Verfahren zum mit einer Durchmesserabnahme einhergehendem Verlängern von warmgewalztem, einen Ausgangsdurchmesser da bis bspw 20 mm aufweisendem Runddraht von 0,1 bis 1% Kohlenstoffgehalt durch HochgradKaltumformen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahren

Abstract

 Beim Kaltverfestigen eines Drahtes (W) durch Verlängern in einer Umformungszone, insbesondere einer solchen, in der der Draht (W) unter Reckung mehrfach hin- und hergebogen wird, werden die beim Kaltumformen abgesenkten Werte der Streckgrenze und der Restdehnung ohne Zwischenglühen dadurch wieder erhöht, daß der Draht anschließend an das Verlängern gleichmäßig über seinen Querschnitt geringfügig um 1 % bis 3% gestaucht wird.

Beschreibung

[0001] Es handelt sich bei der Erfindung um ein Verfahren und eine Einrichtung im Sinne des Oberbegriffs der Patentansprüche 1 und 4.

[0002] Damit ist zunächst an das Verlängern von Drähten durch Kaltumformen angeknüpft, bei dem dieses im Ein- oder Mehrstufenzug auf dem Wege des Hindurchziehens des Drahtes durch Umformungszonen erfolgt, in denen der Draht entweder durch freies Recken verlängert oder von Düsen oder Rollenkalibern im Querschnitt vermindert und so verlängert wird.

[0003] Beim freien Recken des Drahtes durch einfachen Längszug kann nicht mit einer gleichmäßigen Durchmesserreduzierung gerechnet werden; häufig, besonders bei großen Durchmesserabnahmen, treten Einschnürungen auf.

[0004] Was den Düsenzug angeht, so erfährt der Draht dort zwar eine exakte Kalibrierung, solange die Düsen ihr Sollmaß besitzen. Ein Einstellen der Düsen auf bestimmte Sollmaße bzw. eine Nachstellung zur Kompensation von Dekalibrierungen ist in aller Regel nicht möglich. Auch Rollenkaliber besitzen nur eine geringe Verstellmöglichkeit.

[0005] Da bekanntlich DIN 59110 bei der Lieferung von Walzdraht große Toleranzbereiche vorsieht - so gilt bspw für Draht mit 12 0 ein Toleranzbereich von +0,4 bis -0,4, also von 11,6 bis 12,4 0 - sehen sich die Drahtverarbeiter zu ökonomischer Durchmesserangleichung von den Walzwerken gelieferter Drähte an die im eigenen Verarbeitungsrahmen zulässigen Durchmesser (Solldurchmesser) zu vorausgehender Verlängerung der Drähte durch Kaltumformung veranlaßt. Oft zwingen auch festigkeitstechnische Erwägungen zu vorausgehender Verlängerung der Drähte, insbesondere der vom Oberbegriff des Patentanspruches 1 angesprochenen Drahtsorten, durch Kaltumformung. Der Drahtverarbeiter benötigt daher ein einfaches Verfahren und einfache, billige Einrichtungen, womit solche Drähte durch Kaltumformen im Rahmen bis zu 70 % und mehr ausmachender Verlängerung auf beliebige, also einstellbare Durchmesser gebracht werden können.

[0006] Diese Forderung erfüllt das vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 voll erfaßte Verfahren nach der US-PS 3 256 725, bei dem das Verlängern des Drahts in einstellbarer Weise durch Biegerecken erfolgt. Hierfür eignen sich besonders die im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen niedergekohlten, unlegierten Drähte. Dieser verfahrens- und einrichtungstechnische Stand der Technik bietet bereits den Vorteil, daß ein Anspitzen des Drahts entbehrlich und Durchmesserabweichungen von dem gewünschten Sollmaß durch Änderungen der Kräfteverhältnisse in der Umformungszone, also einrichtungstechnisch durch Werkzeugverstellung, beseitigbar sind. Dort wird der Draht durch Anformen an einem Kurvenzug, der vorrichtungstechnisch am einfachsten von Rollen bei einstellbarem Umschlingungswinkel des Drahtes um die Rollen gebildet wird, in zumeist nur einer einzigen, den Draht enthaltenden Ebene gezielt durch Biegen und Strecken einschnürungsfrei auf. einen vorbestimmten Durchmesser umgeformt. Es sind hohe Abstreckgrade bei hohem Umschlingungswinkel des Drahtes um die Rollen und kleine Abstreckgrade durch kleine Umschlingungswinkel erzielbar. Das Rollenwerkzeug ist zur Drahteinlegung öffenbar und zur Verstellung des Umformungsgrades auch während des Bearbeitungsvorgangs verstellbar. Die Bearbeitung des Drahtes kann bei diesem Stand der Technik nicht nur in einer einzigen Ebene, sondern naturgemäß auch in mehreren, den Draht enthaltenden Ebenen erfolgen, d.h. sie kann auch in verschiedenen Richtungen wirken. Der Zunder des Walzdrahtes kann beim Umformungsvorgang mitgebrochen werden. Der bekannten Einrichtung ist mit anderen Worten auch verzunderter Walzdraht zuführbar. Der Umformungsvorgang ist auch weitgehend geschwindigkeitsunabhängig. Die bekannte Einrichtung kann daher auch im Schleppzug, d.h. ohne eigenen Antrieb zum Abziehen des Drahtes,betrieben werden, indem sie einer Drahtverarbeitungsmaschine vorgeschaltet wird, die den Draht mit ihrer ohnedies notwendigen Vorschub- und Einzieheinrichtung mit beliebiger Geschwindigkeit, auch intermittierend, durch die Umformungszone hindurchzieht.

[0007] Mit dem bekannten Vorgehen im Sinne der US-PS 3 256 725 ist auch ein hoher Verlängerungsgrad des Drahts, also ein hoher Umformungsgrad, und zwar bis zu 70 % und darüber erzielbar. Der Umformungsvorgang ist feineinstellbar, so daß bestimmte Umformungsgrade bei gleichzeitigem Erreichen vorbestimmter Festigkeits- und Dehnungsgrade in wiederholbarer Weise zu erzielen sind.

[0008] Im Rahmen der aus der US-PS 3 256 725 bekannten Verfahrens- und Einrichtungstechnik, die, wie ausgeführt, dem Praktiker durchaus Vorteile bietet, ist im Zuge des Ansteuerns hoher Verlängerungsgrade und damit starker Festigkeitsanstiege ein Überschreiten in DIN 1045 festgelegter Werte, nämlich einerseits der mit mindestens 8 % zu bemessenden Restdehnung und des mit mindestens ₁,05 zu bemessenden Streckgrenzenverhältnisses δB /δ_O,2, nicht auszuschließen, das zwar durch späteres Zwischenglühen - allerdings in aufwendiger Weise - beseitigt werden kann.

[0009] Von dieser Beobachtung ausgehend, stellt die Erfindung von der Aufgabe her darauf ab, das Rückführen eines im Zuge des Verlängerns von Draht durch Kaltumformen im Sinne der US-PS 3 256 725 zu stark abgesunkenen Streckgrenzenverhältnisses auf und über den Sollwert von 1,05 und ebenso des Restdehnungswertes auf und über den Sollwert von 8 % unter Vermeidung eines Zwischenglühvorgangs zu ermöglichen.

[0010] Der Erfindung liegt von der Lösung her die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß im Zuge gattungsgemäßen Verlängerns der genannten Drahtsorten durch Kaltumformen zu stark abgesunkene Streckgrenzenverhältnis- und Restdehnungswerte rein mechanisch, und zwar sogar unmittelbar in Zuge des Kaltumformungsvorganges oder auch im Anschluß an diesen ohne bedeutsamen Festigkeitsverlust auf und über die angeführten Sollwerte von 1,05 bzw. 8 % hinaus bleibend angehoben werden können.

[0011] Nach der Erfindung besteht die Lösung gemäß Anspruch 1 in einem geringfügigen, gleichmäßigen Stauchen des Querschnitts des verlängerten Drahts um 1 %o bis 3 %. Nach Anspruch 2 kann der verlängerte Runddraht zum Stauchen im kontinuierlichen Durchlauf mit der Geschwindigkeit V₅ in eine Freizone, in der er am Ausknicken gehindert ist, eingespeist und aus dieser mit einer Geschwindigkeit V₆ herausgeführt werden, deren Wert das 0.999 bis 0.9?-fache von V₅ beträgt.

[0012] Nach Anspruch 3 kann der verlängerte Runddraht zum Stauchen, bei Angriff einer Hemmkraft an seinem Auslaufende, bei kontinuierlichem Durchlauf durch ein Rollenrichtsystem einem geringfügigen Hin- und Rückbiegevorgang unterworfen werden.

[0013] Anspruch 4 besagt, daß eine zur Lösung der Aufgabe im Gattungsrahmen geeignete Einrichtung darin gesehen wird, daß im Anschluß an den Verlängerungsbereich der Einrichtung eine auf den verlängerten, auf den Durchmesser d₁ reduzierten Runddraht einwirkende Staucheinrichtung mit zwei im Abstand (Freizone) voneinander angeordneten Treibwalzensätzen vorgesehen ist, deren erster die Fördergeschwindigkeit V₅ und deren zweiter die Fördergeschwindigkeit Y₆, die das (0.99 bis 0.97)-fache von V₅ beträgt, aufweist, wobei in der Freizone eine Führung des Runddrahtes gegen Ausknicken vorgesehen ist.

[0014] Anspruch 5 besagt, daß als Staucheinrichtung ein Rollenrichtsystem mit feineinstellbarer Durchbiegung des verlängerten Runddrahts gegebenenfalls in Verbindung mit Treibwalzensätzen vorgesehen ist, von denen der im Auslauf angeordnete eine Hemmkraft auf den verlängerten Runddraht ausübt.

[0015] Anspruch 6 besagt, daß dieses Rollenrichtsystem um den Draht herum in Umlauf versetzbar sein kann.

[0016] Das Entfallen einer Zwischenglühung und das rein mechanische Vorgehen zur Einstellung DIN 1045 entsprechender Streckgrenzenverhältnis- und Restdehnungswerte ist als besonderer Vorteil der Erfindung herauszustellen.' Ebenfalls die Tatsache, daß das Einstellen dieser Werte unmittelbar im Zuge des Verlängerungsvorgangs oder auch im Anschluß an diesen mit einer billigen Einrichtung durchgeführt werden kann.

[0017] Die Erfindung wird jetzt nachfolgend beschrieben, wobei der gattungsbildende Stand der Technik zunächst anhand der Abbildungen 1, 1a und 2 und dann die Erfindung anhand der Abbildungen 3 und 4 erläutert wird.

[0018] Es zeigen:

Abb. 1 eine aus den Rollen 1 bis 5 und 11 bis 14 bestehende Umformungseinrichtung, die von dem zu verlängernden, im Querschnitt umzuformenden Draht mit kleinem Umschlingungswinkel der Rollen (kleine Amplitude) durchlaufen wird;

Abb. 1a eine ähnliche Einrichtung, die mit einem großen Umschlingungswinkel von ca. 180° (große Amplitude) arbeitet;

Abb. 2 einen Teil des Kurvenzuges gemäß Abb. 1 in vergrößerter Darstellung;

Abb. 3 eine Einrichtung zum 1 %o - bis 3-%igen Stauchen des mit den Einrichtungen nach den Abb. 1 und 1a verlängerten Drahtes 44 in Form eines u.a. aus frei laufenden Rollen bestehenden Richtsystems 55, das auf sehr feine Drahtdurchbiegungen einstellbar und durch das der verlängerte Runddraht mittels des Treibwalzensatzes 56 mit der Geschwindigkeit V₅ hineinführbar ist, wobei der am Auslaufende angeordnete Treibwalzensatz 57 eine Hemmkraft 45 auf den Draht ausübt, da seine Transportgeschwindigkeit V₆ nur etwa (0,999 bis 0,97) V₅ beträgt ;

Abb. 4 eine Einrichtung zum 1 %o- bis 3-%igen Stauchen des mit den Einrichtungen nach den Abb. 1 und 1a verlängerten Drahtes 44 in Form von zwei beidseits einer Freizone 43, in der der verlängerte Draht - mittels Backen 54 gegen Ausknicken geführt - gestaucht wird, angeordneten Treibwalzensätzen 52 und 53, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten V₅ und V₆ umlaufen, wobei V6 etwa (0,999 bis 0,97) - V5 beträgt.

[0019] Im einzelnen ergibt sich anhand der Abbildungen 1 bis 4 folgendes:

[0020] Der gemäß Abb. 1, 1a und 2 aus Wellenbergen und Wellentälern mit tangentenartigen Übergängen bestehende Kurvenzug der Umformungszone, durch den der Draht von einer Abzugtrommel oder von einem Ziehschlitten mit der Kraft Z (vgl. Abb. 1) hindurchgezogen bzw. an den der Draht angeformt wird, besteht im einfachsten Fall aus einem mit einem seitlichen Einlegeschlitz versehenen Düsenzug oder gemäß Abb. 1, 1a, 2 aus freilaufenden Rollen, die dem Draht eine feste Führung geben.

[0021] Die in den Abb. 1 und 1a ersichtlichen, frei drehbaren Rollen 1 bis 5, 11 bis 14 stellen eine Umformungszone dar. Die Rollen verkörpern einen aus Wellenbergen und -tälern bestehenden, vom Draht W durch die Einwirkung der Antriebskraft Z durchlaufenen Kurvenzug, an dessen Oberfläche der Draht unter Führung in einem prismatischen Rollenprofil angeformt wird.

[0022] Die Rollen 1 bis 5 - die Umformungszone kann aus beliebig vielen Rollen bestehen - können fest angeordnet sein oder auch horizontal und vertikal verstellbar. Im einfachsten Fall sind sie fest angeordnet. Die Rollen 11 bis 14 sind zum-Einlegen des Drahts und zum Einstellen des Umformungsgrades, mindestens vertikal, gegebenenfalls auch horizontale einstellbar. Bei festen unteren Rollen 1 bis 5 und höhenverstellbaren Rollen 11 bis 14 ist die Wellenamplitude 22 gemäß Abb. 2 und damit die Rollenumschlingung durch den Draht einstellbar. Bei voller, in zwei Richtungen möglicher Einstellbarkeit aller Rollen 1 bis 14 in Höhen- und Seitenrichtung, worauf die Pfeile in Abb. 1 hinweisen, ist neben der Amplitude 22 auch die Wellenlänge 21 einstellbar. Es ist zweckmäßig, den Horizontalabstand der Rollen 1 bis 14 bzw. deren Horizontalverstellbarkeit so groß zu machen, daß die oberen Rollen 11 - 14 zur Herbeiführung eines besonders hohen Abstreckgrads unter Bildung einer 180°-Umschlingung des Drahts . voll zwischen die unteren Rollen 1 bis 5 eintauchen können (vgl. Abb. 1a). In Abb. 1 bezeichnet der Durchmesser d1 den Durchmesser des verlängerten Drahts und der Durchmesser 1₀ den Durchmesser des eintretenden, zu verlängernden Drahts.

[0023] Die Krümmung der Wellenberge und -täler ist durch Rollen mit unterschiedlichen Werten (Austausch der Rollen) zu beeinflussen oder auch zuweilen durch Erhöhung der Rückzugkraft R (vgl. Abb. 1), die dafür sorgt, daß der Draht an die Oberfläche der Rolle sich fest anformt und den vorberechneten Krümmungsradius annimmt.

[0024] Die Längung des Drahts findet in einem geometrisch dosierten Ausmaß im Auflaufbereich bzw. in dem Übergang 23.0 und 23.2 (vgl. Abb. 2) statt; wegen der so erzwungenen gleichmäßigen Längung kommt es nicht zu lokaler Einschnürung des Drahts. Eine weitere Längung stellt sich im Ablaufbereich 23.1 und 23.3 ein. Der Längungsvorgang verläuft demnach so, daß der Draht in den Übergangsbereichen von der konkaven zur konvexen Krümmung des Kurvenzugs und umgekehrt im plastischen oder im teilplastischen Zustand abwechselnd auf den beiden Außenseiten durch das Biegen einseitig gelängt (23.0; 23.2), sodann im tangentenartigen Bereich durch die Längszugeinwirkung begradigt (23.1; 23.3), d.h. zwischen Wellenberg und -tal und umgekehrt durch reinen Längszug gereckt bzw. gelängt, wird.

[0025] Gemäß dem in Abb. 2 nur beispielsweise gezeigten einzigen Rollensatz sind durch Einstellung der Wellenparameter (Amplitude 22 und Wellenlänge 21) und der Rollenkrümmung in Verbindung mit einer Änderung der Abzugkraft Z beispielsweise auf dem Wege einer Änderung der Rückzugkraft R jeweils unterschiedliche Umformungsgrade erzielbar.

[0026] Erfindungsgemäß nach den Ansprüchen 1 bis 3 vorgesehenes, im Verhältnis zu seiner durchschlagenden Wirkung nur ganz geringfügiges Stauchen des gemäß Gattung des Anspruchs 1 verlängerten Drahtes um 1 %o bis 3 %, bringt den Drahtquerschnitt auf den Wert 1.001 bis 1.03 x

und hebt damit die Restdehnungsfähig- keit und das Streckgrenzenverhältnis an. Nach Abb. 3 kann dieses Stauchen des verlängerten Drahts 44 in einem mittels Hindurchbeförderns des Drahts durch einen zweckmäßigerweise um seine Längsachse in Umlauf versetzbaren Richtsatz, z.B. feineinstellbaren Rollenrichtsatz 55, mittels Treibwalzensätzen 56, 57, von denen der hintere 57 - gegenüber dem Satz 56 nur mit der (0.999 bis 0.97)-fachen Geschwindigkeit des Satzes 56 laufend - auf den Draht 44 im Sinne der Pfeilrichtung 45 hemmend einwirkt, durchgeführt werden. Nach Abb. 4 wird der verlängerte Draht in einer Freizone 43, die er mittels Führung 54 gegen Ausknicken gesichert unter der Einwirkung von Treibwalzensätzen 52, 53 passiert, von denen der Satz 53 um 1 %o bis 3 % langsamer läuft als der Satz 52 und damit im Sinne der Pfeilrichtung 45 ablaufbemmend wirkt, gestaucht werden.

[0027] In der Einrichtung nach Abb. 3 kann alternativ der Richtsatz, als Rollenrichtsatz ausgebildet, auch rotatorisch stillstehend angeordnet sein. Auch können die nur gegebenenfalls vorgesehenen Treibwalzen 57 ebenfalls mit der Geschwindigkeit V₅ angetrieben sein, da sich eine Hemmkraft 45 auch dann aufbaut, wenn die Richtrollen 55 in genügend großer Anzahl vorgesehen sind.

Ansprüche

1. Verfahren zu mit einer Durchmesserabnahme einhergehendem Verlängern von warmgewalztem, einen Ausgangsdurchmesser d_o bis bspw. 20 mm aufweisendem Runddraht von 0,1 bis 1 % Kohlenstoffgehalt durch Hochgrad-Kaltumformen mittels Hindurchführens des Drahts durch eine Umformungszone, und zwar insbesondere so, daß der Draht in der Umformungszone auf dem Wege eines vermittels A_L- formens an einen aus sich aneinanderreihenden Wellenbergen und -tälern mit tangentenartigen Übergängen bestehenden Kurvenzug in gespanntem Zustand und in entgegengesetzten Richtungen unter der Wirkung einer Abzugkraft und einer Rückhaltekraft vor sich gehenden Hin- und Rückbiegens laufend durch die Einwirkung der Abzugkraft später wieder zum Verschwinden gebrachte Wellenberg- und -talkrümmungen erhält und dem die Wellenberge und -täler passierenden Draht bei Lage der im Bereich der Krümmungsaußenseite jeweils auftretenden biegungs- und längskraftbedingten Spannungen im plastischen Bereich dort im Zuge des Hin- und Rückbiegens dosierte, sich bis zur Gesamtverlängerung addierende sowie über den Drahtquerschnitt sich ausbreitende Teillängungen vermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das Kaltumformen verlängerte und dabei auf den Durchmesser (d₁) gebrachte Runddraht, unmittelbar im Anschluß an den Verlängerungsvorgang und kontinuierlich mit diesem und/oder nach dem Verlängerungsvorgang und unabhängig von diesem, über seine ganze Länge derart gleichmäßig gestaucht wird, daß sein Querschnitt um 1 %o bis 3 % zunimmt, also den Wert 1.001 bis 1.03 x

erreicht (Abb. 3,4).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der verlängerte Runddraht zum Stauchen im kontinuierlichen Durchlauf mit der Geschwindigkeit (V₅) in eine Freizone (43), in der er am Ausknicken gehindert ist, eingespeist und aus dieser mit einer Geschwindigkeit (V₆) herausgeführt wird, deren Wert 0.999 bis 0.97 x V₅ beträgt (Abb. 4).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der verlängerte Runddraht (44) zum Stauchen, bei Angriff einer Hemmkraft (45) an seinem Auslaufende, bei kontinuierlichem Durchlauf durch ein Rollenrichtsystem (55) einem geringfügigen Hin- und Rückbiegevorgang unterworfen wird (Abb. 3).

4. Einrichtung zur Durchführung des Verlängerungsverfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, in Gestalt einer Kaltumformungseinrichtung für den zu verlängernden Draht, mit einer vom Draht kontinuierlich oder intermittierend mit vorbestimmter Abzugsgeschwindigkeit unter Spannung durchlaufenen, fest angeordneten Umformungszone, diese insbesondere mit an ihren formgebenden Flächen Wellenzugform aufweisenden, dort einen aus Wellenbergen und -tälern mit tangentenartigen Übergängen bestehenden Kurvenzug verkörpernden, einstellbaren Rollenwerkzeugen, die in Verbindung mit einer Einrichtung zum Aufbau einer Rückhaltekraft dem Draht beim Durchlauf mindestens im Bereich der Krümmungsaußenseite eine aus Längsspannung und Biegespannung zusammengesetzte, im plastischen Bereich liegende Spannung und dem Draht so im Zuge eines Hin- und Rückbiegens bleibende, sich bis zur Gesamtverlängerung addierende Teillängungen vermitteln, dadurch gekennzeichnet , daß im Anschluß an den Verlängerungsbereich der Einrichtung, eine auf den verlängerten, auf den Durchmesser (d₁) reduzierten Runddraht (44) einwirkende Staucheinrichtung in Form zweier im Abstand ("Freizone" 43) voneinander angeordneter Treibwalzensätze (52 und 53) vorgesehen ist, deren erster (52) die Fördergeschwindigkeit V₅ und deren zweiter (53) die Fördergeschwindigkeit V₆ = 0.999 bis 0.97 x V₅ aufweist, wobei in der Freizone (43) eine Führung (54) des Runddrahtes gegen Ausknicken vorgesehen ist (Abb. 4).

5. Einrichtung zur Durchführung des Verlängerungsverfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß als Staucheinrichtung ein Rollenrichtsystem (55) mit feineinstellbarer Durchbiegung des verlängerten Runddrahts (44), gegebenenfalls in Verbindung mit Treibwalzensätzen (56, 57), vorgesehen ist, von denen der im Auslauf angeordnete (57) eine Hemmkraft (45) auf den verlängerten Runddraht ausübt (Abb.3).

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Rollenrichtsystem (55) um den Draht herum in Umlauf versetzbar ist.

Zeichnung