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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
von Drähten aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung.
Die hierfür geeigneten Kupferlegierungen sind zum Beispiel
in der Norm DIN EN 1044 genormt. Sie enthalten
neben Kupfer als Legierungszusätze Cadmium, Zink, Silizium,
Zinn, Mangan, Nickel, Silber, Phosphor und weitere Nichteisen-Metalle.
Aus diesen Legierungen werden gewöhnlich Drähte
mit Durchmessern von 1 bis 5 mm hergestellt.
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Verfahren
und Vorrichtungen zur Herstellung von Drähten und Stäben
aus Kupfer oder Kupferlegierungen werden zum Beispiel in den deutschen
Offenlegungsschriften
DE
39 29 287 A1 und
DE
196 02 054 A1 sowie in den
US-Patenten
US 2,290,684 und
US
2,795,520 beschrieben. Ausgangspunkt für die Herstellung der
Drähte sind in der Regel zylindrische Gußblöcke,
die auf 550 bis 600°C erwärmt und mit einer Strangpresse
zu einem oder mehreren Drähten extrudiert werden. Die hierbei
erhaltenen Rohdrähte müssen gewöhnlich durch
weitere Zieh- oder Walzprozesse auf die gewünschten Enddurchmesser
gebracht werden.
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Mit
den beschriebenen Extrusionsverfahren lassen sich Drähte
oder Stäbe mit unterschiedlichen Querschnittsformen herstellen.
Runde oder quadratische Querschnitte werden bevorzugt eingesetzt.
Die extrudierten Drähte werden gewöhnlich durch
ein- oder mehrmaliges Kaltziehen auf Fertigmaß gebracht.
Bei jedem Ziehvorgang ist im Falle von Legierungen nur eine Kaltumformung
mit einem Verformungsgrad zwischen 25 und 30% möglich.
Der Verformungsgrad ist von der gewählten Legierung abhängig.
Bei reinem Kupfer ist auch ein höherer Verformungsgrad
erreichbar. Der Verformungsgrad ist definiert als das Verhältnis
der Querschnittsänderung relativ zum Anfangsquerschnitt.
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Kupfer
oder Kupferlegierungen bilden bei hohen Temperaturen eine dunkle
Oxidhaut aus Cu(II)-oxid an der Oberfläche und neigen bei
großen Formänderungen während der Zieh-
oder Walzprozesse zur Versprödung. Ohne weitere Vorkehrungen
zur Vermeidung dieser Probleme müssen die aus der Strangpresse
austretenden Rohdrähte zur Entfernung der Oxidhaut in verdünnter
Schwefelsäure gebeizt und anschließend mit Wasser
gespült werden. Die Versprödung kann durch Glühen
rückgängig gemacht werden. Die zitierten Patentdokumente
vermeiden die Bildung der Oxidhaut durch Besprühen der
aus der Strangpresse austretenden heißen Drähte
mit Wasser aus geeigneten Sprühdüsen, um „metallisch
blanke" Drähte zu erhalten.
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Mit
den beschriebenen Extrusionsverfahren lassen sich Drähte
oder Stäbe mit unterschiedlichen Querschnittsformen herstellen.
Runde oder quadratische Querschnitte werden bevorzugt eingesetzt.
Die extrudierten Drähte werden gewöhnlich durch
ein- oder mehrmaliges Kaltziehen auf Fertigmaß gebracht.
Bei jedem Ziehvorgang ist abhängig vom Werkstoff nur eine
Kaltumformung mit einem Verformungsgrad zwischen 25 und 50% möglich.
Der Verformungsgrad ist hierbei definiert als die Querschnittsänderung
relativ zum Anfangsquerschnitt.
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Konventionell
extrudierte Drähte weisen erfahrungsgemäß eine
Schwankungsbreite ihrer Querschnittsabmessungen von ±5%
auf. Für Kupferlegierungen nach DIN EN 1044 betragen
jedoch die geforderten Grenzabmaße für Drähte ±3%.
Zur Einhaltung der Grenzabmaße wird vor dem Fertigziehen
zunächst ein sogenannter Kalibrierzug vorgenommen, um die
Toleranz der Querschnittsabmessungen zu vermindern. Hierbei werden
Drahtabschnitte mit größerem Querschnitt stärker
verformt als dünnere Drahtabschnitte. Das führt
zu unterschiedlicher Bruchdehnung, Zugfestigkeit und Härte
längs der Drähte. Im allgemeinen nehmen Härte
und Zugfestigkeit mit steigendem Umformungsgrad zu, während
die Bruchdehnung abnimmt. Vor dem Fertigziehen müssen die
Drähte daher zwischengeglüht werden, um die beim
Umformen entstandene Kaltverfestigung durch Glühen oberhalb
der Rekristallisationstemperatur wieder zu beseitigen.
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Die
Qualität der Extrusion hat also einen entscheidenden Einfluß auf
die nachfolgenden Arbeitsgänge.
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Weiterhin
hat sich gezeigt, daß das aus dem Stand der Technik bekannte
Besprühen der extrudierten Lotdrähte mit kaltem
Wasser teilweise zu fleckigen Oberflächen der Drähte
führt. Außerdem sind die so hergestellten Drähte
spröde und können nicht ohne vorheriges Glühen
in anschließenden Ziehprozessen verarbeitet werden.
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Für
das Ziehen auf Fertigmaß stehen Ziehapparaturen zur Verfügung,
deren Herzstück sogenannte Ziehsteine aus Diamant oder
Hartmetall sind. Sie weisen eine Ziehöffnung auf, durch
die der Draht hindurchgezogen wird. Da die Ziehöffnung
kleiner ist als der Drahtdurchmesser, muß der Draht in
einer geeigneten Vorrichtung angespitzt werden, bevor er durch die
Ziehöffnung hindurchgefädelt werden kann. Dieser
Vorgang ist zeitraubend und verhindert eine durchgehende Fertigung
vom Gußblock bis zum Lotdraht mit Fertigmaß.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindungen ist es daher, ein kontinuierliches
Verfahren zur Herstellung eines Drahtes aus Kupfer oder aus einer
Kupferlegierung anzugeben, wobei ohne Unterbrechung ausgehend von
der Extrusion eines Gußblocks in nur einem nachgeschalteten
Ziehvorgang ein metallisch blanker Draht mit Fertigmaß hergestellt
wird.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch das im Hauptanspruch angegebene
Verfahren. Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens
werden in den Unteransprüchen beschrieben.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren geht von den aus dem
Stand der Technik bekannten Extrusionsverfahren aus. Kupfer oder
Kupferlegierung werden in Form eines Gußbolzens in eine
Strangpresse eingelegt und bei einer Temperatur oberhalb von 500°C
durch eine Matrize mit einer oder mehreren Matrizenöffnungen
gepreßt und danach in einer Kühlzone abgekühlt.
Der oder die aus der Matrize austretenden Rohdrähte werden in
nur einem nachgeschalteten Ziehprozeß auf Fertigmaß gezogen.
Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- a)
Schützen der aus der Matrize austretenden heißen
Drähte in einer Reckzone (I) mit einem Schutzgas vor Oxidation,
- b) Abkühlen der Drähte in einer Kühlzone
(II) in einem temperierten Wasserbad mit einer Temperatur größer als
60°C,
- c) Messen der Querschnittsabmessungen der Drähte nach
Austritt aus dem Wasserbad und Ausüben einer geregelten
Zugkraft auf die Drähte, so daß die Abweichungen
der Querschnittsabmessungen der Drähte von einem Soll-Querschnitt
durch Recken der Drähte in der Reckzone minimiert werden
und
- d) Einlegen der Drähte ohne vorheriges Anspitzen in
einen geteilten Ziehstein, Schließen des Ziehsteins und
Ziehen der Drähte auf Fertigmaß ohne Unterbrechung
bis der Gußbolzen verbraucht ist.
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Mit
dem Verfahren können mehrere Drähte parallel gefertigt
werden. Die Matrize der Strangpresse muß hierzu entsprechend
viele Extrusionsöffnungen aufweisen. Bevorzugt wird die
Matrize mit zwei Extrusionsöffnungen ausgestattet. Der
Einfachheit halber beziehen sich die folgenden Erläuterungen
nur auf die Herstellung eines Drahtes. Bei der Herstellung von mehreren
Drähten, müssen die Verfahrensabläufe
für jeden Draht unabhängig voneinander vorgenommen
werden.
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Mit
dem Verfahren können Drähten mit unterschiedlichen
Querschnittsformen hergestellt werden, bevorzugt werden Drähte
mit rundem Querschnitt erzeugt.
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Erfindungsgemäß ist
zwischen Matrize und Kühlzone eine Reckzone angeordnet.
In der Reckzone ist die Temperatur des Drahtes unmittelbar hinter
dem Austritt aus der Matrize immer noch so hoch, daß der
Draht eine plastische Beschaffenheit aufweist und mit relativ geringem
Kraftaufwand in die Länge gezogen werden kann. Hierbei
werden die Querschnittsabmessungen des Drahtes ausgehend von den
Querschnittsabmessungen der Matrizenöffnung auf einen Sollquerschnitt
vermindert. Dieser Vorgang ist mit einer Fertigungstoleranz von
etwa ±5% behaftet. Es hat sich gezeigt, daß durch
Regeln der an den Draht angreifenden Zugkraft die Toleranz der Querschnittsabmessungen
auf ±3% vermindert werden kann.
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Bei
Runddrähten hat es sich bewährt, wenn der Durchmesser
der Matrizenöffnung um den Faktor 1,4 bis 2, bevorzugt
um den Faktor 1,5 bis 1,8, größer ist als der
gewünschte Drahtdurchmesser nach Verlassen der Reckzone.
Ein größerer Matrizendurchmesser verringert die
Anforderungen an den Preßdruck der Strangpresse.
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Die
Ziehgeschwindigkeit für die Drähte hinter der
Reckzone beträgt bevorzugt zwischen 0,5 und 1,5, insbesondere
zwischen 0,7 und 1,0 m/s.
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Die
Zugkraft für den Reckvorgang kann durch einen hinter der
Kühlzone angeordneten Reckantrieb in den Draht eingebracht
werden. Zur Regelung der Zugkraft wird der Ist-Querschnitt nach
dem Austritt des Drahtes aus dem Wasserbad und vor dem Reckantrieb
gemessen und mit dem Soll-Querschnitt verglichen. Der Ist-Querschnitt
bildet die Regelgröße, deren Abweichung vom Soll-Querschnitt
in einem Regler ermittelt und zur Bestimmung der notwendigen Änderung
der Zugkraft des Reckantriebs verwendet wird. Der Soll-Querschnitt
des Drahtes kann zum Beispiel mit einem optischen Drahtdickenmeßgerät
ermittelt werden.
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Die
Länge der Reckzone zwischen Matrize und Kühlzone
kann zwischen 30 und 500 mm lang sein, bevorzugt hat sie eine Länge
von 50 bis 300 mm. Da der frisch extrudierte Draht in dieser Zone
noch sehr heiß ist, ist es ratsam, die Oxidation an der
Drahtoberfläche durch Befüllen oder Durchfluten
der Reckzone mit einem Schutzgas zu verhindern. Geeignete Schutzgase
sind Argon oder Stickstoff, bevorzugt wird Stickstoff eingesetzt.
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Die
beschriebene Extrusion mit angeschlossener geregelten Reckung der
extrudierten Rohdrähte führt zu Drähten,
deren Dickenschwankungen so weit vermindert sind, daß ein
einziger nachgeschalteter Ziehprozeß ausreicht, um die
Drähte auf Fertigmaß zu ziehen. Damit dieser Ziehprozeß unmittelbar
ohne Unterbrechung nach Verlassen der Kühlzone angeschlossen
werden kann, muß der Draht die Kühlzone in metallisch
blanker Form verlassen. Unter „metallisch blank" wird im
Rahmen dieser Erfindung verstanden, daß sich an der Oberfläche
der Lotdrähte kein schwarzes Cu (II) oxid befindet, sondern
nur das unvermeidliche rote Cu (I) oxid. Das Beizen des Drahtes
zwecks Entfernung der Oxidhaut kann dann entfallen.
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Erfindungsgemäß wird
die metallisch blanke Oberfläche des Drahtes hinter der
Kühlzone durch mehrere Maßnahmen sichergestellt:
- • in der Reckzone wird der Draht durch
Befüllen oder Durchfluten mit einem Inertgas vor Oxidation
geschützt;
- • in der Kühlzone wird der Draht in einem
temperierten Wasserbad bei einer Temperatur oberhalb von 60, bevorzugt
oberhalb von 80°C auf unter 100°C abgekühlt
werden. Zu diesem Zweck werden die Drähte bevorzugt innerhalb
von 1 bis 10 Sekunden durch das Wasserbad gezogen;
- • bevorzugt wird das Wasserbad beständig verwirbelt,
um zu verhindern, daß sich auf der heißen Drahtoberfläche
Gasbläschen bilden. Das kann zum Beispiel dadurch geschehen,
daß die Drähte quer zur Laufrichtung mit heißem
Wasser angeströmt werden.
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Die
obigen Maßnahmen führen zu Lotdrähten
mit metallisch blanker Oberfläche, die noch ein ausreichendes
Formänderungsvermögen für nachfolgende
Ziehprozesse aufweisen. Wesentlich hierbei ist, daß das Wasserbad
auf etwa 60 bis 95°C temperiert wird. Temperaturen des
Wasserbades unter 60°C führen zu einer Versprödung
des Drahtes, die beim nachfolgenden Fertigziehen häufigen
Drahtbruch zur Folge hat.
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Nach
dem Abkühlen des Drahtes im Wasserbad wird er in einem
einzigen Ziehprozeß auf Fertigmaß gezogen. Damit
dieser Ziehprozeß unterbrechungsfrei in das Gesamtverfahren
integriert werden kann, wurde ein geteilter Ziehstein entwickelt.
Hierdurch wird das sonst übliche Anspitzen des Drahtes
und Einfädeln in den Ziehstein überflüssig.
Nach dem Anfahren der Extrusion wird der Anfang des Drahtes in den
geöffneten Ziehstein eingelegt, der Ziehstein wird geschlossen
und der Draht auf Fertigmaß gezogen.
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Das
Verfahren eignet sich prinzipiell für alle Extrusionsverfahren,
bei denen ein Endlosprofil mit verringerten Toleranzen der Querschnittsabmessungen
erzeugt werden soll. Bevorzugt wird das Verfahren jedoch für
die Herstellung von Drähten aus Kupfer oder aus Kupferlegierungen
verwendet, die neben Kupfer Legierungszusätze aus Silber,
Cadmium, Zink, Silizium, Zinn, Mangan, Nickel oder Phosphor oder
Kombinationen dieser Zusätze enthalten. Das Verfahren ermöglicht
es, in einem kontinuierlichen Arbeitsgang aus einem Gußblock
einen gebrauchsfertigen Draht mit metallisch blanker Oberfläche
herzustellen.
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Im
folgenden wird die Erfindung an Hand der Beispiele und Figuren näher
erläutert. Es zeigen:
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1:
Prinzipieller Aufbau zur Durchführung des Verfahrens
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2:
Meßprotokoll für die Durchmesser von zwei parallel
gezogenen Drähten ohne Regelung des Reckantriebes
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3:
Meßprotokoll für die Durchmesser von zwei parallel
gezogenen Drähten mit Regelung des Reckantriebes
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4:
Aufbau des geteilten Ziehsteins
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1 zeigt
den prinzipiellen Aufbau zur Durchführung des Verfahrens.
Bezugsziffer (1) bezeichnet den Gußbolzen aus
Kupfer oder aus einer Kupferlegierung. Er befindet sich in der Strangpresse
(2) und wird durch eine hier nicht gezeigte externe Beheizung
auf einer Temperatur von zum Beispiel 600°C gehalten. Mit dem
Stempel (3) wird der Gußbolzen durch eine Öffnung
in einer Matrize (4) gepreßt. Der extrudierte
Rohdraht ist mit Bezugsziffer (5) bezeichnet. An die Matrize
(4) schließt die Reckzone (I) an, in der der Draht
nur mäßig abgekühlt wird. Zur Vermeidung
einer Oxidation des Drahtes wird die Reckzone zum Beispiel mit einem Schutzgas
befüllt oder durchflutet. In der anschließenden
Kühlzone (II) wird der noch heiße Draht auf eine Temperatur
unter 100°C abgekühlt, indem er durch ein temperiertes
Wasserbad (6) geführt wird, welches auf einer
Temperatur von mindestens 60°C gehalten wird. Das Wasserbad
ist in Draufsicht auf die Wasseroberfläche dargestellt.
Die von gegenüberliegenden Seiten auf den Rohdraht (5)
gerichteten Pfeile stellen eine Anströmung des Drahtes
mit Wasser aus mehreren Düsen dar, die längs des
Drahtes im Wasserbad angeordnet sind. Das hierfür notwendige
Wasser wird im Kreis geführt. Zu diesem Zweck befindet
sich am Boden des Wasserbades ein Auslauf, über den eine
Pumpe Wasser absaugt und über die Anströmdüsen
dem Wasserbad wieder zuführt. Die Quer-Anströmung
der Drähte verhin dert, daß sich auf den Drahtoberflächen
Gasbläschen festsetzen und zu einer fleckigen Oberfläche
führen.
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Hinter
der Abkühlzone (II) ist eine Meßsystem (7)
zur Bestimmung der Querschnittsabmessungen des Drahtes angeordnet.
Geeignet sind mechanische oder optische Meßsysteme. Das
Meßsignal wird im Regler (8) mit dem Wert für
den Soll-Querschnitt verglichen und aus der sich ergebenden Regelabweichung
eine Stellgröße an den Antriebsmotor des Reckantriebs
(9) ausgegeben. Ist der gemessene Querschnitt größer
als der Sollquerschnitt wird die Zugkraft des Reckantriebs erhöht,
was zu einer Längenausdehnung mit entsprechender Verringerung
des Querschnitts führt. Ist umgekehrt der gemessene Querschnitt
kleiner als der Soll-Querschnitt, wird die Zugkraft des Reckantriebs
vermindert. Mit dieser Regelung kann die Toleranz der Querschnittsabmessungen
des extrudierten Drahtes von ±5% auf weniger als ±3%
verringert werden.
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In
einer nachfolgenden Bearbeitungsstation (11) wird der Draht
auf Fertigmaß gezogen. Diese Bearbeitungsstation besteht
aus einer Presse mit Unterstempel (12) und Oberstempel
(13). Herzstück dieser Bearbeitungsstation ist
eine Anordnung aus einem Ziehstein und einer Fassung. Ziehstein
und Fassung sind geteilt, um ein Einlegen des mit der Strangpresse
extrudierten Drahtes bei laufender Extrusion zu ermöglichen. Je
eine Hälfte der Anordnung (14) ist an Unter- und
Oberstempel befestigt. Vor Beginn der Extrusion des Rohdrahtes werden
die beiden Stempel der Presse auseinandergefahren. Erreicht der
Rohdraht diese Presse, so wird er in den offenen Ziehstein eingelegt
und der Anfang des Drahtes hinter dem Ziehstein um den Ziehantrieb (16)
gewickelt. Dann wird der Oberstempel der Presse auf den Unterstempel
abgesenkt, bis die beiden Trennflächen des Ziehsteins aufeinanderliegen.
Der Ziehantrieb zieht den Draht durch den Ziehstein auf Fertigmaß. Der
fertige Lotdraht wird auf einem in 1 nicht
gezeigten Wickler aufgewickelt.
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Extrusionsgeschwindigkeit,
Recken und Ziehen auf Fertigmaß werden während
der gesamten Dauer des Verfahrens aufeinander abgestimmt, so daß der
Gußbolzen ohne Unterbrechung bis auf einen unvermeidlichen
Rest extrudiert werden kann. Bevorzugt beträgt die Ziehgeschwindigkeit
der Drähte hinter der Kühlzone zwischen 0,5 und
1,5 m/s.
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Um
das Anfahren des Prozesses zu erleichtern befindet sich hinter dem
ersten Wickelantrieb ein sogenannter Tänzer (10),
der kurzzeitige Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den einzelnen
Bearbeitungsstationen des Verfahrens ausgleichen kann. Die Bezugsziffer
(15) bezeichnet eine mit einer Schmierstation kombinierte
Drahtführung.
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4 zeigt
die Anordnung aus Ziehstein und Fassung. Sie besteht aus dem Ziehstein
(20), der in einer Fassung (21) befestigt ist.
Der Ziehstein weist eine Bohrung (23) auf, deren Achse
eine Ziehachse bildet. Ziehstein und Fassung sind längs
der Ziehachse geteilt. Beim Drahtziehen liegen beide Hälften
der Anordnung mit den bei der Teilung entstandenen Trennflächen
(24) aufeinander und sind mit Stiften in den Stiftlöchern
(25) exakt zueinander positioniert. Die Gewindelöcher
(26) in der Fassung dienen zur Befestigung der Hälften
der Anordnung in Ober- und Unterstempel der Presse.
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Der
Ziehstein kann aus Hartmetall oder aus Diamant, bevorzugt aus einem
polykristallinem Diamanten bestehen.
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Damit
durch die Teilung des Ziehsteins beim Drahtziehen keine Riefen auf
dem Draht erzeugt werden, muß die Bohrung des Ziehsteins
exakt gefertigt werden. Bevorzugt geht man dabei so vor, daß zunächst
eine Vorform des Ziehsteins ohne Bohrung in der ungeteilten Fassung
befestigt wird. Bevorzugt wird der Ziehstein in eine Fassung aus
Stahl eingelötet. Nach Einbringen der Stiftlöcher
in die Fassung wird die Anordnung längs der späteren
Ziehachse geteilt und die Trennflächen werden geglättet.
Nach Verstiften der beiden Hälften der Anordnung wird die
Ziehöffnung wie auch bei ungeteilten Ziehsteinen üblich
hergestellt.
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Überraschenderweise
hat sich gezeigt, daß auf den mit einem solchen Ziehstein
gezogenen Drähten keine Riefen infolge der Teilung des
Ziehsteins erkennbar sind. Der besondere Vorteil dieses Ziehsteines
ist, daß der Rohdraht zum Einfädeln in die Ziehöffnung
nicht angespitzt werden muß. Durch den Fortfall des Anspitzen
des Rohdrahtes ist es jetzt möglich, eine Ziehanlage aufzubauen,
mit der ein Rohdraht in einer Ziehstation bis zum fertigen Draht
kontinuierlich ohne Unterbrechung zwecks Anspitzen des Drahtes gezogen
werden kann.
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Im
folgenden Vergleichsbeispiel und Beispiel wurden Rohdrähte
aus der Kupferlegierung Ag40Cu30Zn28Sn2 (Bezeichnung nach DIN
EN 1044: AG 105) extrudiert. Diese Rohdrähte wurden
sodann auf einen Drahtdurchmesser von 1,5 mm fertiggezogen.
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Vergleichsbeispiel
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Ein
40 kg Gußbolzen aus der genannten Kupferlegierung wurde
in einer Strangpresse durch eine Matrize mit zwei runden Matrizenöffnungen
von jeweils 2,9 mm Durchmesser zu zwei parallelen Drähten
extrudiert. In der Reckzone wurden die Drahtdurchmesser durch Anlegen
einer konstanten Zugkraft auf ein Sollmaß von 1,8 mm verringert.
Die Geschwindigkeit der extrudierten Drähte hinter der
Reckzone betrug 1 m/s.
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2 zeigt
die mit einem optischen Meßsystem erfaßten Durchmesserwerte über
eine Drahtlänge von 880 m. In 2 sind die
obere Toleranzgrenze (OT) mit 1,9 mm und die untere Toleranzgrenze
(UT) mit 1,7 mm eingezeichnet. Diese Werte entsprechen einer Dickentoleranz
von etwa ±5%.
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Das
Sollmaß der Drahtdurchmesser wurde bei diesem Extrusionsversuch
auf 1,8 mm festgelegt, um auch bei größeren Schwankungen
der Drahtdurchmesser noch genügend Formänderung
für Kalibrierzug und Fertigzug auf einen Durchmesser von
1,5 mm zur Verfügung zu haben.
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Mit
dem Kalibrierzug wurden die Drähte auf einen Durchmesser
von 1,7 mm gezogen. Wegen der großen Durchmesserschwankungen
der extrudierten Drähte wurden durch den Kalibrierzug entsprechende Schwankungen
von Härte, Zugfestigkeit und Bruchdehnung in die Drähte
eingeführt. Durch Zwischenglühen oberhalb der
Rekristallisationstemperatur wurden diese unterschiedlichen mechanischen
Eigenschaften ausgeglichen, bevor die Drähte auf einen
Durchmesser von 1,5 mm fertiggezogen wurden.
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Beispiel 1
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Das
Vergleichsbeispiel wurde mit einem zweiten Gußbolzen wiederholt.
Im Unterschied zum Vergleichsbeispiel wurde jetzt die Zugkraft geregelt.
Der Solldurchmesser der Drähte betrug 1,7 mm. Die Meßergebnisse
für die Durchmesser der beiden Drähte zeigt 3 über
eine Länge von 980 m. In 3 sind wieder obere
und untere Toleranzgrenzen eingezeichnet. Die obere Toleranzgrenze
lag bei 1,75 und die untere bei 1,65 mm, entsprechend einer Durchmessertoleranz
von ±3%.
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Die
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verringerte
Durchmessertoleranz des Rohdrahtes erlaubte es, den mittleren Durchmesser
des Rohdrahtes von 1,8 auf 1,7 mm zu senken ohne Verlust an genügender Formänderung
während des Fertigziehens auf einen Durchmesser von 1,5
mm. Kalibrierzug und Zwischenglühen wie im Vergleichsbeispiel
waren hier nicht nötig.
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Beispiel 2
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In
der im folgenden beschriebenen Versuchsserie wurden Rohdrähte
aus der Kupferlegierung Ag40Cu30Zn28Sn2 (Bezeichnung nach DIN
EN 1044: AG 105) mit metallisch blanker Oberfläche
gezogen. Diese Rohdrähte wurden sodann auf einen Drahtdurchmesser
von 1,5 mm fertiggezogen.
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Ein
10 kg Gußbolzen aus der genannten Kupferlegierung wurde
in der Strangpresse durch eine Matrize mit zwei runden Matrizenöffnungen
von jeweils 2,9 mm Durchmesser zu zwei parallelen Drähten
extrudiert. In der Reckzone wurden die Drahtdurchmesser durch Anlegen
einer geregelten Zugkraft auf ein Sollmaß von 1,7 mm verringert.
Die Reckzone wurde durch Durchströmen mit Stickstoff vor
Luftsauerstoff geschützt. Die Reckzone mündete
direkt in ein temperiertes Wasserbad. Zur Verwirbelung des Wassers
war das Bad mit einer Querstromeinrichtung ausgerüstet.
Die Geschwindigkeit der durch das Wasserbad geführten Drähte
betrug 1 m/s.
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Es
wurden mehrere Gußbolzen mit der beschriebenen Apparatur
bei unterschiedlichen Temperaturen des Wasserbades extrudiert. Die
so extrudierten Lotdrähte mit blanker Oberfläche
wurden anschließend in einer Ziehapparatur von 1,7 mm auf
1,5 mm Durchmesser heruntergezogen und ihr Ziehverhalten qualitativ
bewertet. Die Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle. Tabelle: Ziehverhalten der extrudierten
Drähte in Abhängigkeit von der Temperatur des
Wasserbades
| | Versuch
Nr. 1 | Versuch
Nr. 2 | Versuch
Nr. 3 | Versuch
Nr. 4 |
| Wassertemperatur | 20°C | 40°C | 60°C | 80°C |
| Ziehverhalten | Draht
ist spröde. Häufige Drahtbrüche beim
Ziehen | Gelegentliche Drahtbrüche
beim Ziehen | Draht
kann ohne Brüche gezogen werden | Gut |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3929287
A1 [0002]
- - DE 19602054 A1 [0002]
- - US 2290684 [0002]
- - US 2795520 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - DIN EN 1044 [0001]
- - DIN EN 1044 [0006]
- - DIN EN 1044: AG 105 [0039]
- - DIN EN 1044: AG 105 [0046]