DE102007034097A1 - Method for extrusion of wires via matrix openings to control cross section measurement of formed wire - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strangpressen von Drähten aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung.The The invention relates to a method for extruding wires made of copper or a copper alloy.
Verfahren
und Vorrichtungen zur Herstellung von Drähten und Stäben
aus Kupfer oder Kupferlegierungen werden zum Beispiel in den deutschen
Offenlegungsschriften
Mit den beschriebenen Extrusionsverfahren lassen sich Drähte oder Stäbe mit unterschiedlichen Querschnittsformen herstellen. Runde oder quadratische Querschnitte werden bevorzugt eingesetzt. Die extrudierten Drähte werden gewöhnlich durch ein- oder mehrmaliges Kaltziehen auf Fertigmaß gebracht. Bei jedem Ziehvorgang ist im Falle von Legierungen nur eine Kaltumformung mit einem Verformungsgrad zwischen 25 und 30% möglich. Der Verformungsgrad ist von der gewählten Legierung abhängig. Bei reinem Kupfer ist auch ein höherer Verformungsgrad erreichbar. Der Verformungsgrad ist definiert als das Verhältnis der Querschnittsänderung relativ zum Anfangsquerschnitt.With the described extrusion process can be wires or produce bars with different cross-sectional shapes. Round or square cross sections are preferred. The extruded wires are usually through one or more cold drawing brought to finished size. For each drawing operation, in the case of alloys, only cold forming is used possible with a degree of deformation between 25 and 30%. The degree of deformation depends on the alloy chosen. With pure copper is also a higher degree of deformation reachable. The degree of deformation is defined as the ratio the change in cross section relative to the initial cross section.
Konventionell
extrudierte Drähte weisen erfahrungsgemäß eine
Schwankungsbreite ihrer Querschnittsabmessungen von ±5%
auf. Für Kupferlegierungen nach
Die Qualität der Extrusion hat also einen entscheidenden Einfluß auf die nachfolgenden Arbeitsgänge. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindungen, ein Verfahren zum Strangpressen von Drähten aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung anzugeben mit einer verminderten Toleranz der Querschnittsabmessungen. Durch die erhöhte Gleichmäßigkeit der Querschnittsabmessungen können eventuelle weitere Arbeitsschritte entfallen, wie zum Beispiel Kalibrierzüge und Zwischenglühungen.The Quality of extrusion thus has a decisive influence the subsequent operations. It is therefore the task of present inventions, a method for extruding wires of copper or of a copper alloy with a reduced Tolerance of the cross-sectional dimensions. By the increased Uniformity of the cross-sectional dimensions can any further steps are omitted, such as calibration trains and intermediate anneals.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das im Hauptanspruch angegebene Verfahren. Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens werden in den Unteransprüchen beschrieben.These Task is solved by the specified in the main claim Method. Preferred embodiments of the method are described in the subclaims.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht von den aus dem Stand der Technik bekannten Extrusionsverfahren aus. Kupfer oder die Kupferlegierung werden in Form eines Gußbolzens in eine Strangpresse eingelegt und bei einer Temperatur oberhalb 500°C durch eine Matrize mit einer oder mehreren Matrizenöffnungen gepreßt und danach in einer Kühlzone abgekühlt.The inventive method is based on the Prior art known extrusion process. Copper or The copper alloy is in the form of a cast bolt in an extruder inserted and at a temperature above 500 ° C. through a die with one or more die openings pressed and then cooled in a cooling zone.
Erfindungsgemäß ist zwischen Matrize und Kühlzone eine Reckzone angeordnet. In der Reckzone ist die Temperatur des Drahtes ummittelbar hinter dem Austritt aus der Matrize immer noch so hoch, daß der Draht eine plastische Beschaffenheit aufweist und mit relativ geringem Kraftaufwand in die Länge gezogen werden kann. Hierbei werden die Querschnittsabmessungen des Drahtes ausgehend von den Querschnittsabmessungen der Matrizenöffnung auf einen Sollquerschnitt vermindert. Dieser Vorgang ist mit einer Fertigungstoleranz von etwa ±5% behaftet. Es hat sich gezeigt, daß durch Regeln der an den Draht angreifenden Zugkraft die Toleranz der Querschnittsabmessungen auf eine Toleranz unter ±3% vermindert werden kann.According to the invention between die and cooling zone arranged a stretching zone. In the stretching zone, the temperature of the wire is immediately behind the Exit the die still so high that the wire has a plastic nature and with relatively little Force can be pulled in length. in this connection the cross-sectional dimensions of the wire are calculated from the Cross-sectional dimensions of the die opening to a desired cross-section reduced. This process is with a manufacturing tolerance of about ± 5% afflicted. It has been shown that by Controlling the tensile force acting on the wire, the tolerance of the cross-sectional dimensions can be reduced to a tolerance of less than ± 3%.
Bei Runddrähten hat es sich bewährt, wenn der Durchmesser der Matrizenöffnung um den Faktor 1,4 bis 2, bevorzugt um den Faktor 1,5 bis 1,8, größer ist als der gewünschte Drahtdurchmesser nach Verlassen der Reckzone. Ein größerer Matrizendurchmesser verringert die Anforderungen an den Preßdruck der Strangpresse.at Round wires, it has proven useful when the diameter the die opening by a factor of 1.4 to 2, preferably by a factor of 1.5 to 1.8, greater than that desired wire diameter after leaving the stretching zone. A larger die diameter reduces the Requirements for the pressing pressure of the extruder.
Die Ziehgeschwindigkeit für die Drähte hinter der Reckzone beträgt bevorzugt zwischen 0,5 und 1,5, insbesondere zwischen 0,7 und 1,0 m/s.The Pulling speed for the wires behind the Stretching zone is preferably between 0.5 and 1.5, in particular between 0.7 and 1.0 m / s.
Die Zugkraft für den Reckvorgang kann durch einen hinter der Kühlzone angeordneten Reckantrieb in den Draht eingebracht werden. Zur Regelung der Zugkraft wird der Ist-Querschnitt an einer Stelle nach dem Austritt des Drahtes aus der Strangpresse und vor dem Reckantrieb gemessen und mit dem Soll-Querschnitt verglichen. Der Ist-Querschnitt bildet die Regelgröße, deren Abweichung vom Soll-Querschnitt in einem Regler ermittelt und zur Bestimmung der notwendigen Änderung der Zugkraft des Reckantriebs verwendet wird. Bevorzugt wird der Ist-Querschnitt des Drahtes hinter der Kühlzone vermessen. Für die Messungen können sowohl mechanische als auch optische Meßgeräte eingesetzt werden.The tensile force for the stretching process can be introduced through a arranged behind the cooling zone stretching drive in the wire. To control the tensile force of the actual cross-section is measured at a point after the exit of the wire from the extruder and before the stretch drive and compared with the desired cross-section. The actual cross section forms the controlled variable whose deviation from the nominal cross section is determined in a controller and used to determine the necessary change in the tractive force of the stretching drive. Preferably, the actual cross section of the wire is ver behind the cooling zone measure up. Both mechanical and optical measuring instruments can be used for the measurements.
Die Länge der Reckzone zwischen Matrize und Kühlzone kann zwischen 30 und 500 mm lang sein, bevorzugt hat sie eine Länge von 50 bis 300 mm. Da der frisch extrudierte Draht in dieser Zone noch sehr heiß ist, ist es ratsam, die Oxidation an der Drahtoberfläche durch Befüllen oder Durchfluten der Reckzone mit einem Schutzgas zu verhindern. Geeignete Schutzgase sind Argon oder Stickstoff, bevorzugt wird Stickstoff eingesetzt.The Length of stretch zone between die and cooling zone may be between 30 and 500 mm long, preferably it has a length from 50 to 300 mm. Because the freshly extruded wire is still in this zone is very hot, it is advisable to reduce the oxidation on the wire surface by filling or flooding the stretch zone with a To prevent protective gas. Suitable shielding gases are argon or nitrogen, Nitrogen is preferably used.
Der Draht kann in der Kühlzone durch Besprühen mit Wasser oder durch ein Wasserbad abgekühlt werden, bevorzugt wird ein Wasserbad eingesetzt.Of the Wire can be sprayed in the cooling zone by spraying Water or cooled by a water bath, preferably a water bath is used.
Mit dem Verfahren können Drähte mit unterschiedlichen Querschnittsformen hergestellt werden, bevorzugt werden Drähte mit rundem Querschnitt erzeugt. Darüber hinaus ist es möglich, die Matrize mit mehreren, bevorzugt zwei, Matrizenöffnungen zu versehen und auf diese Weise mehrere Drähte parallel zueinander zu extrudieren. Die Regelung der Querschnittsabmessungen wird dann für jeden Einzeldraht unabhängig voneinander vorgenommen.With The method can be wires with different Cross-sectional shapes are produced, wires are preferred generated with a round cross-section. In addition, it is possible the template with several, preferably two, die openings to provide and in this way several wires in parallel to extrude each other. The regulation of the cross-sectional dimensions then becomes independent for each individual wire performed.
Das Verfahren eignet sich prinzipiell für alle Extrusionsverfahren, bei denen ein Endlosprofil mit verringerten Toleranzen der Querschnittsabmessungen erzeugt werden soll. Bevorzugt wird das Verfahren jedoch für die Herstellung von Drähten aus Kupfer oder aus Kupferlegierungen verwendet. Die Kupferlegierungen können neben Kupfer Legierungszusätze aus Silber, Cadmium, Zink, Silizium, Zinn, Mangan, Nickel oder Phosphor oder Kombinationen dieser Zusätze enthalten. Weitere Nichteisen-Metalle sind als Legierungszusätze möglich.The Method is suitable in principle for all extrusion methods, where an endless profile with reduced tolerances of the cross-sectional dimensions should be generated. However, the method is preferred for the production of wires made of copper or copper alloys used. The copper alloys can be added to copper alloying additions from silver, cadmium, zinc, silicon, tin, manganese, nickel or phosphorus or combinations of these additives. Other non-ferrous metals are possible as alloying additives.
Besonders eignet sich das Verfahren zur Integration in eine Fertigungslinie, bei der ein metallisch blanker Draht ausgehend von einem Gußbolzen kontinuierlich bis zum fertigen Draht erzeugt wird. In diesem Fall wirkt sich die verringerte Toleranz für die Querschnittsabmessungen vorteilhaft auf die nachfolgenden Verfahrensschritte aus. So reicht häufig ein einzelner weiterer Ziehschritt aus, um den Rohdraht auf Fertigmaß mit weiter eingeengten Toleranzen zu ziehen.Especially the method is suitable for integration into a production line, in the case of a metallic bare wire starting from a cast bolt continuously is produced to the finished wire. In this case, the affects reduced tolerance for the cross-sectional dimensions advantageous to the subsequent process steps. So often enough single further drawing step to the raw wire to finished with to tighten further narrowed tolerances.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Beispiele und Figuren näher erläutert. Es zeigen:in the The following is the invention with reference to the examples and figures closer explained. Show it:
Bevorzugt
enthält die Matrize (
Die Durchmesser der Drähte oder Stäbe liegen bevorzugt zwischen 1 und 5 mm. Größere Durchmesser sind jedoch ebenfalls möglich.The Diameter of the wires or rods are preferred between 1 and 5 mm. Larger diameters are however also possible.
Im
folgenden Vergleichsbeispiel und Beispiel wurden Rohdrähte
aus der Kupferlegierung Ag40Cu30Zn28Sn2 (Bezeichnung nach
VergleichsbeispielComparative example
Ein 40 kg Gußbolzen aus der genannten Kupferlegierung wurde in einer Strangpresse durch eine Matrize mit zwei runden Matrizenöffnungen von jeweils 2,9 mm Durchmesser zu zwei parallelen Drähten extrudiert. In der Reckzone wurden die Drahtdurchmesser durch Anlegen einer konstanten Zugkraft auf ein Sollmaß von 1,8 mm verringert. Die Geschwindigkeit der extrudierten Drähte hinter der Reckzone betrug 1 m/s.A 40 kg casting bolt made of said copper alloy was in an extruder through a die with two round die openings of 2.9 mm in diameter extruded into two parallel wires. In the stretching zone, the wire diameters were reduced to a nominal dimension of 1.8 mm by applying a constant tensile force. The speed of the extruded wires behind the stretch zone was 1 m / s.
Das Sollmaß der Drahtdurchmesser wurde bei diesem Extrusionsversuch auf 1,8 mm festgelegt, um auch bei größeren Schwankungen der Drahtdurchmesser noch genügend Formänderung für Kalibrierzug und Fertigzug auf einen Durchmesser von 1,5 mm zur Verfügung zu haben.The Nominal dimension of the wire diameter was in this extrusion test set to 1.8 mm, even with larger fluctuations the wire diameter still enough shape change for calibration train and finish to a diameter of 1.5 mm to have available.
Mit dem Kalibrierzug wurden die Drähte auf einen Durchmesser von 1,7 mm gezogen. Wegen der großen Durchmesserschwankungen der extrudierten Drähte wurden durch den Kalibrierzug entsprechende Schwankungen von Härte, Zugfestigkeit und Bruchdehnung in die Drähte eingeführt. Durch Zwischenglühen oberhalb der Rekristallisationstemperatur wurden diese unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften ausgeglichen, bevor die Drähte auf einen Durchmesser von 1,5 mm fertiggezogen wurden.With the calibration train, the wires were to a diameter pulled by 1.7 mm. Because of the large diameter fluctuations The extruded wires were corresponding by the Kalibrierzug Variations in hardness, tensile strength and elongation at break inserted into the wires. By intermediate annealing above the recrystallization temperature these became different mechanical properties balanced before the wires were finished to a diameter of 1.5 mm.
Beispielexample
Das
Vergleichsbeispiel wurde mit einem zweiten Gußbolzen wiederholt.
Im Unterschied zum Vergleichsbeispiel wurde jetzt die Zugkraft geregelt. Der
Solldurchmesser der Drähte betrug 1,7 mm. Die Meßergebnisse
für die Durchmesser der beiden Drähte zeigt
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verringerte Durchmessertoleranz des Rohdrahtes erlaubte es, den mittleren Durchmesser des Rohdrahtes von 1,8 auf 1,7 mm zu senken ohne Verlust an genügender Formänderung während des Fertigziehens auf einen Durchmesser von 1,5 mm. Kalibrierzug und Zwischenglühen wie im Vergleichsbeispiel waren hier nicht nötig.The reduced with the method according to the invention Diameter tolerance of the raw wire allowed it, the mean diameter of the raw wire from 1.8 to 1.7 mm lower without loss of sufficient Change in shape during the final drawing on one Diameter of 1.5 mm. Calibration train and intermediate annealing as in the comparative example were not necessary here.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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