[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Beschichtungsqualität
oberflächenbeschichteter strangförmiger metallischer Güter, wie Drähte, Rohre, Bänder,
Stangen und Profile mittels thermischer Oberflächenbehandlung.
[0002] Zur Verbesserung der Beschichtungsqualität strangförmiger Güter sind bereits mehrere
Verfahren und Vorrichtungen bekannt.
[0003] So ist in der DD-PS 140 113 eine Vorrichtung zur Verbesserung der Ziehfähigkeit
beim Naßziehen beschichteter Drähte beschrieben, die die beim Naßziehen entstehenden
Abschabungen des Beschichtungsmetalls verringert und die Gleichmäßigkeit der Dicke
der korrosionsschützenden und/oder zieherleichternden Beschichtung verbessert. Dazu
wird ein Zusatzelement verwendet, das einen freien Zu- und Austritt des Schmiermittels
gewährleistet. Bei wechselnden Ziehbedingungen ist die Gleichmäßigkeit der Dicke
der Beschichtung schwer steuerbar und es kommt zum Zusetzen des Ziehsteines oder zum
Festsintern des Zusatzelementes mit dem Ziehstein bzw. Ziehsteinhalter.
[0004] Gemäß DD-PS 247 130 wird eine Verbesserung der Oberflächenqualität von schmelztauchbeschichteten
strangförmigen Gütern, vorzugsweise aus Stahl, durch eine Zug-Druck-Umformung in einer
Umformstufe mit einer Querschnittsabnahme von mindestens 25 % bei Raumtemperatur
oder unmittelbar nach der Beschichtung im Halbwarmumformbereich erreicht.
[0005] Obwohl mit diesem Verfahren die Umformbarkeit des beschichteten Gutes und auch dessen
Oberflächenqualität teilweise verbessert wird, ist keine gezielte Steuerung der Dicke
der Beschichtung möglich und es ist für viele Anwendungsfälle der erforderliche hohe
Umformgrad schwer oder nicht realisierbar.
[0006] Weiterhin ist gemäß DD-PS 147 207 bekannt, zur Zieherleichterung, insbesondere zur
Einstellung möglichst hydrodynamischer Schmierbedingungen, sogenannte Druckziehsteine
zu verwenden. Die Vorrichtungen, die eine möglichst große Druckerhöhung in der Umformzone
bewirken, sind technisch aufwendig.
[0007] Nachteilig wirkt sich bei den Verfahren mit einer Druckerhöhung in der Umformzone,
insbesondere bei der Umformung beschichteter Güter aus, daß in Folge der engen Begrenzung
der Druckräume sich diese mit Beschichtungswerkstoff zusetzen, dadurch ihre Wirkung
verlieren und eine stabile Zieherleichterung nicht erreichbar ist. Außerdem sind die
Temperaturverhältnisse in solchen Druckräumen nicht gezielt beeinflußbar.
[0008] Um optimale Eigenschaften der Oberflächenschicht zu erreichen, ist die physikalische
Struktur und chemische Zusammensetzung des Beschichtungswerkstoffes von erheblicher
Bedeutung.
[0009] Unmittelbar nach dem Auftragen des Beschichtungswerkstoffes oder im Anschluß an eine
Umformung des beschichteten strangförmigen Gutes kann es deshalb notwendig sein, die
Oberflächenschicht einer erhöhten Temperatur auszusetzen, ohne die physikalischen
und mechanisch-technologischen Eigenschaften des Grundwerkstoffes zu verändern.
[0010] Gemäß dem Stand der Technik (z. B. DE-OS 25 51 008) erfolgt diese thermische Oberflächenbehandlung
an strangförmigen beschichteten Gütern mittels Induktionsglühen. Dabei wird das strangförmige
Gut kontinuierlich durch eine elektrische Induktionsspule geführt, wobei mittels
der Frequenz der verwendeten Wechselspannung die Erwärmungstiefe gesteuert wird.
[0011] Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß eine genaue Positionierung des strangförmigen
Gutes in der Spule erfolgen muß, um eine gleichmäßige Temperatureinwirkung über den
Querschnitt zu erreichen. Außerdem ist ein hoher energetischer Aufwand notwendig.
[0012] Weiterhin sind Verfahren bekannt, die eine kurzzeitige Erwärmung des strangförmigen
Gutes vom äußeren Rand her durch indirekt beheizte öfen oder durch direkte Wärmebeaufschlagung
mittels Gasbrenner ermöglichen. Neben dem ebenfalls hohen erforderlichen Energieaufwand
besteht der Nachteil darin, daß sie hinsichtlich der Eindringtiefe und der Gleichmäßigkeit
über den Querschnitt des strangförmigen Gutes nur schwer steuerbar sind.
[0013] Bei einer konduktiven elektrischen Erwärmung ist nachteilig, daß das strangförmige
Gut über den gesamten Querschnitt erwärmt wird, obwohl auch Lösungen bekannt sind,
bei denen eine ungleichmäßige Temperaturverteilung über den Querschnitt erzeugt werden
kann. Problematisch ist dabei oft die Stromübertragung auf die strangförmigen Güter
(EP 00 57 385; EP 01 84 093).
[0014] Beispielsweise sind aus der DE-OS 3 306 387 auch Vorrichtungen bekannt, die durch
äußere Heizquellen eine Erwärmung der festen Schmiermittel vor der Umformung bewirken,
um einen besseren Schmiermittelauftrag zu erhalten. Nachteilig ist, daß eine gezielte
Temperaturbeeinflussung des Umformgutes vor der Umformzone nicht erreicht wird.
[0015] Weiterhin ist bekannt, zur Erwärmung von strangförmigen Gütern auch eine vorangehende
Kaltumformung zu verwenden (DD-PS 147 206; DD-PS 219 124). Bei den dazu eingesetzten
Vorrichtungen ist es nachteilig, daß ebenfalls eine längere Zeitspanne von der Erwärmung
bis zur weiteren Umformung auftritt, in der verschiedene ungewollte Oberflächenreaktionen
unkontrolliert ablaufen können. Entscheidender Nachteil ist jedoch, daß es nicht möglich
ist, eine höhere Temperatur an der Oberfläche des strangförmigen Gutes als im Kern
zu erreichen. Es ist dabei schwierig zu sichern, daß die Eigenschaften des Grundwerkstoffes
weitgehend unverändert bleiben.
[0016] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine
Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglichen, mit geringem technischen Aufwand eine
gezielte, steuerbare, thermische Behandlung einer auf einem strangförmigen Gut aufgebrachten
Oberflächenschicht vor der Umformung durchzuführen, ohne die physikalischen und mechanisch-technologischen
Werkstoffeigenschaften des Grundwerkstoffes wesentlich zu verändern und eine höhere
Gleichmäßigkeit der Beschichtung zu gewährleisten.
[0017] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß vor einer plastischen Ziehumformung
des beschichteten, sich in Längsrichtung bewegenden strangförmigen Gutes ein definiertes
Temperaturfeld unmittelbar vor der Umformzone erzeugt und räumlich begrenzt wird.
Als Temperaturfeld im Sinne dieser Erfindung wird die Erzeugung eines Temperaturgradienten
senkrecht und waagerecht zur Bewegungsrichtung des strangförmigen Gutes durch die
verfahrensgemäße Lösung verstanden, der einen Wärmefluß in die Oberflächenschicht
des strangförmigen beschichteten Gutes bewirkt. Zur Erzeugung des Temperaturfeldes
wird ein Teil der bei der Umformung entstehenden und entgegen der Bewegungsrichtung
des strangförmigen Gutes zurückgeführten Wärmemenge verwendet. Das Temperaturfeld
wird durch an sich bekannte Elemente räumlich so begrenzt, daß unmittelbar vor der
Umformzone gleichzeitig mit der Ausbildung des Temperaturfeldes ein bestimmter Raum
mit einer im Vergleich zur Umgebungstemperatur erhöhten Temperatur erzeugt wird. In
diesem Reaktionsraum wird der Beschichtungswerkstoff durch das sich in Längsrichtung
bewegende Gut eingebracht und in einen plastischen bis flüssigen Zustand versetzt.
In dem Reaktionsraum erfolgt ein mengenmäßiger Ausgleich des Beschichtungswerkstoffes
in radialerund/oder axialer Richtung des strangförmigen Gutes. Der Beschichtungswerkstoff
haftet im Reaktionsraum auf dem strangförmigen Gut und gelangt so durch die Umformzone.
Der Wärmefluß entgegen der Bewegungsrichtung des strangförmigen Gutes wird auch über
das sich unmittelbar vor der Umformzone befindliche und das strangförmige Gut umgebende
feste, flüssige oder gasförmige Medium ermöglicht.
[0018] Ein Teil der bei der Umformung des strangförmigen Umformgutes entstehenden Wärmemenge
wird entgegen der Bewegungsrichtung des strangförmigen Gutes durch geeignete technische
Maßnahmen zurückgeführt. Dieser Wärmefluß wird zur gezielten Temperaturerhöhung der
Randzone bzw. der auf das strangförmige Gut aufgebrachten Beschichtung und des Reaktionsraumes
unmittelbar vor der Umformzone genutzt. Hierdurch wird die Art und das Niveau des
Temperaturfeldes vor der Umformzone gesteuert und in Abhängigkeit von der Einstellung
der Umformparameter, wie Umformgrad, Umformgeschwindigkeit, Ziehsteingeometrie, Schmiermitteleigenschaften
sowie Formänderungsfestigkeit und Durchmessers des Umformgutes näher bestimmt.
[0019] Die Ausbildung des Temperaturfeldes wird durch die Wärmeleiteigenschaften der einzelnen
das Temperaturfeld räumlich begrenzenden Elemente gesteuert, wobei eine zusätzliche
Steuergröße darin besteht, daß die Elemente aus Werkstoffen unterschiedlicher Wärmeleiteigenschaften
bestehen (z. B. Bimetallprinzip).
[0020] Für spezielle Werkstoffkombinationen und Anwendungsfälle wird das strangförmige Gut
vor Eintritt in das sich vor der Umformzone befindliche,definierte und räumlich begrenzte
Temperaturfeld einer zusätzlichen Erwärmung unterzogen. Diese Erwärmung erfolgt durch
geeignete an sich bekannte Verfahren und Vorrichtungen vorwiegend in der Oberflächenschicht
des strangförmigen Gutes. Für eine solche zusätz liche Erwärmung können äußere Wärmequellen
eingesetzt oder die durch vorangehende Umformung entstehende Wärme ausgenutzt werden.
Ein derartiger zusätzlicher Wärmefluß kann auch über die das Temperaturfeld räumlich
begrenzenden wärmeleitenden Elemente erzeugt werden. Zur Erwärmung dieser, das Temperaturfeld
räumlich begrenzenden Elemente, können zusätzlich äußere Wärmequellen verwendet werden.
[0021] Durch das Zusammenwirken des Temperaturfeldes und des durch die Begrenzung des Temperaturfeldes
gebildeten Reaktionsraumes hat sich überraschend ergeben, daß die Oberflächenqualität
beschichteter strangförmiger Güter bzw. die aufgebrachte Beschichtung selbst gezielt
beeinflußt werden kann.
[0022] Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Vorrichtung , die aus einem oder mehreren
Elementen, wie ebenen oder gekrümmten Platten, Sieben, Netzen oder Rohren und dergleichen,
besteht und die keine unmittelbare Berührung zum sich in Längsrichtung bewegenden
strangförmigen Gut hat. Die Elemente sind so angeordnet, daß unmittelbar vor der Umformeinrichtung
ein begrenzter Raum entsteht, wobei ein freier Zu- und Ausgang von flüssigen, festen
oder gasförmigen Medien zu dem strangförmigen Gut vor der Umformzone gewährleistet
wird.
[0023] Diese Elemente sind mit der nachfolgenden Umformeinrichtung über Wärmeleiter verbunden,
wodurch die bei der Umformung entstehende Wärme zurückgeführt wird.
[0024] Dabei hat sich gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Teil der bei
der Umformung entstehenden Umformwärme gezielt zu einer definierten Temperaturerhöhung
in der Randzone bzw. der aufgebrachten Beschichtung unmittelbar vor der Umformzone
ausgenutzt werden kann. Nachstehend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
erläutert werden:
1. Ein feuerverzinkter unlegierter Stahldraht 1 mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,7
% soll in einer Naßziehmaschine eine Kaltumformung von 1,5 mm auf 0,5 mm Durchmesser
in mehreren Stufen erfahren, wobei jede Umformstufe eine Querschnittsabnahme von ca.
18 % aufweist und ein Ausgleich der Zinkschicht in radialer und axialer Richtung erreicht
werden soll.
Vor der Umformeinrichtung 2, 3, 4, beispielsweise ein Hartmetallzieh stein 4 mit
einem Ziehsteinöffnungswinkel von 12 Grad, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
ein definiertes Temperaturfeld erzeugt und vor der Umformzone räumlich begrenzt. Dafür
wird eine Vorrichtung entsprechend Fig. 1 verwendet. Die Vorrichtung besteht aus Stahlplatten
6 mit einer Dicke von 10 mm, die über Bolzen 5 mit dem Ziehsteinwiderlager 2 wärmeleitend
verbunden sind.
Die Platten 6 stehen im rechten Winkel zur Achse der Ziehsteinfassung 3 mit dem Ziehsteinkern
4 und des Drahtes 1. Der Abstand der Platten 6 vor der Ziehsteinfassung 3 beträgt
das 1,0- bis 1,4-fache des Drahtdurchmessers. Die Platten 6 berühren das strangförmige
Gut 1 nicht. Der Abstand der Platten 6 vom strangförmigen beschichteten Gut 1 richtet
sich nach der Ziehgeschwindigkeit und der in der Zinkschicht zu erreichenden Temperatur
und wird in einem Bereich bis zu 3,0 mm eingestellt.
Zur Ausbildung dieses definierten Temperaturfeldes wird ein Teil der Wärmemenge genutzt,
die bei der Kaltumformung entsteht und entgegen der Bewegungsrichtung des Drahtes
1 über die Bolzen 5 und die Platten 6 zurückgeführt wird. Durch die Anordnung dieser
Platten 6 wird ein Temperaturfeld unmittelbar vor der Umformzone erzeugt und räumlich
begrenzt, so daß in der Oberflächenschicht aus Zink eine Temperaturerhöhung unter
ausschließlicher Nutzung eines Teils der bei der Umformung entstehenden Wärmemenge
entsteht. Das Temperaturfeld besitzt seine größte Temperatur an der Oberfläche des
Stahldrahtes 1, also in der Zinkschicht. Durch dieses definierte und räumlich begrenzte
Temperaturfeld wird ein den Umformbedingungen angepaßter Reaktionsraum 7 gebildet,
in dem sich hochbildsames Zink befindet. Mittels des beschichteten Drahtes 1 wird
kontinuierlich Zink in den Reaktionsraum 7 eingebracht. Der Beschichtungswerkstoff
wird in Bewegungsrichtung aus dem Reaktionsraum 7 über die Umformzone festhaftend
auf dem Draht 1 abgeführt, wobei ein Mengenausgleich des Beschichtungswerkstoffes
in radialer und axialer Richtung erfolgt. Bei diesem Beispiel konnte die Korrosionsbeständigkeit
des verzinkten Stahldrahtes wesentlich verbessert werden.
Um eine räumliche und in dem Niveau gesteuerte Ausbildung des Temperaturfeldes zu
erreichen, können in dieser Anordnung die Platten 6 auch aus einer Kombination von
zwei übereinanderliegenden Metall paarungen bestehen, wie dies in Fig. 5 gezeigt
ist. Gemäß Fig. 5 wurde beispielsweise die Werkstoffkombination einer Platte aus einer
Eisen-Nickel-Mangan-Legierung 6a mit Invar (Eisen-Nickel mit 35 % Ni) 6b verwendet.
Beide Werkstoffplatten sind durch den Bolzen 5 und durch Niete 14 verbunden. Durch
Anwendung dieser Vorrichtung wird bei einem erhöhten Wärmefluß aus der Umformeinrichtung
2, 3, 4, beispielsweise verursacht durch eine kontinuierliche Erhöhung des Durchmessers
des Temperaturfeldes und damit des Reaktionsraumes 7, die Wirkungsweise zusätzlich
stabilisiert.
Die beschriebene Steuerfunktion kann auch von anderen wärmeleitenden Elementen der
Vorrichtungen übernommen werden, beispielsweise von den Bolzen 5 in Fig. 1.
2. Um neben dem Effekt der Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit auch eine Verbesserung
der Umformbarkeit und der Schmierwirkung der Beschichtung bei weiteren nachfolgenden
Kaltumformungen zu erzielen, wird bei einer weiteren Anwendung der Erfindung ein verzinkter
Stahldraht 1 im Durchmesser von 2 mm mittels eines bekannten Hartmetallziehsteins
4 auf 1,7 mm Durchmesser umgeformt.
Entsprechend Fig. 2 wird dazu die Anordnung eines Zylinders, bestehend aus einem Kupfernetz
8 und zwei Scheiben 9, vor der Ziehsteinfassung 3 verwendet. Das Kupfernetz 8 ist
mit den Scheiben 9 verlötet. Dieser Zylinder 8, 9 wird wärmeleitend und kraftschlüssig
mit der Ziehsteinfassung 3 verbunden. Damit wird ein definiertes Temperaturfeld unmittelbar
vor der Umformzone durch Nutzung eines Teils der entstehenden Umformwärme, die entgegen
der Bewegungsrichtung des Drahtes 1 zurückgeführt wird, aufgebaut und räumlich begrenzt.
Die geometrischen Abmessungen des Zylinders richten sich nach der verwendeten Ziehgeschwindigkeit,
dem Drahtdurchmesser des zu ziehenden Drahtes 1 und der zu erreichenden Oberflächentemperatur
in der Zinkschicht.
3. Ein weiterer Wärmefluß aus der Umformzone in das Temperaturfeld vor der Umformzone
wird erzeugt, indem die Umformeinrichtung 2, 3, 4 gemeinsam mit den Vorrichtungen
entsprechend Fig. 1 oder Fig. 2 in ein Bad aus flüssigem Schmiermittel eingebracht
wird, wobei auf Grund der räumlichen Begrenzung des Temperaturfeldes durch den Zylinder
ein Wärmefluß über das flüssige Schmiermittel erfolgt.
4. Durch eine äußere Erwärmung des Zylinders mittels Gasbrenner oder einer umgebenden
Induktionsspule wird eine weitere Temperaturerhöhung in der Randschicht des Drahtes
1 erreicht, was sich insbesondere während des Anfahrvorganges zur genauen Steuerung
des Temperaturfeldes vor der Umformzone als nützlich erweist.
5. Um die Temperatur des umzuformenden Drahtes 1 insgesamt erhöhen zu können, kann
der Draht 1 vor dem Eintritt in das definierte Temperaturfeld unmittelbar vor der
Umformzone einer Kaltumformung ausgesetzt werden. Es ist auch möglich, den Draht 1
vorher induktiv oder konduktiv zu erwärmen.
6. Eine weitere Anwendung der Erfindung erfolgt bei der Herstellung von vermessingtem
Stahldraht. Dazu wird auf einen mittels Patentierung wärmebehandelten Draht aus einem
unlegierten Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von ca. 0,75 % bei einem Durchmesser
von 1,2 mm durch galvanische Verfahren eine Kupferschicht und darüber eine Zinkschicht
aufgebracht. Durch die anschließende Diffusionsglühung erfolgt in der Oberflächenschicht
die Ausbildung von Messing. Durch nachfolgende Kaltumformung mittels bekannter Naßziehmaschinen
erfolgt in 21 Umformstufen die Fertigstellung des vermessingten Stahldrahtes mit einem
Enddurchmesser von 0,32 mm.
Erfindungsgemäß wird dabei vor jeder Umformstufe gezielt ein Temperaturfeld erzeugt
und räumlich begrenzt. Zur Ausbildung des Temperaturfeldes wird ausschließlich ein
Teil der bei der Umformung entstehenden Wärmemenge, die entgegen der Bewegungsrichtung
des Stahldrahtes zurückgeführt wird, benutzt. Durch Einstellen einer definierten Temperatur
in der Oberflächenschicht wird eine gezielte Beeinflussung der Phasenausbildung in
der Messingschicht erreicht, die für die nachfolgende Umformung und/oder Haftfestigkeit
im Gummi günstig ist.
Hierbei wird vor jeder Umformstufe eine Vorrichtung entsprechend Fig. 3 und Fig. 4
angeordnet.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 3 besteht aus einem Wärmeleitelement 10 (beispielsweise
entsprechend Fig. 4), welches wärmeleitend mit der Ziehsteinfassung 3, die den Ziehsteinkern
4 umgibt, verbunden ist. Die Ziehsteinfassung 3 liegt im Ziehsteinwiderlager 2. Dazwischen
ist eine thermische Isolierschicht 11 angeordnet. Im Wärmeleitelement 10 befindet
sich gleichzeitig eine elektrische Heizung 12.
Der vermessingte Stahldraht 1 wird im Ziehsteinkern 4 umgeformt. Die im Ziehsteinkern
4 entstehende Umformwärme wird über die Ziehsteinfassung 3 an das Wärmeleitelement
10 abgeleitet. Ein weiterer Wärmefluß erfolgt aus dem Ziehsteinkern 4 über das Schmiermittel
13 in das Wärmeleitelement 10. Dadurch erfolgt eine Temperaturerhöhung in der Oberfläche
des Stahldrahtes 1 unmittelbar vor der Umformzone unter Ausnutzung der bei der Umformung
entstehenden Wärme. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Vorrichtung ist das Ziehsteinwiderlager
2 von der Ziehsteinfassung 3 durch eine thermische Isolierschicht 11 getrennt. Durch
Wahl der Umformbedingungen, insbesondere des Umformgrades und der Ziehgeschwindigkeit
wird die Temperatur in der Oberfläche des Drahtes 1 vor der Umformung eingestellt
werden. Mit der im Wärmeleitelement 10 angeordneten Heizung 12 kann die Oberflächentemperatur
des Drahtes 1 zusätzlich erhöht werden, was sich insbesondere in der Anfahrphase günstig
auswirkt.
Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Phasenausbildung in der Oberfläche
der Messingschicht durch gezielte Einstellung der Temperatur vor der Umformung unter
ökonomischer Ausnutzung der entstehenden Umformwärme beeinflußt werden.
7. Eine vorteilhafte Anwendung der Erfindung besteht in der Verbesserung des dekorativen
Aussehens von feueraluminierten Stahldrähten. Diese Drähte sollen im Fertigdrahtdurchmesserbereich
von 1,0 - 4,0 mm nach der Aluminiumbeschichtung einer Kaltumformung in einer Stufe
unterzogen werden.
Um die Oberflächenqualität des Fertigdrahtes zu verbessern, wird der Draht 1 in der
Oberflächenschicht aus Aluminium unmittelbar vor der Kaltumformung in einen solchen
Temperaturbereich erwärmt, daß die Oberflächenschicht eine geringere Formänderungsfestigkeit
erreicht. Dazu wird eine Vorrichtung verwendet, bei der vor der Umformeinrichtung
2, 3, 4 ein Stahlrohr angeordnet wird. Die Umformeinrichtung 2, 3, 4 besteht aus Ziehsteinwiderlager
2, Ziehsteinfassung 3 und Hartmetallziehsteinkern 4. Die Längsachse des Ziehsteins
3, 4 und die Zylinderachse des davor befindlichen Rohres bilden eine Achse, in der
auch der umzuformende Draht 1 geführt wird.
Das Stahlrohr besitzt eine Länge von 120 mm, einen Außendurchmesser von 50 mm und
eine Wandstärke von 10 mm. Der Abstand der Stirnseite des Rohres von der gegenüberliegenden
Stirnseite der Ziehsteinfassung 3 beträgt 8 mm.
Zwischen diesen Stirnseiten befinden sich vier gleichmäßig über den Umfang verteilte
kraftschlüssige Verbindungen zwischen der Umformeinrichtung 2, 3, 4 und dem Stahlrohr
mit den äußeren Abmessungen von 10 mm x 10 mm. Die Verbindungen sind ebenfalls aus
Stahl.
An der Einlaufseite des Drahtes 1 ist um das Stahlrohr eine Induktionsspule über eine
Länge von 30 mm angebracht, mit der das Stahlrohr von außen erwärmt werden kann.
Durch die Anordnung des Stahlrohres in der beschriebenen Weise vor der Umformeinrichtung
2, 3, 4 wird unmittelbar vor der Umformzone ein definiertes Temperaturfeld eingestellt
und räumlich begrenzt. In der äußeren Randschicht des Drahtes aus Aluminium erfolgt
die geforderte Temperaturerhöhung, wobei die entgegen der Bewegungsrichtung des Drahtes
zurückfließende Wärmemenge genutzt wird. Über die wärmeleitenden Verbindungen zwischen
den Stirnseiten des Stahlrohres und des Ziehsteins 3, 4 erfolgt ein Wärmefluß zur
Temperaturerhöhung in das aufgebaute Temperaturfeld.
Eine weitere Temperaturerhöhung kann über die Erwärmung des Stahlrohres mittels der
an der Einlaufseite angeordneten Induktionsspule erfolgen. Diese zusätzliche Erwärmung
kann insbesondere in der Phase des Anfahrens der Vorrichtung bzw. zur Verbesserung
der Steuerbarkeit des Temperaturfeldes unmittelbar vor der Umformzone vorgesehen werden.
8. Eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in folgendem:
Auf einen gezogenen Stahldraht für die Schutzgasschweißung der Güte 10 MnSi 6 mit
einem Durchmesser von 1,3 mm wird nach entsprechender Oberflächenreinigung elektrochemisch
eine Kupferschicht von ca. 2 µm im Durchlaufverfahren aufgebracht. Vor der nachfolgenden
Kaltumformung auf 1,2 mm Durchmesser in einer Umformstufe wird unmittelbar vor der
Umformzone ein definiertes Temperaturfeld erzeugt und räumlich begrenzt. Dazu werden
Vorrichtungen entsprechend Fig. 1, Fig. 2 oder Fig. 3 benutzt. Zur Erzeugung des Temperaturfeldes
wird ein Teil der bei der Umformung entstehenden und entgegen der Bewegungsrichtung
des Stahldrahtes zurückgeführten Wärmemenge genutzt. Zusätzlich zu dieser Erwärmung
kann vorher eine induktive Beheizung der Oberflächenschicht erfolgen.
Es wird eine dichte und festhaftende Kupferschicht erzeugt, die sich bei der nachfolgenden
Verschweißung des Drahtes und als Korrosionsschutz günstig auswirkt. Gleichzeitig
wird die Standzeit des Ziehsteines erhöht.
1. Verfahren zur Verbesserung der Beschichtungsqualität beschichteter strangförmiger
metallischer Güter mittels thermischer Oberflächenbehandlung vor der Umformung, gekennzeichnet
dadurch, daß direkt vor der Zone der plastischen Umformung eines beschichteten, sich
in Längsrichtung bewegenden strangförmigen Gutes ein definiertes Temperaturfeld unmittelbar
vor der Umformzone erzeugt und räumlich begrenzt wird und das Termperaturfeld durch
die Erzeugung eines Temperaturgradienten senkrecht und waagerecht zur Bewegungsrichtung
des strangförmigen Gutes definiert wird, wobei zur Erzeugung des Temperaturfeldes
ein Teil der bei der Umformung entstehenden und entgegen der Bewegungsrichtung des
strangförmigen Gutes zurückgeführten Wärmemenge genutzt wird, daß gleichzeitig mit
der Ausbildung des Temperaturfeldes ein Reaktionsraum mit einer im Vergleich zur Umgebungstemperatur
erhöhten Temperatur erzeugt und dabei ein definierter Temperaturbereich so eingestellt
wird, daß sich im Reaktionsraum vor der Umformzone ein plastisch bis flüssiger Zustand
des auf dem strangförmigen Gutes aufgebrachten Beschichtungswerkstoffes ergibt und
ein Austritt des Beschichtungswerkstoffes aus dem Reaktionsraum nur in Bewegungsrichtung
und fest haftend auf dem strangförmigen Gut erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Temperaturfeld durch
an sich bekannte Elemente räumlich begrenzt wird und der Wärmefluß auf das strangförmige
Gut und in den unmittelbar vor der Umformzone befindlichen Reaktionsraum über die
das Temperaturfeld räumlich begrenzenden Elemente als auch über das sich unmittelbar
vor der Umformzone befindliche und das strangförmige Gut umgebende feste, flüssige
oder gasförmige Medium geleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Art und das Niveau des
Temperaturfeldes vor der Umformzone durch die Einstellung der Umformparameter, wie
Umformgrad, Umformgeschwindigkeit, Ziehsteingeometrie, Schmiermitteleigenschaften
sowie Formänderungs festigkeit und Durchmesser des strangförmigen Gutes steuerbar
ausgebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausbildung des Temperaturfeldes
durch die Wärmeleiteigenschaften der das Temperaturfeld räumlich begrenzenden Elemente
gesteuert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das strangförmige
Gut vor Eintritt in das unmittelbar vor der Umformzone ausgebildete Temperaturfeld
zusätzlich erwärmt wird und/oder diese zusätzliche Erwärmung über die das Temperaturfeld
räumlich begrenzenden Elemente erfolgt.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet
dadurch, daß vor einer Umformeinrichtung (2, 3, 4) ein oder mehrere Elemente (6, 8,
10), wie ebene oder gekrümmte Platten, Siebe, Netze oder Rohre und dergleichen, so
angeordnet sind, daß sie keine unmittelbare Berührung zum sich in Längsrichtung bewegenden
strangförmigen Gut (1) haben und über Wärmeleiter (5) mit der nachfolgenden Umformeinrichtung
(2, 3, 4) verbunden sind und einen begrenzten Reaktionsraum (7) bilden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Elemente (6a, 6b)
aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Wäremeleiteigenschaften bestehen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Elemente (10)
mit einer an sich bekannten zusäztlichen Heizung (12) versehen sind.