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Verfahren zur Herstellung sehr dünner Fäden oder Drähte
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erläutert.
Es zeigen : Fig. 1 den Querschnitt eines Metalldrahtes, aus dem mit Hilfe des erfindungsgemässen
Verfahrens ein Faden hergestellt werden kann ; Fig. 2 den Querschnitt eines Drahtes, der zunächst mit einer koaxialen Umhüllung umgeben wird ; Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Vielzahl von um- i hüllten Drähten, die in einem nachfolgenden Verfahrensschritt mit einer zylindrischen Ummantelung versehen werden, wobei die Ummantelung teilweise entfernt ist, um den unteren Teil der umhüllten
Drähte zu zeigen ; Fig. 4 einen verkleinerten Längsschnitt einer Verdichtungsvorrichtung, wobei ein Satz umhüllter Drähte in der zylindrischen Ummantelung zu einem zusammengepressten Strang verdich- tet wird ;
Fig. 5 einen verkleinerten Längsschnitt einer andern Verdichtungsvorrichtung, wobei ein an- I deresVerfahrenzur Verringerung des Querschnitts des Satzes unter Ausbildung eines zusammengepressten
Stranges angewendet wird; Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Vielzahl von umhüllten Drähten in einer modifizierten Ummantelung mit hexagonalem innerem Querschnitt, der durch Einführen von Sektoren bildenden Formteilen gebildet ist ; Fig. 7 eine Draufsicht auf eine modifizierte Anordnung der umhüll- ten Elemente in einer zylindrischen Ummantelung mit zwischen die umhüllten Elemente zur wirksamen ;
Verringerung der Hohlr äume eingebrachten Einlagen : Fig. 8 in einem auseinandergezogenen Längsschnitt die Anordnung der Ummantelung vor der Einführung der umhüllten Drähte und Auflage der Abschluss- kappe auf das obere offene Ende der Ummantelung ; Fig. 9 in einem Längsschnitt die Anordnung der um- hüllten Drähte in der Ummantelung mit auf das offene Ende der Ummantelung aufgesetzter Abschluss- kappe ; Fig. 10 in einem Längsschnitt die durch Evakuierung und Abdichtung der ummantelten, umhüllten Drähte gebildete erste Form des Stranges ; Fig. 11 eine schematische Teilansicht des Stranges wäh- rend des anschliessenden Heissextrudierens ;
Fig. 12 eine schematische Ansicht des extrudierten Stranges mit geeigneten Schneidevorrichtungen, durch welche die gegenüberliegenden Enden des Bündels abge- schnitten werden, Fig. 13 in einer schematischen Ansicht das Zerschneiden des extrudierten Stranges in mehrere kleine Teilstücke ; Fig. 14 eine Ansicht eines kürzeren Teilstückes, das an seinen beiden Enden mit wieder aufgesetzten Abschlusskappen versehen ist : Fig. 15 eine Teil-Seitenansicht eines kurzen
Teilstückes, das zur Verringerung seines Querschnitts weiter heiss extrudiert wird ; Fig. 16 eine Seitenan- sicht des ursprünglichen Stranges, dessen Querschnitt entweder anstatt durch Heissextrudieren oder nach dem Heissextrudieren, wie es in Fig. 11 dargestellt ist. durch Heisswalzen verringert wird ;
Fig. 17 in einem schematischen Teil-Längsschnitt das anschliessende Kaltziehen des heiss verformten Stranges ;
Fig. 18 einen Längsquerschnitt eines Behälters, in den der nach Fig. 17 gezogene Strang zur Entfernung des Umhüllungs- und Ummantelungsmaterials von dem Strang durch Einwirkung einer geeigneten Flüs- sigkeit eingebracht wird ; Fig. 19 das nach der Erfindung hergestellte, aus Fäden bestehende Tau ; Fig. 20 den Querschnitt eines metallischen, röhrenförmigen hohlen Elements, aus dem erfindungsgemäss ein hohler Faden geformt wird, wobei in der ersten Stufe des Verfahrens in das hohle Element ein Füllstoff eingebracht wird : Fig. 21 den Querschnitt des gefüllten hohlen Elements, das in einem zweiten Verfah- rensschrittmiteiner röhrenförmigen Umhüllung umgeben wird :
Fig. 22 den Querschnitt dieses Elements, das in einem dritten Verfahrensschritt zu einem dichten Satz, bestehend aus Füllstoff, hohlem Element und Umhüllung, zusammengepresst wird : Fig. 23 eine perspektivische Draufsicht auf die in eine zylin- drische Ummantelung eingebrachten, gefüllten und umhüllten Elemente vor den anschliessenden Ver- fahrensschr1tten des Verdichtens, der Heissverformung und des Ziehens, die in den Fig. 7 bis 17 darge- stellt sind, Fig. 24 eine vergrösserte perspektivische Teilansicht eines hohlen Fadens, der nach dem
Verfahren hergestellt ist.'
In einer beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung wird ein in Fig.
19 dargestelltes, aus Fäden zusammengesetztes Tau nach einem Verfahren hergestellt, bei dem eine Vielzahl von länglichen Ele- menten oder Drähten-12-zu Bündeln aus nebeneinanderliegenden Elementen zusammengefasst und der Querschnitt dieses Bündels durch radiale oder quer verlaufende Verjüngung der Drähte verringert wird, wodurch die entstehenden Fäden bei grosser Länge einen überaus kleinen Querschnitt erhalten. An- derseits umfasst die Erfindung auch die Herstellung von hohlen Fladen-13-, wie sie in Fig. 24 darge- stellt sind, wobei das ursprüngliche längliche Element bei diesem Verfahren aus einem röhrenförmigen hohlen Element-14-besteht, wie es in Fig. 20 dargestellt ist.
Im allgemeinen umfasst die Erfindung die Verjüngung der gebildeten Drähte oder der röhrenförmigen hohlen Elemente durch eine vorangehende Formgebung der gebündelten Drähte oder Elemente zu einem
Strang und anschliessende Verjüngung des Stranges durch allmähliche Heissverformung und darauffolgendes Ziehen. Die Verjüngung durch Heissverformung erfolgt durch Heissextrudieren oder durch Heisswalzen des Stranges, das Ziehen durch mehrmalige Ziehvorgänge mit dazwischengeschalteten Anlassvorgängen.
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Aus den Fig. 1 und 2 ist zu entnehmen, dass der Draht --12- zuerst in eine geeignete Umhül- lung--15-eingeschlossen wird, die aus einem Material besteht, dessen physikalische Eigenschaften von denen des Drahtes --12- verschieden sind, wodurch eine Abtrennung des Umhüllungsmaterials von den entstehenden Fäden möglich ist, falls dies erwünscht ist. Wie Fig. 2 zeigt, ist der ursprüngliche innere Durchmesser der Umhüllung etwas grösser als der äussere Durchmesser des Drahtes-12-, wo- durch die Einführung des Drahtes in die Umhüllung erleichtert wird.
Die lose umhüllten Drähte werden in einen Schutzmantel oder in eine Ummantelung-16-eingebracht, die am Boden mit einer Ab- schlusskappe oder einer kegelstumpfförmigen Platte versehen wird, wobei, wie Fig. 3 zeigt, die um- hüllten Drähte in paralleler Lagerung aufrecht nebeneinander stehen.
Um eine gleichmässige Verjüngung der Drähte in einem anschliessenden, der Querschnittsvermin- derung dienenden Verfahrensschritt zu erzielen, werden die umhüllten Drähte in der Ummantelung-16-durch geeignete Verdichtung dieses Satzes in eine dichte Packung gebracht. Eine Möglichkeit zur Erzielung dieser Verdichtung ist In Fig. 4 dargestellt, bei der der Satz in eine Presse-18- eingebracht wird, die ein Futter-18a-besitzt, das aus einem zylindrischen Hohlraum besteht, der sich der zylindrischen Ummantelung-16-eng anpasst.
Das untere Ende des Hohlraumes Ist durch eine Abschlussplatte --18b-- blind verschlossen und die Führung-18a-und die Abschlussplatte-18b- werden von einem geeigneten Amboss -18c- getragen. Durch einen Pressstempel-18d- wird auf das obere Ende des Satzes ein Druck ausgeübt, wodurch der Satz in axialer Richtung verkürzt und radial oder seitlich verdichtet wird. Derartige Pressen sind in Fachkreisen allgemein bekannt, so dass eine weitere Beschreibung nicht erforderlich ist.
In Fig. 5 ist eine andere Methode zur Erreichung der gewünschten Verdichtung des Satzes dargestellt, bei der die Verdichtung durch einen Extruder-118-erzielt wird. Im Extruder-118-befindet sich die Extruderform --118a--, durch welche der Satz in der Längsrichtung mit Hilfe des Elements --118b--, das einen entsprechenden Druck auf den Satz ausübt, gepresst wird. Durch die Form-118a- wird nur eine geringe Verdichtung des Satzes bewirkt, so dass bei diesem Schritt nur das Verschwinden der Hohlräume aus dem Satz erreicht wird.
InFig. 6 ist ein Verfahren dargestellt, bei dem die Verdichtung des Satzes erleichtert ist. Genauer gesagt, wird die innere Gestalt der Ummantelung --16-- durch Einbringung mehrerer Einlagestücke-19-, die eine sich durch Sehnenschnitt ergebende Form besitzen, derart umgewandelt, dass sie einen hexagonalen Querschnitt aufweist.
Fig. 7 zeigt eine weitere Methode zur Erleichterung der Verdichtung des Satzes. Genauer gesagt, zeigt Fig. 7 die in die Ummantelung -16- eingebrachten umhüllten Drähte-12-, wobei zwischen diese Drähte eine Vielzahl von Einlagen oder ein geeignetes feinteiliges Material, wie z. B. ein Me- tallpulver-21-, eingebracht ist. Daher erfordern die in den Fig. 6 und 7 gezeigten Anordnungen eine geringere Verdichtung des Satzes zur Erzielung des gepressten Stranges mittels der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Methoden.
Vor den oben beschriebenen Verdichtungsvorgängen werden die umhüllten Drähte-12-in der Ummantelung -16-- durch die Abschlusskappe --23--, die auf das obere offene Ende -24- der Um- mantelung --16-- aufgesetzt wird, abdichtend eingeschlossen. Wie Fig. 8 zeigt, besteht die Abschlusskappe im allgemeinen aus einer zylindrischen, mit einer Ausnehmung --23a-- versehenen Scheibe, die sich in das obere Ende der Ummantelung der gesamten einschliessenden Ummantelungsanordnung einfügt. Die Abschlusskappe --23-- ist noch mit einem Rohr --26-- zur Evakuierung versehen, das durch eine
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diez. B. durch eine Verschweissung --23c-, fest verbunden.
Durch das Evakulerungsrohr --26-- wird während des Verschweissens der Endkappe mit dem Ummantelungsende-24-das Innere der Ummantelung gespült. Nach erfolgter Aufbringung der Abschlusskappe auf die Ummantelung wird mittels einer geeigneten Vorrichtung (nicht dargestellt) zur fast vollständigen Entfernung des Gases aus dem Inneren der Ummantelung Vakuum an das Rohr -26- angelegt.
Wenn das gewünschte Vakuum in der Ummantelung -16- erreicht ist, wird das Rohr-26-ab-
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-12- inDas so entstandene ummantelte Bündel bildet den Strang-31-, der sodann dem Heissverformungsprozess unterworfen wird, um in einem oder mehreren Schritten dessen Querschnitt zu verringern. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, wird die Verringerung des Querschnitts des Stranges-31-durch Heissextrudieren, bei dem der Strang mittels einer geeigneten Pressvorrichtung --33- durch geheizte Extrudierfor- men-32- gedrückt wird, erreicht. Es ist wünschenswert, den Strang-31-auf eine vorher bestimmte, geeignete Temperatur vorzuheizen und in geeigneter Weise zu schmieren, um den Extrudiervorgang zu erleichtern.
Die Geschwindigkeit und der Druck beim Extrudieren werden im voraus bestimmt, um eine optimale Verjüngung des Stranges in Übereinstimmung mit der Art der eingesetzten Materialien zu erzielen. Für den Fall, dass ein zweiter Extrudiervorgang erforderlich ist, werden die gegenüberliegenden Enden-34-des verjüngten Stranges-35-mit geeigneten Schneidevorrichtungen --36-- abgeschnitten. Alle ungleichmässig extrudierten Endstücke des Stranges, die durch Beobachtung festgestellt
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mehrere Stücke geringerer Länge -37- zerschnitten. Auf jedes der Strangstücke-37-werden, wie in Fig. 14 gezeigt, eine kegelstumpfförmige Platte -39-- und eine Endplatte-40-aufgeschweisst.
Die kurzen Strangstücke-37-werden erneut erhitzt und zur weiteren Verringerung des Querschnitts durch eine erhitzte Extrudierform geschickt, um schliesslich das endgültig geformte Strangstück -42- zu erhalten.
Wie bereits vorher kurz beschrieben, kann die Heissverformung des Stranges-31-statt durch Extrudieren auch durch Heisswalzen bewirkt werden. Wie in Fig. 16 gezeigt, wird der Strang-31-in geeigneter Weise erhitzt und durch entsprechende Walzen -43- hindurchgeführt. Die Walzen-43sind so angeordnet, dass eine Verjüngung durch Heissverformung des Stranges erfolgt, wobei im wesentlichen der kreisförmige Querschnitt der Elemente In dem Strang erhalten bleibt.
Anschliessend an die oben beschriebene Heissverformung werden die resultierenden geformten Strang- stücke -42- mit einer üblichen Ziehvorrichtung --45-- durch einen entsprechenden Ziehstein -44- gezogen. Durch schrittweises Ziehen durch immer enger werdende Ziehsteine-44-wird der Querschnitt des Stranges immer weiter verringert, bis der gewünschte kleine Querschnitt der Fäden erreicht ist. In Übereinstimmung mit den Erfordernissen des Metalls, aus dem die Fäden geformt werden, kann zwischen den einzelnen schrittweisen Ziehvorgängen angelassen werden. Das Kaltziehen des Stranges kann in geeigneter Weise so geleitet werden, dass eine Textur in den Fäden erzielt und durch eine Härtungsbearbeitung den Fäden verbesserte mechanische Eigenschaften verliehen werden.
Wenn heiss gewalzt wird, kann, wenn die durch das Kaltziehen erzielbaren physikalischen Eigenschaften nicht gefordert werden, auf das abschliessende Kaltziehen des Stranges verzichtet werden. In diesem Fall wird das Heisswalzen mit immer kleiner werdenden Walzen fortgesetzt, wodurch die gewünschte letztliche verengende Verformung des Stranges erreicht wird und Fäden mit den ge-
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geeignete Verfahren, z. B.durch selektive Einwirkung von Chemikalien auf die Ummantelung -15-- und den Schutzmantel-16-befreit. Es kann, wie in Fig. 18 gezeigt ist, der Endstrang --46- in einem Behälter-47--. der eine Säure-48-, die das Ummantelungsmaterial auflösen kann, enthält, eingebracht werden.
Selbstverständlich können auch andere Methoden zur Entfernung des Ummantelungs- und Schutzmantelmaterials eingesetzt werden ; z. B. können diese Materialien auf elektromechanischem oder mechanischem Weg oder durch selektive Oxydation usw. entfernt werden. In dem schliesslich erhaltenen Tau, das aus den Fäden besteht, wie es in Fig. 19 gezeigt ist, haben die Fäden einen extrem kleinen Durchmesser, z. B. bis herab zu etwa 12 oder weniger. Wenn die Fäden durch Heissextrudieren und anschliessendes Kaltziehenhergestelltwerden, können die Einzelfäden des Taues Längen bis zu 15 000 m oder mehr aufweisen. Werden sie durch Heisswalzen hergestellt, besitzen sie Längen bis zu 90 000 m oder mehr.
Genauer gesagt, kann der Draht-12-, aus dem die Fäden schliesslich geformt werden, ein Metalldraht sein, der aus einem geeigneten Material hergestellt wird, z. B. aus rostfreiem Stahl--304-.
Die Ummantelung kann aus Kupfer oder Monelmetall bestehen. Anderseits kann die Ummantelung auch aus einem Oxydilberzug auf dem Draht-12-bestehen. Als Beispiel für das Material des Schutzmantels --16-- sei Weicheisen angeführt. In der Endstufe kann der Schutzmantel aus Weicheisen und die Ummantelung aus Kupfer oder Monelmetall von den Fäden aus rostfreiem Stahl durch Verwendung von Salpetersäure -48-- entfernt werden (Fig. 18). Als Beispiel für die von der Erfindung mitumfasste Herstellung von Fäden sei die Herstellung von Fäden aus rostfreiem Stahl angegeben :
Die Dräte --12-- bestehen aus rostfreiem Stahl --304-- und haben einen Durchmesser von 6,3 mm
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und eine Länge von 457 mm.
Die Ummantelung --15-- besteht. aus einem Rohr aus Monelmetall --400-- mit einem inneren Durchmesser von 6, 4 mm, einem äusseren Durchmesser von 7, 4 mm und einer Länge von 457 mm. Der Schutzmantel --16-- besteht aus Weicheisen und hat einen äusseren Durchmesser von
151 mm, einen Innendurchmesser von 134 mm und eine Gesamtlänge von 559 mm. Die Neigung der
Mantelfläche der kegelstumpfförmigen Abschlussplatte-23-beträgt 45 . Zweihundertachtundsechzig der umhüllten Drähte werden in den Schutzmantel --16-- eingebracht, dieser bei 430 C auf weniger als 0, 1, Hg evakuiert und verschlossen. Der Strang wird anschliessend 6 h lang in einem Graphitbehäl- ter auf 9800C erhitzt. Die Extrudierformen --32-- werden auf 4800C vorgeheizt.
Sie haben einen Innen- durchmesser von 74 mm, wodurch eine 4, 3fache Verjüngung des Querschnitts erzielt wird. Der Strang - wird entsprechend geschmiert, der Pressstempel-33- arbeitet mit einer Geschwindigkeit von etwa 12, 7 m/min und einem Anfangsdruck von 1340 t und einem dauernden Arbeitsdruck von 1200 t.
Das extrudierte Stück35 wird sofort nach dem Extrudieren mit Wasser abgeschreckt und in
Stücke von 254 mm Länge zerschnitten. Auf die kürzeren Strangstücke-37-werden vor dem zweiten
Extrudiervorgang an ihren gegenüberliegenden Enden eine neue Kegelstumpfplatte mit einem Winkel von 450 und eine 12, 7 mm starke Abschlusskappe aufgeschweisst. Die Extrudierform wird auf 4800C vor- geheizt. Sie hat einen inneren Durchmesser von 15, 6 mm, wodurch eine 22, 8-fache Verjüngung des
Querschnitts erzielt wird. Der Strang-37-wird in einem Graphitbehälter 3 h lang auf eine Tempera- tur von 980 C erhitzt. Die Extrudiergeschwindigkeit beträgt 3, 7 m/min bei einem Anfangsdruck von
590 t undeinem Dauerbetriebsdruck von 560 t.
Der extrudierte Strang -42-- wird nach diesem zweiten
Extrudieren sofort mit Wasser abgeschreckt.
Der Strang --42- wird in 4 h mit einer Gesamtverringerung des Querschnitts von etwa 600/0 kaltge- zogen, wobei bei jedem Schritt eine Verringerung um etwa 20% der Gesamtquerschnittsfläche eintritt.
Zwischen diesen vermindernden Schritten wird der Strang jeweils 2 sec/20 Jl Drahtdurchmesser bei einer Temperatur von etwa 9250C angelassen. Der schliesslich erhaltene Querschnitt beträgt etwa 0, 4 mm und ergibt einen Fadenquerschnitt von etwa 18 .
Der Schutzmantel --16-- und das Umhüllungsmaterial --15-- werden mit Salpetersäure im Behäl- ter --47- abgetrennt.
Die dabei erhaltenen Fäden haben bei Kaltbearbeitung eine durchschnittliche äusserste Reissfestigkeit von etwa 17500 kg/cmz und eine durchschnittliche Dehnung von etwa 2. 1%. nach dem Anlassen haben die Fäden eine durchschnittliche äusserste Reissfestigkeit von etwa 7 630 kg/cm2 und eine durchschnittliche Dehnung von kilo.
Ein anderes Beispiel für die Herstellung der feinen Fäden mit Hilfe der Erfindung wird im folgenden gegeben :
Die Drähte --12-- bestehen aus rostfreiem Stahl und haben einen Durchmesser von 2 mm und eine Länge von 457 mm. Die Umhüllung --15-- besteht aus einem Rohr aus Monelmetall-400-und hat einen äusseren Durchmesser von 2, 4 mm und einen inneren Durchmesser von 2, 1 mm und eine Länge von 508 mm. Der Schutzmantel --16-- besteht aus Weicheisen und hat einen äusseren Durchmesser von 50 Jl und einen inneren Durchmesser von 44 mm. Die Gesamtlänge beträgt 152 mm. Der Neigungswinkel der kegelstumpfförmigen Abschlusskappe --23-- beträgt 45 . Die Stücke des Drahtes aus rostfreiem Stahl werden mit dem Rohr aus Monelmetallumhüllt und durch eine Form mit einem Durchmesser von 2, 3 mm gezogen, um ihre enge Lagerung zu erleichtern.
Nach dem Geraderichten des umhüllten Drahtes wird er in 76, 2 mm lange Stücke zur Einbringung in den Schutzmantel zerschnitten. Zweihundertzweiundvierzig umhüllte Drahtstücke werden in den Schutzmantel eingebracht und bei 4300C auf weniger als 0,1 Hg evakuiert und der Schutzmantel abgedichtet. Der Strang wird dann 2 h lang in einem Graphitbehälter auf 980 C erhitzt. Die Extrudierform-32-wird auf 480 C erhitzt. Sie hat einen inneren Durchmesser von 12, 7 mm, wodurch eine 16 fache Verjüngung des Querschnitts erzielt wird. Der Strang-31-wird in geeigneter Weise geschmiert und der Pressstempel-33- arbeitet mit einer Geschwindigkeit von etwa 1, 65 m/min mit einem Anfangsdruck von 272 t und einem dauernden Betriebsdruck von 260 t.
Der extrudierte Strang wird anschliessend in einzelnen Schritten bis zu einem endgültigen Durchmesser von 0, 2 mm kaltgezogen. Zwischen den Schritten der 60%igen Querschnittsverringerung wird der gezogene Strang 2 sec lang je 20 Drahtdurchmesser bei einer Temperatur von etwa 9250C angelassen.
Der Schutzmantel --16-- und die Umhüllung --15-- werden mit Salpetersäure im Behälter-47- entfernt. Der resultierende Querschnitt der so geformten Fäden beträgt etwa 8,5 jn.
Wie im vorhergehenden kurz beschrieben, umfasst die Erfindung auch die Formgebung von hohlen
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Fäden durch das Verfahren das für volle Fäden beschrieben wurde. Wie in den Fig. 20 bis 24 für die Formgebung für hohle Fäden gezeigt, besteht das längliche Ausgangselement aus einem Metallrohr - 14-, das zuerst mit einem vollen Draht --49- gefüllt wird und anschliessend in eine geeignete Umhüllung --50-- eingeschlosen wird. Sowohl der Draht-49-als auch die Umhüllung --50-- bestehen
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und die Umhüllung mit dem Rohrzung verbunden werden. Dadurch ergibt sich z.
B. im resultie- renden zusammengesetzten Körper --51-- ein äusserer Durchmesser von 2, 5 mm, wobei das Rohr einen äusserenDurchmesservon 2 mm und der Draht einen äusseren Durchmesser von 1,1 mm hat. Der zusam- mengesetzte Körper-51-wird in 76, 2 mm lange Stücke zerschnitten und einundsechzig solcher Stük- ke werden in einen Schutzmantel-52-- aus Weicheisen, dessen äusserer Durchmesser 26 mm und des- sen innerer Durchmesser 23 mm beträgt, eingebracht, wodurch eine 16-fache Verjüngung des Quer- schnitts erzielt wird. Die Temperatur des Stranges beträgt etwa 980 C, der Anfangs-Extrusionsdruck ist etwa 70 t, der dauernde Arbeitsdruck 65 t.
Der sich ergebende extrudierte Strang wird anschliessend bis zu einem äusseren Durchmesser von et- wa 4, 4 mm kaltgezogen. Nach dem Zerschneiden des zusammengesetzten, gezogenen Stranges in Stük- ke geeigneter Länge werden die hohlen Fäden --13--= nach der in Fig. 18 angegebenen Methode von der Umhüllung und Ummantelung befreit. Die so gewonnenen hohlen Fäden-13-haben einen gleichförmigen Querschnitt bei einer bis zu 5%ogen Standardabweichung vom Mittel und einen durchschnittlichen Durchmesser von 0, 38 mm (über die Kanten gemessen).
Die Erfindung umfasst also ein verbessertes Verfahren zur Formgebung sowohl von vollen als auch von hohlen Fäden und ermöglicht deren leichtere und wirtschaftlichere Herstellung, da die hergestellten Fäden einen einheitlichen Querschnitt und extreme Längen besitzen.
Selbstverständlich sind bei den beschriebenen und gezeigten Ausführungsformen der Erfindung viele Modifizierungen möglich. Es können Änderungen in der Konstruktion und in der Anordnung vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung sehr dünner Fäden oder Drähte, wobei eine Vielzahl länglicher Elemente, aus denen die Fäden geformt werden, mit einem sich vom Material der Elemente unterscheidenden Material umhüllt wird, wodurch eine Abtrennung des Umhüllungsmaterials von den Elementen, falls erforderlich, möglich ist, und die umhüllten Elemente im wesentlichen parallel nebeneinanderliegend gebündelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Bündel zunächst querschnittsver- mindernd heissverformt wird, z. B. durch Walzen oder Strangpressen im erhitzten Zustand, dann das ver- formte Bündelbis zur Erreichung eines vorbestimmten Querschnitts der darin enthaltenen Elemente kaltgezogen wird und anschliessend das Umhüllungsmaterial entfernt wird.
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Process for producing very thin threads or wires
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explained.
The figures show: FIG. 1 the cross section of a metal wire from which, with the aid of the inventive
Method a thread can be produced; 2 shows the cross section of a wire which is initially surrounded by a coaxial sheath; 3 shows a perspective view of a multiplicity of sheathed wires which are provided with a cylindrical sheath in a subsequent process step, the sheathing being partially removed to form the lower part of the sheathed
Wires to show; 4 shows a reduced longitudinal section of a compression device, a set of covered wires being compressed in the cylindrical casing to form a compressed strand;
Fig. 5 is a reduced longitudinal section of another compacting device, showing a different method of reducing the cross-section of the set to form a compressed
Strand is applied; 6 is a plan view of a plurality of covered wires in a modified sheath with a hexagonal internal cross-section, which is formed by inserting shaped parts which form sectors; 7 shows a plan view of a modified arrangement of the sheathed elements in a cylindrical sheathing with between the sheathed elements for effective operation;
Reduction of the hollow spaces in the inserts: FIG. 8 shows, in an exploded longitudinal section, the arrangement of the sheath before the sheathed wires are inserted and the end cap is placed on the upper open end of the sheath; 9 shows, in a longitudinal section, the arrangement of the covered wires in the sheath with the end cap placed on the open end of the sheath; 10 shows, in a longitudinal section, the first form of the strand formed by evacuating and sealing the sheathed, sheathed wires; 11 shows a schematic partial view of the strand during the subsequent hot extrusion;
12 shows a schematic view of the extruded strand with suitable cutting devices, by means of which the opposite ends of the bundle are cut off; FIG. 13 shows, in a schematic view, the cutting of the extruded strand into several small pieces; 14 shows a view of a shorter section, which is provided with end caps fitted again at both ends: FIG. 15 shows a partial side view of a short one
Section which is further hot extruded to reduce its cross section; 16 shows a side view of the original strand, the cross-section of which either instead of by hot extrusion or after hot extrusion, as shown in FIG. is reduced by hot rolling;
17 shows, in a schematic partial longitudinal section, the subsequent cold drawing of the hot-deformed strand;
18 shows a longitudinal cross-section of a container into which the strand drawn according to FIG. 17 is introduced by the action of a suitable liquid in order to remove the wrapping and sheathing material from the strand; 19 shows the rope made of threads made according to the invention; 20 shows the cross section of a metallic, tubular hollow element from which a hollow thread is formed according to the invention, a filler being introduced into the hollow element in the first stage of the process: FIG. 21 shows the cross section of the filled hollow element which is in a second process step is surrounded with a tubular casing:
22 shows the cross section of this element, which in a third method step is pressed together to form a tight set consisting of filler, hollow element and casing: FIG. 23 is a perspective top view of the filled and encased elements introduced into a cylindrical casing before the subsequent process steps of compression, hot deformation and drawing, which are shown in FIGS. 7 to 17, FIG. 24 shows an enlarged perspective partial view of a hollow thread which is
Procedure is established. '
In an exemplary embodiment of the invention, a shown in Fig.
19, composed of threads, produced by a process in which a large number of elongated elements or wires -12- are combined into bundles of adjacent elements and the cross-section of this bundle is reduced by radial or transverse tapering of the wires, whereby the resulting threads with great length receive an extremely small cross-section. On the other hand, the invention also encompasses the production of hollow patties -13-, as shown in FIG. 24, the original elongate element in this process consisting of a tubular hollow element -14-, as shown in FIG. 20 is shown.
In general, the invention includes tapering the formed wires or tubular hollow members by previously shaping the bundled wires or members into one
Strand and subsequent tapering of the strand through gradual hot deformation and subsequent drawing. The rejuvenation by hot deformation takes place by hot extrusion or by hot rolling of the strand, the drawing by repeated drawing processes with intermediate tempering processes.
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From FIGS. 1 and 2 it can be seen that the wire -12- is first enclosed in a suitable sheath -15- made of a material whose physical properties are different from those of the wire -12- are, whereby a separation of the wrapping material from the resulting threads is possible, if this is desired. As FIG. 2 shows, the original inner diameter of the sheath is somewhat larger than the outer diameter of the wire-12-, which facilitates the introduction of the wire into the sheath.
The loosely sheathed wires are placed in a protective sheath or in a sheath-16-which is provided at the bottom with an end cap or a frustoconical plate, with the sheathed wires in parallel storage upright next to one another, as FIG. 3 shows stand.
In order to achieve a uniform tapering of the wires in a subsequent process step serving to reduce the cross section, the covered wires in the sheath-16-are brought into a tight packing by suitable compression of this set. One way of achieving this compression is shown in FIG. 4, in which the set is introduced into a press-18- which has a chuck-18a-which consists of a cylindrical cavity which is closely aligned with the cylindrical casing-16- adapts.
The lower end of the cavity is blindly closed by a closing plate -18b- and the guide -18a- and the closing plate -18b- are carried by a suitable anvil -18c-. A pressure ram-18d- exerts pressure on the upper end of the set, as a result of which the set is shortened in the axial direction and compressed radially or laterally. Such presses are generally known to those skilled in the art, so that no further description is required.
Another method of achieving the desired compaction of the batch is illustrated in FIG. 5, in which compaction is achieved by an extruder 118. In the extruder-118- there is the extruder form -118a-, through which the set is pressed in the longitudinal direction with the help of the element -118b- which exerts a corresponding pressure on the set. Only a slight compression of the set is effected by the form-118a, so that in this step only the disappearance of the cavities from the set is achieved.
InFig. Figure 6 shows a method in which the compression of the sentence is facilitated. More precisely, the inner shape of the casing -16- is converted to have a hexagonal cross-section by introducing a plurality of insert pieces -19- which have a shape resulting from tendon cut.
Figure 7 illustrates another method of facilitating compaction of the sentence. More precisely, FIG. 7 shows the covered wires -12- introduced into the sheathing -16-, with a plurality of inserts or a suitable finely divided material, such as e.g. B. a metal powder 21 is introduced. Thus, the arrangements shown in FIGS. 6 and 7 require less compaction of the set to obtain the extruded strand by the methods shown in FIGS. 4 and 5.
Before the compression processes described above, the wrapped wires -12- in the sheath -16- are sealed by the end cap -23- which is placed on the upper open end -24- of the sheath -16- locked in. As FIG. 8 shows, the end cap generally consists of a cylindrical disc with a recess --23a - which fits into the upper end of the casing of the entire enclosing casing arrangement. The end cap --23-- is also provided with a pipe --26-- for evacuation, which is connected through a
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thez. B. firmly connected by welding -23c-.
The inside of the jacket is flushed through the evacuation tube -26- while the end cap is being welded to the jacket end-24. After the end cap has been applied to the casing, a suitable device (not shown) is used to apply a vacuum to the tube -26- to almost completely remove the gas from the interior of the casing.
When the desired vacuum is reached in the jacket -16-, the pipe-26-is
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-12- inThe sheathed bundle created in this way forms the strand-31-, which is then subjected to the hot deformation process in order to reduce its cross-section in one or more steps. As shown in FIG. 11, the cross-section of the strand -31- is reduced by hot extrusion, in which the strand is pressed through heated extrusion dies -32- by means of a suitable pressing device -33-. It is desirable to preheat the strand 31 to a predetermined, suitable temperature and lubricate it appropriately to facilitate the extrusion process.
The speed and pressure of the extrusion are determined in advance in order to achieve an optimal taper of the strand in accordance with the type of materials used. In the event that a second extrusion process is required, the opposite ends -34-of the tapered strand -35-are cut off with suitable cutting devices -36-. Any unevenly extruded end pieces of the strand identified by observation
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several pieces of shorter length -37- cut up. A frustoconical plate -39- and an end plate -40- are welded onto each of the strand pieces -37-, as shown in FIG. 14.
The short strand pieces -37- are heated again and, in order to reduce the cross-section further, are sent through a heated extrusion die in order to finally obtain the finally shaped strand piece -42-.
As already briefly described previously, the hot deformation of the strand 31 can also be effected by hot rolling instead of by extrusion. As shown in FIG. 16, the strand -31- is heated in a suitable manner and passed through corresponding rollers -43-. The rollers 43 are arranged such that tapering occurs by hot deformation of the strand, essentially maintaining the circular cross-section of the elements in the strand.
Following the hot deformation described above, the resulting shaped strand pieces -42- are drawn with a conventional drawing device -45-- through a corresponding drawing die -44-. By gradually pulling through the drawing dies -44-which are getting tighter and tighter, the cross-section of the strand is continuously reduced until the desired small cross-section of the threads is reached. In accordance with the requirements of the metal from which the filaments are formed, annealing can be carried out between each step-by-step drawing process. The cold drawing of the strand can be conducted in a suitable manner in such a way that a texture is obtained in the threads and the threads are given improved mechanical properties by means of a hardening treatment.
When hot rolling, the final cold drawing of the strand can be dispensed with if the physical properties that can be achieved by cold drawing are not required. In this case, the hot rolling is continued with increasingly smaller rollers, whereby the desired final narrowing deformation of the strand is achieved and threads with the
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suitable methods, e.g. B. by selective action of chemicals on the sheathing -15- and the protective sheath -16- freed. As shown in Fig. 18, the end strand -46- in a container -47-. which contains an acid-48- which can dissolve the coating material.
Of course, other methods of removing the sheathing and protective sheath material can also be used; z. B. these materials can be removed electromechanically or mechanically, or by selective oxidation, etc. In the finally obtained rope consisting of the threads, as shown in Fig. 19, the threads have an extremely small diameter, e.g. B. down to about 12 or less. If the threads are produced by hot extrusion followed by cold drawing, the individual threads of the rope can have lengths of up to 15,000 m or more. If they are produced by hot rolling, they have lengths of up to 90,000 m or more.
More specifically, the wire-12- from which the filaments are ultimately formed can be a metal wire made of a suitable material, e.g. B. made of stainless steel - 304-.
The sheathing can consist of copper or Monel metal. On the other hand, the sheathing can also consist of an oxide silver coating on the wire-12-. Soft iron is given as an example of the material used for the protective jacket --16 -. In the final stage, the protective jacket made of soft iron and the jacket made of copper or Monel metal can be removed from the stainless steel threads by using nitric acid -48- (Fig. 18). As an example of the manufacture of threads covered by the invention, the manufacture of threads from stainless steel is given:
The wires --12 - are made of stainless steel --304 - and have a diameter of 6.3 mm
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and a length of 457 mm.
The sheathing --15-- is made. from a tube made of Monel metal --400 - with an inner diameter of 6.4 mm, an outer diameter of 7.4 mm and a length of 457 mm. The protective sheath --16-- is made of soft iron and has an outer diameter of
151 mm, an inner diameter of 134 mm and a total length of 559 mm. The slope of the
The lateral surface of the frustoconical end plate 23 is 45. Two hundred and sixty-eight of the sheathed wires are placed in the protective sheath --16--, which is evacuated at 430 C to less than 0.1 Hg and sealed. The strand is then heated to 9800C in a graphite container for 6 hours. The extrusion molds --32 - are preheated to 4800C.
They have an inside diameter of 74 mm, which results in a 4 or 3-fold tapering of the cross-section. The strand - is lubricated accordingly, the ram-33- works at a speed of about 12.7 m / min and an initial pressure of 1340 t and a continuous working pressure of 1200 t.
The extruded piece 35 is quenched with water immediately after being extruded and placed in
Cut pieces 254 mm long. On the shorter strand pieces -37-are before the second
Extruding process a new truncated cone plate with an angle of 450 and a 12.7 mm thick end cap welded on at their opposite ends. The extrusion mold is preheated to 4800C. It has an inner diameter of 15.6 mm, which tapers the 22.8-fold
Cross-section is achieved. The strand 37 is heated to a temperature of 980 ° C. in a graphite container for 3 hours. The extrusion speed is 3.7 m / min with an initial pressure of
590 t and a continuous operating pressure of 560 t.
The extruded strand -42- is after this second
Immediately quenched with water.
The strand -42- is cold-drawn in 4 hours with a total reduction in cross-section of about 600/0, with each step reducing the total cross-sectional area by about 20%.
Between these reducing steps, the strand is annealed for 2 sec / 20 Jl wire diameter at a temperature of about 9250C. The cross section that is finally obtained is about 0.4 mm and results in a thread cross section of about 18.
The protective jacket -16- and the wrapping material -15- are separated with nitric acid in the container -47-.
The threads obtained in this way have an average ultimate tensile strength of about 17500 kg / cm2 and an average elongation of about 2.1% when cold worked. after tempering, the threads have an average ultimate tensile strength of around 7,630 kg / cm2 and an average elongation of kilograms.
Another example of the manufacture of the fine threads with the aid of the invention is given below:
The wires --12 - are made of stainless steel and have a diameter of 2 mm and a length of 457 mm. The casing -15- consists of a tube made of Monel metal 400 and has an outer diameter of 2.4 mm and an inner diameter of 2.1 mm and a length of 508 mm. The protective sheath --16 - is made of soft iron and has an outer diameter of 50 Jl and an inner diameter of 44 mm. The total length is 152 mm. The angle of inclination of the frustoconical end cap --23-- is 45. The pieces of stainless steel wire are wrapped in the Monel metal tube and drawn through a 2.3 mm diameter mold to facilitate their close storage.
After straightening the covered wire, it is cut into 76.2 mm long pieces for insertion into the protective sheath. Two hundred and forty-two sheathed pieces of wire are placed in the protective sheath and evacuated to less than 0.1 Hg at 4300C and the protective sheath sealed. The strand is then heated to 980 ° C. for 2 hours in a graphite container. The extrusion die-32-is heated to 480 ° C. It has an inner diameter of 12.7 mm, which results in a 16-fold tapering of the cross section. The strand-31- is lubricated in a suitable manner and the ram-33- works at a speed of about 1.65 m / min with an initial pressure of 272 t and a continuous operating pressure of 260 t.
The extruded strand is then cold drawn in individual steps up to a final diameter of 0.2 mm. Between the steps of 60% reduction in cross section, the drawn strand is tempered for 2 seconds per 20 wire diameter at a temperature of about 9250C.
The protective jacket -16- and the covering -15- are removed with nitric acid in the container -47-. The resulting cross-section of the threads formed in this way is approximately 8.5 mm.
As briefly described above, the invention also encompasses the shaping of hollow
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Threads by the procedure described for full threads. As shown in FIGS. 20 to 24 for the shaping of hollow threads, the elongated starting element consists of a metal tube -14- which is first filled with a full wire -49- and then in a suitable covering -50- is enclosed. Both the wire-49 and the sheath -50- are made
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and the casing is connected to the pipe tongue. This results in z.
For example, in the resulting composite body --51 - an external diameter of 2.5 mm, the tube having an external diameter of 2 mm and the wire an external diameter of 1.1 mm. The assembled body-51- is cut into 76.2 mm long pieces and sixty-one such pieces are placed in a protective jacket-52- made of soft iron, the outer diameter of which is 26 mm and the inner diameter of 23 mm , whereby a 16-fold taper of the cross-section is achieved. The temperature of the strand is around 980 C, the initial extrusion pressure is around 70 t, the continuous working pressure is 65 t.
The resulting extruded strand is then cold-drawn up to an external diameter of approximately 4.4 mm. After cutting the assembled, drawn strand into pieces of suitable length, the hollow threads --13 - = are freed from their sheathing and sheathing according to the method given in Fig. 18. The hollow threads-13- obtained in this way have a uniform cross section with a standard deviation of up to 5% from the mean and an average diameter of 0.38 mm (measured over the edges).
The invention thus comprises an improved method for shaping both solid and hollow threads and enables their easier and more economical production, since the threads produced have a uniform cross section and extreme lengths.
Of course, many modifications are possible in the described and shown embodiments of the invention. Changes in construction and arrangement can be made without departing from the scope of the invention.
PATENT CLAIMS:
1. A process for the production of very thin threads or wires, wherein a plurality of elongate elements from which the threads are formed are covered with a material different from the material of the elements, whereby a separation of the covering material from the elements, if necessary, is possible , and the wrapped elements are bundled essentially parallel to one another, characterized in that the bundle is first hot-deformed to reduce the cross-section, e.g. B. by rolling or extrusion in the heated state, then the deformed bundle is cold-drawn until a predetermined cross section of the elements contained therein is reached and then the wrapping material is removed.