Vorrichtung zur Beschichtung von metallischem Umformgut mit einem Schmierstoff

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie und betrifft das Aufbringen fester oder halbfester Schmierstoffe (4) auf metallisches Umformgut (6), welches für die Kaltumformung vorgesehen ist, beispielsweise für das Ziehen mit hydrodynamischer Schmierung. Bei der Erfindung können Schmierstoffe (4) verwendet werden, die beiZimmertemperatur fest oder halbfest sind, wie beispielsweise Kalziumstearat, Schmierseife oder Bienenwachs. Als Umformgut (6) können beispielsweise Drähte, Profile oder Rohre verarbeitet werden. Nach der Erfindung wird das Umformgut (6) durch eine oder mehrere nacheinander angeordnete Beschichtungskammern (1 )transportiert, in denen der infolge einer Druck- und/oder Wärmeeinwirkung verflüssigte Schmierstoff (4) auf das Umformgut (6) aufgetragen wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie und betrifft das Aufbringen von Schmierstoffen auf metallisches Umformgut, welches für die Kaltumformung vorgesehen ist, beispielsweise für das Ziehen mit hydrodynamiscner Schmierung. Bei der Erfindung können Schmierstoffe verwendet werden, die bei Raumtemperatur fest oder halbfest sind, wie beispielsweise Kalziumstearat, Schmierseife oder Bienenwachs. Als Umformgut können beispielsweise Drähte, Profile oder Rohre verarbeitet werden.

[0002] Zum Kaltumformen metallischer Merkstoffe durch Ziehen werden feste, halbfeste und flüssige Schmierstoffe bzn. Schmiermittel eingesetzt, mit denen auf dem Ziehgut ein Auftrag erzeugt wird. Feste Schmierstoffe werden vorwiegend pulverförmig verarbeitet. Zur besseren Haftung pulverförmiger Schmierstoffe wird das Ziehgut vor dem Ziehen mit einer Trägerschicht, z.B. einer Phosphatschicht versehen oder die Ziehgutoberfläche wird aufgerauht. Zum Aufbringen des Schmi erstoffes ist es u.a. bereits bekannt, das Ziehgut vor dem Eintritt in den Ziehstein durch einen Kasten zu führen, in dem sich ein fester Schmierstoff befindet. Innerhalb des Schmierstoffes läuft dabei das Ziehgut durch Schmierpollen, welche den Schmierstoff im festen Zustand an das Ziehgut andrücken. Das Dekannte Verfahren des Aufbringens des Auftrages aus festen oder halbfetten Schmierstoffen ist mit einigen wesentlichen Mängeln behaftet. So ist das Aufbringen der erwähnten Trägerschichten oder das Aufrauhen der Ziehgutoberfläche sehr aufwendig. Außerdem ist bei festen pulvrigen Schmierstoffen selbst bei vorhandenen Trägerschichten ein ausreichend homogener Schmierstcffüberzug nicht garantiert. Hinzu kommt, daß die Schierrollen im Falle des Stehenbleibens bzw. einer Differenz zwischen ihrer Umfangsgeschwindigkeit und der Drahtgeschwindigkeit keinen besseren Schmierstoffauftrag, sondern ein Abstreifen des Schmierstoffes vom Ziehgut bewirken. Die dem bekannten Verfahren anhaftenden Mängle führer. zu Störungen bei der Schmierstoffzufuhr in das Ziehhol und dadurch zu einer schlechten Oberflächenqualität des umgeformten Ziehgutes, zu Kaltverschweißungen zwischen Ziehgut und Ziehstein, zu hchen Ziehkräften und zu geringen möglichen Abnahmen und Ziehgeschwindigkeiten.

[0003] Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Voraussetzungen zur SenKung des Aufwandes und zur Verbesserung der Qualität beim Aufbringen fester oder halbfester Schmierstoffe sowie zur Erhöhung der Arbeitsproduktivität und Erzeugnisqualität beim Umformen metallischer Werkstoffe.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Aufbringen fester oder halbfester Schmierstoffe auf metallische Werkstoffe, die für eine Kaltumformung vorgesehen sind, so zu gestalten, daß selbst auf solchem Umformgut, das nicht mit einer Trägerschicht versehen ist, ein festhaftender, homogener, ununterbrochener Schmierstoffauf- trag gewährleistet ist.

[0005] Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit einem Verfahren gelöst, bei dem das Umformgut duren einr oder mehrere nacheinander angeordnete Baschichtungskammern trans ortiert wird, in denen ein infolge Druck- und/oder Wärmeeinwirkung verflüssigter, bei Raumtemperatur aber fester oder lbfester Schmierstoff auf das Umforngut auf etragen wird.

[0006] Zweckmäßig wird der Schmierstoff zusammen mit dem Umform- gut in die erste Beschichtungskammer eingebracht und da- nach teilwelse über Kanüle auch den nachiclgenden Be- schichtungskammern zu eführt. Zweckmäßig Kunn auch das Umformgut in der Beschichtungskamer zunächst durch eine Zone geführt werden, in welcher der Schmierstoff pulverisiert in einer wirbelschicht vorliegt oder ständig eingedüst wird und durch an sich bekannte elektrostatische Aufladung an das Unformßut herangeführt wird, wobei das Umformgut anschließend durch eine konische Düse läuft, in welcher infolge Druckaufbau und Wärmeentwicklung durch das durchlaufende Umformgut eine zumindest teilweise Verflüssigung des aufgebrachten Schmierstoffes durchgeführt wird. Das Umfemgut kann dabei am Ende in c.der außerhalb der Beschichtungskammer noch durch Kalibrierwalzen zur Erzeugung eines definiert dicken Schmierstoffilms geführt werden. Außerdem kann das Umformgut in oder vor der Wirbelscehicht-Zone erwärmt werden.

[0007] Zur Durchführung des Verfahrens beinhaltet die Eirfindung eine Verrichtung, die aus einer heizbaren Beschichtungs- kammer sowie einer mit dieser verbundenen Beschickungs-und Bruckerzeugungseinrichtung für den Schmierstoff besteht, wobei die Beschichtungskamner den verflüssigten Schmierstoff aufnimmt beziehungsweise enthält und eine Einlauf- und Auslaufdüse für den Durchlauf des Umformgutes besitzt. Zweckmäßig ist dabei die Einlsuldüse den Quesrchnittsabmessungen des Umformgutes angepaßt. Die Öffnung der Auslaufdüse ist in vorteilhaften Weise in Durchlaufrichtung sich trichterförmig Verjüngend dusgebildet und weist a an ihrer engsten Stelle die Querschnitts- abmessungen des Umformgutes zuzüglich des Aufmaßes für die gewünschte Schmierstoffilmdicke auf. Beide Düsen sind mittels eines heiz- oder kühlbaren Ansatzes verlängert. Die Ansätze sind über jeweils eine Wärmestaustrecke mit der Druckkammer verbunden.

[0008] Eine Variante der erfindungsgemäßen Verrichtung besteht darin, daß sich in einen Gehäuse ein oder hintereinander angeordnet mehrere Arbeitsziehsteine befinden, wobei vor jedem Arbeitsziehstein ein der Verflüssigung des Schmierstoffes dienender Druckraum angeordnet ist und wobei an der Austrittsseite der Vorrichtung im Gehäuse ein Druckring zur Nachbeschichtung des Ziehgutes angeordnet und dieser mit dem Druckraum, beziehungsweise bei mehreren Arbeitsziehsteinen, mit den Druckräumen, über Kanäle verbunden ist.

[0009] in zweckmäßiger Weise schließt der Druckring unter Bildung eines Druckraumes an den davor angeordneten Arbeitsziehstein an, wobei die Kanäle in den Druckraum münden. Dieser Druckraum kann einen konischen Einlauf mit abschließendem zylindrischen Führungsteil aufweisen, wobei der Durchmesser des Führungsteils der gewünschten Schmierstoffilmdicke angepaßt ist. Die Kanäle zwischen den Druckräumen können durch in den Vorrichtungsteilen eingebrachte Nuten gebildet sein. Anzahl, Querschnitt und/ oder Anordnung der Kanäle sind einer selbsttätigen Druckregulierung oder Druckanpassung entsprechend ausgeführt. Um ein im Falle von Arbeitsunt erbrechungen in der Vorrichtung erstarrten Schmierstoff wieder verflüssigen zu können, ist die Vorrichtung beheizbar ausgebildet.

[0010] Die Erfindung gestattet es, die Verteile der festen Schmier- stoffe, die auf Grund ihrer hohen dynamischen Viskesität

für das Ziehen von hüherfeste en werkstoffen

für das Ziehen von höherfesten werkst offen dingest

können, mit den Verteilen der flüssigen oder halb- festen Schmiermittel, die einen homogenen Schmiermittel- auftrag gewärhleisten, zu vereinen. Das erfindun sgemäße Aufbringen ist bei kontinuierlichen mehrstufigen Ziehver-

Die auf dem Umformgut auf gene Schmierstoffschicht gewährleistet stabile Ziehver- hältnisse und die daraus sich ergebenden Verteile. Das er- findungsgemäß unter Verwendung der Arbeitsziehsteine ver- gebehene Auftragen des Schmierstoffes gestatiet gleichzei- tig eine sehr effektive Umformung, insbesondere beim Mehr- fachzug und bei Druckziehwerskzeugen mit mehreren Arbeits- ziehsteinen. Die Erfindung ermöglicht das Umformen mit hydrodynamischer Schmierung und garantiert hohe Umformgeschwindigkeiten und Umformgrade, insbesondere bei Verwendung fester Senmierstoffe mit hoher dynamischer Viskositilt.

[0011] Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausfürhungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichrungen zeigen:

Fig. 1: in Schnittdarstellung eine Vorrichtung zum Auftragen fester Schmierstoffe

Fig. 2: in Schnirttedarstellung eine Vorrichtung zum Aulttragen fester Schmierstoffe bei gleichzeitiger Umformung.

[0012] Bei der in Fig. 1 in schematischer Darstellungsweise gezeigten Vorrichtung ist eine Beschichtungsksiener 1 über eine Schmierstcfizuführungsleitung 2 mit einer Beschikkungs- und Druckerzeugungseinrichtung 3 verbunden, welche einen Schmierstoff 4 mittels in der Zeichnung nicht darrestellter hydraulisch betriebener Verdichterkolben in die nenckichtun gckammer drücKt. Die Besckichtungskammer 1 ist mit einem Heizmantel 5 versehen, so daß sich der feste Schmierstoff 4 unuer der Einvirirang ven bruck und wärme verflücsigt. Durch den verflüssigten Schmierstoff 4 wird das Umformgut 6 transportiert, welches durch eine Einlaufdüse 7 in die Berchichtungsnurmer 1 ein- und durch eine Auslaufdüse 8 herausgefährt wird. Die Einlaufdüse 7 ist den Querschnittsabmescungen des LJmformgutes 6 entsprechend so besessen, daS Kein Scmmierstoff aus der -Däse austritt. Die Offnung der Auclaufdüse 8 ist trichterförmig verlaufend ausgebildet und hat an der engsten Stelle die Querschnittsabmessungen des Umformgutes 6, zuzüglich des Aufmafnes für die gewünschte Schmierstoffilradicke. Beide Düsen 7; 8 sind durch jeweils einen Ansatz 9 verlängert. Diese Ansätze 9 sind mittels Rohrschlangen 10 heiz- oder kühlbar. Je nachdem, ob die Ansätze 9 gekühlt oder erwärmt werden, liegt in dem Ansatz der Schmierstoff fest oder flüssig vor, wodurch die Ansätze als Ventil genutzt werden können. Zur Gewährleistung einer ausreichenden Funktion der Ansätze 9 sind diese über eine wärmestaustrecke 11 mit der beheizten Beschichtungskasmmer 1 verbunden. Als Schmierstoff 4 befindet sich in der Beschichtungskammer 1 verflüssigtes Kalziumstearst bei einer Temperatur vcn 150°C und einem Druck von 10 at . Das aus der Vorrichtung austretende Umformgut 6 weist einen festheftenden, homogenen und kontinuierlichen Schmierstoflilm auf.

[0013] Sei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung sind in einem Gehäuse, bestehend aus einem Stahlkorper 12, einer Spannhülse 13 und einer Druckmutter 14, ein Einlaufring 15, zwei Arbeitsziehsteine 16; 17 und ein Druckring 18 aneinandergereiht angeordnet. Zwischen den im Gehäuse angeordneten Teilen besteht jeweils ein Druckraum 19 ; 20; 21 . Die Druckräume sind über Kanäle 22 miteinander verbunden. Der zwischen dem letzten. Arbeitsgienstain17 und d em bruckring 18 vorhandeneDruckraun 21 mündet in einen konischen Einlauf 23 und dieser in ein zylindrisches Führungsteil 24.

[0014] Durch die Vorrichtung wird ein Umformgut 25 in Porm eines Drahtces gezcgen, das mit einem festen Scnmiertoff aus Zalziumstearat behaftet ist. Der in d en ersten Druckraum 19 gelangende Schmierstoff wird garin verrlüssigt und selbsttätig teilweise über dieKandle 22 den übrigen Druckräumen 20; 21 zugefuhrt. Ler Sinlaufring 15 hat die Aufgabe, den Schmierstoff in hichtung auf die Kanäle 22 zu leiten und ein Zurückfliegen des Scamierctoffea aus dem ersten Druckraun 15 zu verbindorn. Im zweiten Druckraum 20 dient der Schmiersloff der im- formung_ar:::unG durch den zweiten Arbeitsziehstein 17,und im dritten Druckraum 21 dient er zu einer Beschichtung des umformgutes 25. Das zylindrische Führungsteil 24 legt dabei die Dicke des Schmieratoffilms fest.

Ansprüche

1. Verfahren zum Aufbrinjen fester oder halbfesser Sohmicrstofie auf metallisches Umfornut, dadurch gekennzeichnet, da3 das Umformgut durch else oder mehrere nacheinander angeordnete be3chichtingskamnern transportiert wird, in denen ein infolge einer Druck und/oder warmeeinwirkung verflüssigter, bei Plaumtemperatur aber fester oder halbfetter Scnmiersteff auf das Umformgut aufgetrasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierstoff zusamnen mit dem Umformgut in die erste Peschichtungskasmer eingebrscht und danach teilweise über Kanäle auch den nachfolgenden Beschichtungskammiern zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennseichnet, daß das Umformut in der Beschichtungskammer zunächst durch eine Zone geführt wird, in welcher der Schmierstoff pulverisiert in einer Wirbelschicht vorliegt oder ständig eingedüst wird und durch an sich bekannte elektrostatische Aufladung an das Umforngut herangeführt wird, und daß das Unforgut anschließend durch eine konische Düse läuft, in welcher infolge Druckaufbau und wärmeentwicklung durch dac durchlaufcndc-Umformgut eine zumindest teilweise Verflüssigungdes aufgebrachten Schmierstoffes durchgeführt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrena nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus einer heizbaren Beschichtungskammer (1) sowie einer mit dieser verbundenen Beschickunjs- und Druckerzeugniseinrichtung, (3) für den Schmierstoff (4) besteht, wobei die Besckichtungskammer den verflässigten Schuierstoff aufningint besichungsnise enthalt und eine binlauf- und eine Auslaufdüse (7;8) für den Durchauf des Umfolmgutes (C) besitst.

5, Vorrichtung zur Durchführung das Verfankens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus einem oder mehreren hintereinander in einem Cahäuse (12;13,14) angeordneten Arbeitszisheteinnan (16;17) cesteht, wobei ver jedem Arbeitssiehstein ein Druckraum (19;20) angeordnet ist und an ger Austrimsseite der Vorrichtung im Gehause ein Druckring seite der Vorrichtung im Gehäuse ein Druckring (13) zur Nachbeschichtung des Umformguqtes (25) angecrenes und dieser mit dem Druckraum (19) beziehungsweise bei mehreren Arbeitssiehsteinen (16; 17) mit den Druskräumen (19;20) über Kanäle ( 22 ) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekonnzeicnnet, daß die Einlaufduse (7) den Querschnittsabmessuren des Umforgutes (6) angepaßt und die Öffnung der Auslaufdüse (8) sich in Durchlaufrichtuns trichterförnig verjüngend ausgebildet ist und an ihrer engsten Stelle die Querüchnittsabrjessungen des Umforciguies zuzüglich des Aufmaßes für die gewünschte Schmierstoffilmdicke aufweict.

7 . Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekcnnseichnet, daß beide Düsen (7;8) mittels einss heiz- oder künlbaren Ansatzes (9) verlängert und die Ansatze über jeweils eine wärmestaustrecke mit der Beschicbungskanmer (1) verbunden sind.

Vorrichtung nach Anspuch 5, dadurch gekennzeichnet, 8. Vorrichtung nach Anspruch 5, cadurch daß der Druckring (18) unter der Bildung eines Druckraumes (21) an uen davor angeordneten Arbeitssiehstein (17) :i:lGchließt, wobei die Kanäle (22) in den bruchraun münden.

9. Vorrichtung men Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der znischen Druckring (13) und Arbeits- zienstein (17) geblldete Druckmaum (31) einer sehen Einlauf (23) mit absehlielensem zylindritschen Fährungsteil (24) aufweist, webei ser des Führunpsteils der gewänten auf dem auslaufenden Unforagut (25)

10. Verrichtung nach Asspruch 5, dadurch gehenzeichr et, daß Anzahl, Querscnitt und/oder der Kanäle (22) einer selbsttÄtigen Drackregulieres oder Druck- anpassung zwischen den verschieienen Brackräumen (19;20;21) entsprechend aus geführt sind. (19;20;21) entsprechend aussgefärt sind.

Zeichnung