Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kon tinuierlichen elektrolytischen Aufbringen einer Metallschicht auf biegsame, strangförmige Werkstoffe, wie Drähte und Bän der, durch mehrfaches Führen des Werkstoffes durch ein oder mehrere Bäder, wobei der Werkstoff in jeder Badstufe auf zwei parallel übereinander angeordneten Walzen, vorzugs weise in Rillen, in mehreren nebeneinander liegenden Schlin gen geführt ist und die obere Walze stromleitend ist und durch
Kontakt dem Werkstoff Strom zuführt und die untere Walze in ein Bad eintauchbar ist.
Es ist vor allem beim Verzinnen von Kupferdraht auf gal vanischem Wege bekannt, den Draht in mehreren nebenein ander liegenden Schleifen horizontal durch das Bad zu ziehen.
Der Draht wird dabei durch Düsen durch die Wand des Bades gezogen. Der austretende Elektrolyt wird in die Badwanne zu rück-gepumt. Der Draht muss dabei gespannt geführt werden, damit er richtig durch die Düsen geführt werden kann. Das hat zur Folge, dass der Draht an den Umlenkstellen verformt, gedehnt und beansprucht wird. Vor allem kann die eben auf die Oberfläche, aufgebrachte Metallschichte dabei rissig wer den. Auch der Platzbedarf einer derartigen Anlage ist be trächtlich. Da der Draht während des Verzinnens gespannt ist, neigt er zum Reissen. Das Neueinfädeln einer Drahtcharge ist sehr umständlich und zeitraubend.
Es ist ferner bei dicken Drähten und Bändern bekannt, diese zu einer Spirale zu formen und diese Spirale auf einer sich drehenden Walze schraubenförmig fortbewegen zu lassen.
Die Drahtspirale taucht dabei mit ihrem unteren Bereich in ein Galvanisierbad. Diese Methode ist nur für Draht- und
Bandstärken anwendbar, die, einmal spiralenförmig verformt, diese Gestalt während der gesamten Verzinnungszeit beibe halten. Für dünne Drähte ist dieses Verfahren nicht anwend bar. Dünne Drähte würden die aufgezwungene Spiralenform nicht beibehalten.
Es ist ferner bekannt, den Draht auf zwei parallel über einander angeordneten Walzen in mehreren nebeneinander liegenden Schlingen zu führen. Der Draht wird von einer hinter der Galvanisierungsanlage liegenden Vorrichtung gezogen und läuft unter Spannung über die Walzen. Durch die Addi tion der Zugwiderstände sowie das Verdicken des Drahtes durch die aufgebrachte Schicht treten beträchtliche Spannun gen auf. Für dünne Drähte war dieses Verfahren daher nicht anwendbar, da diese Drähte gerissen wären.
Diese Nachteile beseitigt die vorliegende Erfindung da durch, dass die obere, stromführende Walze angetrieben ist und der die Bewegung auf die unteren Walzen übertragende
Werkstoff auf den Walzen ohne Vorspannung geführt ist. Da durch wird vermieden, dass der Draht oder der eine andere
Form aufweisende Werkstoff einer zu grossen Verformung ausgesetzt ist, die zu Rissen der aufgalvanisierten Metall schicht führen kann. Ferner wird dadurch die Gefahr eines
Reissens des Drahtes oder des Werkstoffes durch eine
Flaschenzugwirkung vermieden. Es ist zweckmässig, wenn mindestens die obere Walze in Achsrichtung, und zwar ion der
Durchlaufrichtung des Drahtes, einen abnehmenden Durch -messer der Lauffläche für den Werkstoff aufweist.
Auch wenn im folgenden von Draht gesprochen wird, kann es sich dabei natürlich um einen Werkstoff handeln, der irgend eine strang förmige Gestalt aufweist, also beispielsweise um ein Band oder dgl. handeln.
Durch das Abnehmen des Wellendurchmessers wird er reicht, dass die Drahtschlingen grösser werden, je öfter der
Draht in das Bad eingeführt wird. So ist es möglich die Wir kung der durch die aufgalvanisierte Schicht erzeugten Durch messerzunahme des Drahtes auszugleichen, so dass sich eine
Zunahme der Drahtspannung vermeiden lässt. Die obere Wal ze treibt den Draht durch eine dauernde Berührung an der
Oberfläche unter nur geringem Druck an. Der Draht wird ohne grosse Spannung gezogen und geschoben. Zwischen den beiden Walzen ist der Draht nicht gespannt. Der Draht kann daher eventuell auftretende Spannungen in einer Schlinge während des Weiterlaufens selbsttätig ausgleichen, da ein Schlupf zwischen den einzelnen nicht gespannten Drahtschlingen möglich ist.
Es hat sich gezeigt, dass durch die leicht konische Form der Walze Drahtrisse erfolgreich vermieden werden können. Überdies wird durch den geringen Auflagedruck und das Vermeiden von zu grossen Form arbeiten des Drahtes die aufgalvanisierte Metallschicht geschont.
Zweckmässig wird der Draht auf mindestens einer Walze in Rillen geführt. Die untere Walze kann gleichfalls mit abnehmendem Durchmesser ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es, wenn die untere Walze in unabhängig auf einer Achse laufende Führungsräder geteilt ist. Jede Drahtschlinge läuft dabei auf einem Führungsrad. Das Führungsrad passt sich automatisch der Antriebsgeschwindigkeit des Walzenteiles an, der die jeweilige Drahtschlinge antreibt. Auch durch diese Massnahme werden Spannungen in der Drahtführung erfolgreich verhindert. Vorteilhaft ist es, wenn die untere Walze mit einem Badmischer, also z.B. einem Flügelrad, Propeller oder dgl. verbunden ist. Die sich drehende untere Walze wälzt dadurch automatisch das Bad um und sorgt für eine gleichmässige Verteilung des Elektrolyten und ein gleichmässiges Aufbringen der Metallschicht.
Um den Draht rasch und einfach einführen zu können, ohne in das Bad selbst eingreifen zu müssen, und ferner, um Badwannen auswechseln zu können, kann die Vorrichtung so ausgebildet sein, dass die obere und die untere Walze gemeinsam im gleichen Abstand zueinander absenkbar und hochführbar sind. Zum Einführen des Drahtes in Schleifen werden die Walzen aus dem Bad herausgeführt. Ausserhalb des Bades lässt sich der Draht rasch und einfach in Schleifen um die Walzen legen. Wenn die Walzen aus dem Bad ausgeführt sind, können Badwannen weggeführt und ausgetauscht werden. Es können mehrere Badwannen neben und/oder hintereinander angeordnet und die Walzen wahlweise in jede der Wannen absenkbar sein. Dadurch hat man die Möglichkeit, einen Badwechsel rasch vorzunehmen bzw. in verschiedenen Bädern zu arbeiten.
Selbstverständlich kann ein Badwechsel auch durch Auspumpen der Badflüssigkeit und Wechsel der Badflüssigkeit erfolgen. Damit die Stromzufuhr dann, wenn die Walzen in die Arbeitslage abgesenkt sind, mit Sicherheit erfolgt und andererseits die Stromzufuhr dann, wenn die Walzen zum Wechseln der Drähte, Bäder od. dgl. hochgeführt werden, unterbrochen ist, kann eine Stromkontaktbürste vorgesehen sein, auf die beim Absenken der unteren Walze in das Bad und dem parallelen Mitbewegen der oberen Walze der Stromabnehmer der oberen Walze aufläuft. Nach dem Auflaufen der oberen Walze auf die Stromkontaktbürste ist Strom eingeschaltet. Sofort bei Beginn des Hebens der Walze wird der Strom unterbrochen.
Zur Erzielung einer gleichmässigen und glatten Oberfläche wird vorgeschlagen, dass eine oder mehrere an sich bekannte Ziehvorrichtungen mit Ziehstein zwischen zwei Galvanisierstufen angeordnet sind, durch die der Werkstoff nach einer Teilgalvanisierung durchgezogen und hinter welcher er weiter galvanisiert wird. Das Ziehen durch den Ziehstein bewirkt eine Glättung der aufgebrachten Metallschicht. Die Metallschicht wird auf das darunter liegende Metall aufgepresst.
Durch die nachfolgende Weitergalvanisierung wird sich beispielsweise beim Verzinnen von Kupferdraht Zinn vor allem dort ablegen, wo die Leitfähigkeit gegeben ist, das ist an Stel len, wo der Zinnbelag dünner ist, bzw. wo Löcher oder Risse entstanden sind. In der nächsten Ziehstufe wird die aufgebrachte Metallschicht wieder geglättet. Man erhält durch mehrmaliges Ziehen und Weitergalvanisieren eine gleichmässige und fehlerlose aufgalvanisierte Metallschicht. Auf der er findungsgemässen Vorrichtung kann der Draht zuerst einen Teil einer Walze schlingenförmig umlaufen, dann durch einen Ziehstein geführt werden, danach zur gleichen Walze zurückgeführt, wieder einen Ziehstein durchlaufen usw. Es ist natürlich auch möglich, dass ein Ziehstein zwischen zwei Walzen und zwei hintereinander angeordneten Bädern eingeschaltet wird.
Durch das Galvanisieren wird der Drahtdurchmesser vergrössert. Durch ein Ziehen wird der Draht gestreckt und verlängert. Dadurch ändert sich die Drahtführungsgeschwindigkeit der verschiedenen Stufen. Diese Änderung tritt bei jeder Stufe gleichmässig auf, so dass die Geschwindigkeitsänderungen von Stufe zu Stufe immer gleich sind. Wenn alle Stufen eine einmal eingestellte Geschwindigkeit, bei der der Draht anstandslos galvanisiert und gezogen werden kann, ohne zu reissen, konstant einhalten, kann es zu keinen Drahtspannungen und zu keinem Drahtriss kommen. Um dies zu erreichen ist es zweckmässig, alle angetriebenen Stufen (Entfettung, Beizung, Galvanisierwalzen, Ziehstufen usw.) od.
Teilgruppen durch eine einzige Welle oder einen anderen starren Antrieb gemeinsam zu steuern.
Gegenstand der Erfindung ist des weiteren ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlaufgeschwindigkeit des Werkstoffes durch das Bad und die Stromdichte beim elektrolytischen Aufbringen der Metallschicht so gewählt werden, dass die Dicke der pro Durchgang aufgebrachten Schicht so gross ist wie die Radiusabnahme der Walze zwischen zwei benachbarten Werkstoffschlingen. Zweckmässigerweise wird dabei die Werkstòffvorschub- und Ziehgeschwindigkeit so gross gewählt, dass die aufgalvanisierte Schicht anschmilzt.
Durch das Anschmelzen der Schicht und das gleichzeitige Andrücken beim Durchgang durch den Ziehstein wird eine gleichmässige Oberfläche erreicht.
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt die Fig. 1 eine Seitenansicht durch eine Galvanisierstufe im Schnitt, die Fig. 2 dazu eine Ansicht von vorne, die Fig. 3 eine Ansicht von oben auf eine vollständige Galvanisierungsanlage und die Fig. 4 schematisch in Seitenansicht eine Variante.
Die Fig. 1 und 2 zeigen im Detail eine Galvanisierstufe der in der Fig. 3 gezeigten Galvanisierungsanlage. Diese Anlage besteht aus einer Entfettungsstufe mit einem Entfettungsbad in der Wanne 18, einer nachfolgenden Spülstufe mit einem Spülbad in der Wanne 19, dem galvanischen Bad 1 in der Wanne 20 und einer weiteren nachfolgenden Spülstufe mit der Wanne 21. Der Draht 9, auf den galvanisch ein metallischer Überzug aufgebracht werden soll, wird in jeder Stufe über eine obere Antriebswalze 2 und eine untere Walze 11 geführt, was insbesondere aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist. Die obere Walze 2 ist durchlaufend mit Rillen 12 versehen. Die untere Walze 11 setzt sich aus einzelnen Führungsrädem 13 zusammen, die sich auf einer Achse 25 unabhängig voneinander drehen können und die je eine Rille 14 aufweisen.
Der Draht wird von der ersten Rille der oberen Walze 2 in die Rille 14 des ersten Führungsrades, weiter in die zweite Rille der oberen Walze, dann in die Rille des zweiten Führungsrades usw. schleifenartig ohne Spannung geführt. Von der letzten Rille der Antriebswalze 2 wird der Draht dann weiter zur nächsten Antriebswalze der nächsten Stufe geführt. Die Achse 25 und die Achse 26 der oberen Walze sind durch eine Tragsäule 22 verbunden. Auf dieser Tragsäule ist ferner ein Abstreifer 27 befestigt. Dieser Abstreifer ist, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, länger als der Durchmesser der Antriebswalze 2 bzw. der unteren Walze 11. Neben dem Abstreifen sichert er, dass der Draht in der durchgezogenen Schlaufenform und nicht in der strichliert gezeigten Form verläuft.
In der strichliert gezeigten Form würde der Draht grösseren Biegebeanspruchungen ausgesetzt sein, die zu einer Verletzung der aufgalvanisierten Oberfläche führen können. Die Tragsäulen 22 sämtlicher Stufen sowie die Achsen 26 und damit die oberen und unteren Walzen samt Abstreifer sämtlicher Stufen sind auf einem durchgehenden Träger 17 befestigt, der auf einer Hebesäule 16 gelagert ist. Mit Hilfe dieser Hebesäule 16 kann der Träger 17 zusammen mit den den Draht führenden Walzen 2 und 11 soweit angehoben werden, dass sich die unteren Walzen 11 oberhalb der Wannen befinden. In diesem her- ausgefahrenen Zustand kann der Draht einfach in Schlaufen über die Walzen aller Stufen gelegt werden. Da die Walzen ausserhalb der Badwannen sind, wird dieses Einlegen durch das Bad nicht behindert. Die Badwannen können je nach Bedarf weggeführt und ausgetauscht werden.
Nachdem der Draht eingelegt ist, wird mit der Hebesäule 16 der Träger 17 wieder abgesenkt und die unteren Walzen 11 gelangen in ihre Bäder. Über eine Konsole 24 sind an der Wanne 20 ein oder zwei oder mehrere gefederte Kontakte befestigt. Auf diese Schleifkontakte 23 läuft ein Kontaktrad 28 beim Absenken des Trägers 17 auf, welches leitend auf der Achse 26 aufsitzt und den Strom, der für die Galvanisierung benötigt wird, für die leitende obere Walze 2 abnimmt. Der Strom wird durch Kontakt auf die einzelnen Drahtschleifen weitergeleitet. Der Gegenpol 29 wird in bekannter Weise in das Bad gehängt. Bei Anheben der Hebesäule 16 wird das Kontaktrad 28 von den Kontakten 23 sofort getrennt. Die angehobenen Drähte können daher nie unter Strom stehen.
Der Draht 9 ist zwischen den oberen Walzen 2 und den unteren Walzen 11 bzw. deren Führungsrädern 13 ohne wesentliche Spannung schleifenförmig geführt. Damit diese spannungsfreie Führung mit Sicherheit erreicht wird und auch trotz der aufgalvanisierten Schicht beibehalten wird, nimmt der Durchmesser der Führungsfläche der Rillen 12 in Laufrichtung des Drahtes ab und zwar um 0,03 mm pro Rille. Diese Durchmesseränderung kann je nach Erfordernis bzw. nach der aufgebrachten Schichtdicke variiert werden. Die oberen Walzen 2 sind über einen Regelmotor und eine starre Welle über Übersetzungsgetriebe 6 gemeinsam angetrieben. Die Führungsräder 13 der unteren Walze 11 werden durch den Draht 9 mitgezogen. Da jedes Rad getrennt laufen kann, kann zwischen den einzelnen Führungsrädern 13 ein Schlupf vorhanden sein. Sie können daher keine Spannung der Drahtschlaufen verursachen.
Mit den Führungsrädem verbunden ist ein Flügelrad 15, welches für die durch Mischung und Strömung der Badflüssigkeit sorgt.
Der einmal eingeführte Draht läuft störungsfrei durch sämtliche Bad- Entfettungs- und Spülstufen. Die beschriebene Drahtführung auf zwei Walzen ist nicht nur in der Galvanisierungsstufe, sondern auch in der Entfettungsstufe und in den Spülstufen angewendet. Es können selbstverständlich je nach Erfordernis mehr oder weniger Stufen eingesetzt werden. So ist es beispielsweise möglich, verschieden geartete Metallschichten in mehreren Bädern eventuell unter Zwischenschaltung mehrerer Spülstufen aufzubringen. Eine weitere Möglichkeit der Anwendung der Vorschläge der Erfindung zeigt schematisch Fig. 4. Der Draht 9 gelangt von einerVorratsspule 7 über eine Antriebswalze 2 in ein galvanisches Bad, wobei selbstverständlich, wenn dies erforderlich ist, Entfettung- und Spülstufen vorgeschaltet werden können. Dort wird derDraht mit einer Metallschicht versehen.
Er wird weiter über Ziehwalzen 3 durch einen Zieh stein 4 gezogen und gelangt dann über die nächste Antriebswalze 2 in das nächste galvanische Bad. Dies kann beliebig oft fortgesetzt werden bis zur letzten Ziehvorrichtung 3 und einem letzten Ziehstein 4, von wo der Draht zu einer Aufwickelspule 8 geführtwird. Sämtliche An triebswalzen und angetriebenen Teile der Ziehvorrichtung werden über eine gemeinsame Antriebswelle 5 über eine Übersetzung 6 gleichzeitig angetrieben. Die Ausführungsbei- spiele lassen zahlreiche Variationen offen, die in den Rahmen der Erfindung fallen. So können beispielsweise beliebige galvanische Bäder verwendet werden.
Der Draht kann von etwa von der Mitte einer Galvanisierungswalze derZiehvorrichtung zugeführt werden und danach wieder auf die gleiche Galvanisierungswalze geleitet werden. Es können statt einem Ziehstein auch andere Kaltverformungseinrichtungen wie Walzen od. dgl. zum Glätten der Oberfläche vorgesehen werden. Damit können auch andere bandförmige, strangförmige Ausbildungen, wie Profilschienen gezogen und mit einer Überzugsschicht versehen werden.
PATENTANSPRUCH 1
Vorrichtung zum kontinuierlichen elektrolytischen Aufbringen einer Metallschicht auf biegsame, strangförmige Werkstoffe, wie Drähte und Bänder, durch mehrfaches Führen des Werkstoffes durch ein oder mehrere Bäder, wobei der Werkstoff in jeder Badstufe auf zwei parallel übereinander angeordneten Walzen in mehreren nebeneinander liegenden Schlingen geführt ist und die obere Walze stromleitend ist und durch Kontakt dem Werkstoff Strom zuführt und die untere Walze in ein Bad eintauchbar ist. dadurch gekennzeichnet, dass die obere, stromführende Walze angetrieben ist und der die Bewegung auf die untere Walze übertragende Werkstoff auf den Walzen ohne Vorspannung geführt ist.
UNTERANSPRÜCHE
1. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet. dass mindestens die obere Walze in Achsrichtung, einen abnehmenden Durchmesser der Lauffläche für den Werkstoff aufweist.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Walze in unabhängig auf einer Achse laufende Führungsräder geteilt ist.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Walze mit einem Badmischer verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die obere, angetriebene und die untere, geschleppte Walze auf einem gemeinsamen Träger gelagert und gemeinsam mit gleichem Abstand zueinander absenkbar und hochführbar sind.
5. Vorrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet. dass eine Stromkontaktbürste vorgesehen ist, auf die beim Absenken der unteren Walze in das Bad und dem parallelen Mitbewegen der oberen, angetriebenen Walze der Stromabnehmer der oberen Walze abläuft.
6. Vorrichtung nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1,2,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Ziehvorrichtungen mit Ziehstein zwischen zwei Teilgalvanisierstufen angeordnet sind, durch die der Werkstoff nach einer Teilgalvanisierung durchgezogen wird und hinter welchen weiter galvanisiert wird.
7. Vorrichtung nach Unteranspruch 6. dadurch gekennzeichnet, dass alle angetriebenen Stufen oder Teilgruppen durch eine einzige Welle oder einen anderen starren Antrieb gemeinsam gesteuert sind.
PATENTANSPRUCH II
Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlaufgeschwindigkeit des Werkstoffes durch das Bad und die Stromdichte beim elektrolytischen Aufbringen der Metallschicht so gewählt werden, dass die Dicke der pro Durchgang aufgebrachten Schicht so gross ist wie die Radiusabnahme der Walze zwischen zwei benachbarten Werkstoffschlingen.