden die Eigenspannungen in Drähten ermittelt, die zum einen mit einem erfindungsgemäßen Ziehstein gemäß Fig. 1 sowie mit einem herkömmlichen Ziehstein gemäß der Illustration in Fig. 2 behandelt worden sind. Bei den Simulationen ist man von einem herkömmlichen Ziehstein 2 ausgegangen, der den Abschnitten a und b des lösungsgemäß ausgebildeten Ziehsteins entsprach mit
Figure imgf000015_0001
Eine parametrische Analyse der Simulationsergebnisse hat ergeben, dass, bei gleicher Gesamt-Durchmesserreduktion, bspw. von 25 % bezogen auf den Ausgangsdurchmesser des Drahtes, die auftretenden Eigenspannungen in Umfangsrichtung mit Hilfe des lösungsgemäßen Ziehsteins im Vergleich zum herkömmlichen Ziehstein deutlich reduziert werden können. Durch die lösungsgemäße Zweistufigkeit der Querschnittsreduzierung des Drahtes können besonders gute Ergebnisse in Bezug auf eine Reduzierung der sich ausbildenden Eigenspannungen innerhalb des gezogenen Drahtes erzielt werden, wenn die zweite Stufe der Durchmesserreduktion, der durch die Dimensionierung des dritten Abschnitts (c) bestimmt ist, klein im Vergleich zur Durchmesserreduktion im Abschnitt a des lösungsgemäßen Ziehsteins ist. Für eine Aufteilung der Durchmesserreduktion von 95.6% in der ersten Stufe und 4.4% in der zweiten Stufe, sowie mit der Verwendung jeweils eines Konuswinkels von CM = 8° und 0:2 = 12° ergeben sich Resultate, bei denen ein derart gezogener und gedünnter Draht in Umfangsrichtung nahezu eigenspannungsfrei ist. In Fig. 3 sind zur Illustration dieser Simulationsergebnisse Funktionsverläufe von Eigenspannungen in Umfangsrichtung eines Drahtes über den normierten Abstand zur Drahtachse r/ro für einen konventionellen Ziehstein (strichlierter Funktionsverlauf) und für einen entsprechenden erfindungsgemäßen Ziehstein (durchgezogener Funktionsverlauf) dargestellt. Man erkennt, dass ein mit einem konventionellen Ziehstein gezogener Draht (strichlierte Linie) in der Drahtmitte (r/ro=O) Druckspannungen, d.h. negative Eigenspannungswerte, und an der Drahtoberfläche, bei r/ro=1 , Zugspannungen, d.h. positive Eigenspannungswerte, in Umfangsrichtung aufweist. Die an der Oberfläche auftretenden Zugspannungen in Umfangsrichtung sind für das Auftreten der eingangs erläuterten Splits verantwortlich. Im Vergleich dazu sind die Eigenspannungswerte bei einem Draht, der mit einem lösungsgemäß ausgebildeten Ziehstein hergestellt worden ist, deutlich reduziert, siehe durchgezogenen Funktionsverlauf. So weist ein Draht, der mit einem lösungsgemäßen Ziehstein hergestellt worden ist, bis zu 90% geringere Eigenspannungswerte gegenüber konventionellen Drähten auf.
Aufgrund der lösungsgemäßen Ausbildung der formgebenden Innenkontur des Ziehsteines, die sich durch die erläuterte Doppelstufigkeit auszeichnet, erhöht sich die erforderliche Ziehkraft verglichen zu konventionellen Ziehsteinen lediglich um ca. 3%. Diese Erhöhung der erforderlichen Ziehkraft liegt jedoch in einem unkritischen Bereich, so dass hieraus keinerlei Nachteile in Bezug auf eine mögliche Erhöhung der Bruchgefahr für den Draht entstehen.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass der vorgeschlagene Ziehstein im Vergleich zu konventionellen Ziehsteinen signifikant verbesserte Ergebnisse in Bezug auf die Herstellung von Drähten mit reduzierten Eigenspannungen liefert, wodurch das Risiko des Auftretens so genannter Splits deutlich reduziert werden kann. Damit lässt sich der mit Nachbehandlungsschritten verbundene Aufwand ebenfalls deutlich reduzieren. Darüber hinaus weisen die erzeugten Drähte eine höhere Qualität auf und können mit weniger Ausschuss hergestellt werden, was wiederum mit Zeit- und Kostenersparnissen verbunden ist.
Eine weitere Reduzierung der Eigenspannungen in Umfangsrichtung eines im Ziehverfahren hergestellten Drahtes lässt sich durch Aufwickeln des gezogenen Drahtes erreichen. Dieser Effekt zeigt sich ebenso bei der Verwendung konventioneller Ziehsteinen zur Herstellung von Drähten. Hierzu sei auf den in Fig. 4 gezeigten schematischen Aufbau einer Ziehmaschine verwiesen. Der Draht 1 wird von einer Abhaspei 3 abgespult und durch den lösungsgemäß ausgebildeten Ziehstein 2 gezogen. Die Einleitung der Ziehkraft und die Einstellung der Ziehgeschwindigkeit erfolgt über die Ziehscheibe 5, um die der Draht wenigstens einmalig umschlungen ist. Anschließend wird der querschnittsreduzierte Draht auf eine Spule 4 aufgewickelt. Untersuchungen beim Ziehen von Wolfram-Drähten haben ergeben, dass besonders reduzierte Eigenspannungszustände bzw. weitgehend Eigenspannungsfreie Drähte hergestellt werden können, wenn der mit einem erfindungsgemäßen sowie auch mit einem konventionellen Ziehstein gezogene Draht bei Temperaturen von etwa 10500C über eine Ziehspule auf eine Spule mit einem Spulenradius von etwa 100 mm aufgewickelt wird. So legen die Untersuchungen die Auffassung nahe, dass durch den Aufwickelvorgang unmittelbar nach dem Ziehprozess bedingte plastische Verformungen innerhalb des Drahtes, die an der Drahtoberfläche vorhandenen Zugspannungen zu reduzieren bzw. zu kompensieren vermögen.
In Fällen, in denen der Ziehvorgang bei Zimmertemperaturen erfolgt, bietet es sich für den Aufwickelvorgang an extra Heizvorrichtungen vorzusehen, um den positiven Einfluss des Aufwickelvorgangs auf die Eigenspannungsreduzierung nutzen zu können.

Claims

Patentansprüche
1. Ziehstein zur Querschnittsreduzierung eines Drahtes, der einen
Ausgangsquerschnitt Q0 aufweist, den es gilt auf einen Endquerschnitt Q1 zu reduzieren, mit einem den Draht formgebenden Hohlkanal, durch den der Draht ziehbar ist und der wenigstens einen querschnittsverjüngenden Kanalabschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkanal in Kanallängsrichtung in zumindest vier Kanalabschnitte (a-d) unterteilbar ist, die in Kanallängsrichtung in folgender Abfolge kontinuierlich aneinander grenzen: ein erster Kanalabschnitt (a), längs dem sich der diesem Kanalabschnitt zuordenbare Kanalquerschnitt kontinuierlich von dem Ausgangsquerschnitt Qo auf einen Zwischenquerschnitt Qi reduziert, ein zweiter Kanalabschnitt (b) mit einer Kanallänge Li und einem konstanten Kanalquerschnitt, der dem Zwischenquerschnitt Qi entspricht, ein dritter Kanalabschnitt (c), längs dem sich der diesem Kanalabschnitt zuordenbare Kanalquerschnitt kontinuierlich von dem Zwischenquerschnitt Q, auf den Endquerschnitt Qi reduziert, und ein vierter Kanalabschnitt (d) mit einer Kanallänge L2, dessen Kanalquerschnitt dem Endquerschnitt Qi entspricht.
2. Ziehstein nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für Q0, Qi und Q0 gilt:
Figure imgf000018_0001
mit Q^ QL ≤ ^ QIZ QL Qo Qo
3. Ziehstein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für Q0, Qi und Qo gilt:
^' ^' < 0.05 vorzu sweise ^' ^' < 0.01 .
Figure imgf000019_0001
4. Ziehstein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkanal rotationssymmetrisch bezüglich einer Kanallängsachse ist.
5. Ziehstein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des ersten Kanalabschnitts der Hohlkanal konisch ausgebildet ist und einen Konuswinkel αi mit der Kanallängsachse einschließt, der eine Größe zwischen 3° und 12°, vorzugsweise zwischen 4° und 8°, aufweist.
6. Ziehstein nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des dritten Kanalabschnitts der Hohlkanal konisch ausgebildet ist und einen Konuswinkel a2 mit der Kanallängsachse einschließt, der eine Größe zwischen 3° und 12°, vorzugsweise zwischen 8° und 12°, aufweist.
7. Ziehstein nach einem der Ansprüche 4 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, der Ausgangsquerschnitt Q0 durch einen Ausgangsdurchmesser D0, der Zwischenquerschnitt Q, durch einen Zwischendurchmesser Dj und der Endquerschnitt Qi durch einen Enddurchmesser Di charakterisiert sind und dass gilt:
D0 - D1 D0 - D^ + D1 - D1
D0 D0 D0 D1 - Dx mit < 0.3 :
Dn Dn
8. Ziehstein nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für D0, D1 und D0 gilt:
' ~ ' < 0.05 , vorzugsweise — '■ L < 0.01
O0 D0
9. Ziehstein nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen Li und L2 jeweils eine Mindestlänge aufweisen, wobei gilt:
-^- ≥ 0.2 und -^- > 0.2. D1 D1
10. Ziehstein nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass gilt:
— L < 0.3 , vorzugsweise — L ≤ 0.2 .
A, A,
11. Ziehstein nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehstein beheizbar ist.
12. Ziehstein nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass an den ersten und/oder den vierten Kanalabschnitt jeweils erweiterte Kanalabschnitte anschließen.
13. Ziehstein nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ziehstein einstückig ausgebildet ist.
14. Verfahren zur Reduzierung von Zugspannungen an Oberflächen in Umfangsrichtung beim Ziehen/Dünnen von Drähten, bei dem ein Draht mit einem Ausgangsquerschnitt Q0 durch einen sich verjüngenden Hohlkanal aufweisenden Ziehstein gezogen wird, wobei ein Querschnitt des Drahtes auf einen Endquerschnitt (^reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht während eines Ziehvorganges folgenden Bearbeitungsschritten unterzogen wird: in einem ersten Schritt erfolgt eine radiale Kompression mit einer ersten Querschnittsreduzierung des Drahtes, in einem zweiten Schritt wird der Draht mit einem konstanten Querschnitt linear zwangsgeführt, in einem dritten Schritt erfolgt eine weitere radiale Kompression mit einer zweiten Querschnittsreduzierung des Drahtes und in einem vierten Schritt wird der Draht mit einem konstanten Querschnitt linear zwangsgeführt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass alle vier Bearbeitungsschritte in unmittelbarer Abfolge durchgeführt werden und der Draht einer kontinuierlichen radialen Zwangsführung unterliegt.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Querschnittreduzierung bis 30 Prozent zur Gesamtquerschnittsreduzierung, die der Draht nach dem vierten Behandlungsschritt erfährt, beiträgt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht während der vier Bearbeitungsschritte erwärmt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der auf den Endquerschnitt gedünnte Draht auf eine Rolle oder Spule aufgewickelt wird.
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