DE2750619A1

DE2750619A1 - Verfahren zum herstellen von drahtfoermigen elementen begrenzter laenge

Info

Publication number: DE2750619A1
Application number: DE19772750619
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1976-11-12
Filing date: 1977-11-11
Publication date: 1978-05-18
Also published as: ES464083A1; SE7712735L; BE860631A; FR2370536B1; JPS5361723A; FR2370536A1; LU78500A1; AU3062277A

Description

Verfahren zum Herstellen von drahtförmigen Elementen begrenzter Länge

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von drahtförmigen Elementen begrenzter Länge und die so hergestellten Drahtelemente.

Derartige Elemente werden benutzt, um homogene Materialien oder Aggregate zu verstärken. Sie sind in diesen Materialien eingehüllt, nachdem sie in ihnen dispergiert oder in Form von Drahtbündeln oder Lagen eingebettet wurden. Sie bestehen aus einem relativ schlanken mittleren Abschnitt und je einem Endteil an beiden Enden dieses mittleren Teils.

Gewisse Eigenschaften der verstärkten Materialien hängen von der Ausbildung der Endteile dieser Elemente ab.

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Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Bildung der Endteile unter Beseitigung der scharfen Kanten durchzuführen und diesen Endteilen eine abgerundete Form zu geben.

Wenn man Draht benutzt, der durch Festwerden eines flüssigen, in ein abkühlendes Milieu eingespritzten Stahles, insbesondere aus Stahl mit erhöhtem Gehalt an Silizium besteht, wie dies beispielsweise in den amerikanischen Patentschriften 3 216 076, 3 658 979 oder 3 861 beschrieben ist, besteht die vorliegende Erfindung darin, daß man die Trennvorrichtung in die Einrichtung für die Herstellung des Drahtes, vorzugsweise in dem Bereich des flüssigen Strahles einfügt. Der Vorgang des Trennens besteht darin, den flüssigen Strahl durch ein beliebiges Mittel zu unterteilen, beispielsweise durch mechanisches Abscheren.

Wenn man andererseits in der Zone arbeitet, in der der Strahl bereits in festen Draht umgewandelt ist, hat man ein Interesse daran, zur Verringerung des Einsatzes von Energie, die notwendig ist, um den Draht örtlich an derjenigen Stelle flüssig zu machen, an der er getrennt werden soll, die Trennung in einer Zone durchzuführen, in der die Temperatur des Drahtes so nahe wie möglich an der Verfestigungstemperatur des Drahtes liegt.

Das Trennen durch einen elektrischen Lichtbogen oder durch einen Laserstrahl kann an dem Strahl oder an dem Draht vorgenommen werden.

Wenn man das Trennen an dem Strahl vornimmt, kann man auch die Qeschwindigkeiten des Strahles durch Impulse verändern, was die Trennung durch Einengung dee Strahles bewirkt.

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Eine erste Maßnahme, um diese Geschwindigkeit des Strahles zu verändern, besteht darin, konzentrisch zum Strahl ein Gas einzuführen, dessen Geschwindigkeit wesentlich größer ist als die des Strahles. Dieses Gas übt eine Zugkraft auf den Strahl aus und unterbricht ihn periodisch.

Weitere Maßnahmen, um impulsartig die Geschwindigkeit des Strahles zu verändern, sind die folgenden:

- Man verändert durch Impulse den Gasdruck, der auf das flüssige Metall oder die metallische Legierung lastet, die in dem Schmelztiegel enthalten ist, um den Strahl in das Kühlmedium auszuspritzen, beispielsweise mit Hilfe einer Explosionskammer;

- man läßt die Impulse mit Hilfe eines Transduktors auf das flüssige Metall oder die metallische Legierung in dem Schmelztiegel einwirken;

- man erzeugt Impulse in dem abkühlenden Milieu im Bereich des flüssigen Strahles, beispielsweise mit Hilfe einer Explosionskammer;

- man läßt beispielsweise mit Hilfe eines Transduktors erzeugte Impulse auf die in dem Schmelztiegel angeordnete Düse, durch die der Strahl in das Kühlmedium gespritzt wird, einwirken.

Die drahtförmigen Metallelemente, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten werden, haben Endteile, die wegen des Trennens des Drahtes oder vorzugsweise des Strahles in flüssigem Zustand nicht gehärtet sind.

Die Zeichnung und der Teil der Beschreibung, der auf sie Bezug nimmt,, sollen dazu dienen, das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. In der Zeichnung zeigen:

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Pig. 1 drahtförmige Elemente, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind;

Fig. 2 schematisch eine Einrichtung zur Herstellung

von Draht durih Ausspritzen eines Strahles von flüssigem Metall in ein Kühlmedium, in die eine Vorrichtung zum Trennen eingebaut ist, um das erfindungsgemäße Trennverfahren durchzuführen, und

Fig. 3 bis 5 zeigen die Teile einer Vorrichtung gemäß Fig. 2, in denen andere Vorrichtungen benutzt werden, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.

In der Fig. 1 sieht man drei drahtförmige Elemente 1, 2, 3, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurden. Element 1 hat einen mittleren Abschnitt I¹ und an jedem Ende dieses Abschnitts einen

Endteil 1", der kegelförmig mit einer abgerundeten Spitze geformt ist.

Das Element 2 hat beiderseits seines mittleren Abschnittes 2¹ einen Endteil 2", der ungefähr halbkugelig geformt ist. Schließlich hat das Element 3 beiderseits seines mittleren Abschnittes 3* einen nahezu kugelig geformten Endteil 3".

Die Vorrichtung zur Herstellung eines metallischen Drahtes durch Ausspritzen eines flüssigen Strahles 32 in ein Kühlmedium 33 gemäß der Fig. 2 umfaßt einen Schmelztiegel 3¹* mit einer Heizvorrichtung 35 für das Metall 36 und eine Düse 37, die in den Schmelztiegel 3^ eingesetzt ist und durch die der Strahl 32 in das Kühlmedium 33 eingespritzt wird, aas in den Kühlraum 38 durch die Leitung 39 eintritt. Der Schmelztiegel 3^ ist von

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einer Druckhaube 40 mit einem Einlaß 41 umgeben, durch den ein Druckgas eintritt, das dazu dienen soll, einen Druck auf das flüssige Metall 36 auszuüben und den Strahl 32 in das Kühlmedium auszuspritzen. In das Metall taucht eine Elektrode 42 ein, die an eine Klemme eines Spannungsgenerators (nicht dargestellt) angeschlossen ist.

Die ringförmige Elektrode 43, die mit der anderen Klemme des Spannungsgenerators verbunden ist, kann in der der Düse 37 benachbarten Zone angeordnet sein, in der der Strahl flüssig ist. Der Lichtbogen, der periodisch zwischen der Elektrode 43 und dem Strahl 32 entsteht, verdampft örtlich diesen Strahl und trennt ihn in drahtförmige Elemente 44 mit abgerundeten Endteilen, die sich verfestigen. Diese Elemente 44 fallen in einen Behälter 45 am Ausgang des Kühlraumes 38. Die Elektroden 42 und 43 können durch einen Laser ersetzt werden (nicht dargestellt), der periodisch aktiviert wird und dessen Lichtstrahl auf den Metallstrahl 32 gerichtet ist, oder durch ein Mess?r mit mehreren Zweigen (nicht dargestellt), das in einer senkrecht zur Achse des Metallstrahls liegenden Ebene dreht und diesen Strahl mechanisch durchschneidet.

Man kann auch die Elektrode 43 in eine Zone des Kühlraumes 38 bringen, in der der Strahl in Form eines Drahtes fest geworden, aber noch verhältnismäßig heiß ist. Die Energie, die notwendig ist, um erfindungsgemäß den Draht abzutrennen, ist umso größer, je mehr die Temperatur des Drahtes sich der Umgebungstemperatur nähert.

Man kann auch den Eingriffspunkt des Laserstrahls verschieben und diesen auf den Draht konzentrieren. In diesem Falle ist die notwendige Energie für das Trennen selbstverständlich größer als diejenige, die erforderlich

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ist, wenn man an dem Strahl 32 die Trennung vornimmt. Sie erhöht sich umso mehr, wie der Eingriffspunkt weiter von der Düse entfernt ist, d. h. wie die Temperatur des Drahtes sich der der Umgebung annähert.

Schließlich kann man die Trennung gemäß der Erfindung an dem Draht vornehmen, der aus dem Kühlraum heraustritt oder auch diesen Draht auf einer Spule aufbewahren und ihn dann abwickeln und sein Trennen in einer außerhalb der Herstellungseinrichtung liegenden Vorrichtung vornehmen.

Die Fig. 3 zeigt die Zone des Kühlraumes einer Vorrichtung, die der der Fig. 2 entspricht, zumindest im Bereich hinter der Düse 37, in dem der Strahl 32 noch flüssig ist. Konzentrisch zum Strahl ist ein Kanal 50 angeordnet, in dem der flüssige Strahl 32 durch einen Gasstrom langgezogen oder auseinandergezogen wird, der von der Ringleitung 51 ausgeht, die den Kanal 50 umgibt. Der Durchsatz des Gases, das von den Rohren 52 in die Ringleitung 51 eindringt, wird derart geregelt, daß die Gasstrom-Geschwindigkeit größer ist als die Spritzgeschwindigkeit des Strahles 32. Der auf diese Weise in drahtförmige Elemente umgewandelte Strahl hat abgerundete Endteile.

Die Fig. 4 stellt eine Düse 37 dar (wie die der Einrichtung gemäß Fig. 2), aie mit einem elektromagnetischen Erregermagneten 60 ausgerüstet ist, der in der Lage ist, seine Impulse auf die Düse 37 zu übertragen. Jeder Impuls wirkt auf den Strahl 32, der in drahtförmig Elemente 44 getrennt wird, die sich verfestigen. Der Erregermagnet 60 wird von einem nicht dargestellten Impulsgenerator gespeist.

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Man kann auch einen Transduktor in das Metall oder die flüssige metallische Legierung eintauchen lassen, d. h. an der gegenüberliegenden Seite und in einem gewissen Abstand gegenüber der Düse 37, wie dies mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Die von diesem Transduktor auf das flüssige Metall übertragenen Impulse wirken sich durch Änderungen des Druckes aus, mit der der Strahl 32 in das Kühlmilieu eingespritzt wird. Diese Impulse bewirken örtliche Striktionen des Strahles und sein Trennen jeweils im Bereich der Striktionen.

Die Fig. 5 stellt den Bereich des Kühlraums 38 in der Nähe der Düse 37 einer Vorrichtung analog der der Fig. 3 dar, wo der Metallstrahl 32 flüssig ist. Seitlich des Raumes 38 ist eine Kammer 60 angeordnet, die mit dem Kühlraum 38 über eine Leitung 6l verbunden ist. Die Kammer 60 wird von der Leitung 62 aus mit einer detonierbaren gasförmigen Mischung gespeist, beispielsweise Wasserstoff mit Sauerstoff. Periodisch wird die Zündkerze 1*3, die in der Wand der Kammer 60 sitzt, mit einem elektrischen Impuls gespeist, der die Mischung zur Explosion bringt. Jede Explosion bewirkt eine plötzliche Änderung des Druckes in dem Kühlraum 38. Diese Druckänderung trennt gemäß der Erfindung den flüssigen Strahl 42 und die drahtformigen Elemente 44 mit abgerundeten Endteilen verfestigen sich während ihres weiteren Fallens in dem kühlenden Milieu.

Eine derartige Kammer zur Herstellung von Stoßwellen kann, wie gestrichelt dargestellt, mit der Druckhaube 40 einer Einrichtung ähnlich der Fig.2 und 3 verbunden werden. Die Explosionen erzeugen dann Änderungen des Druckes, der auf das flüssige Metall wirkt, um den Strahl in das Kühlaiilieu auszuspritzen. Jeder Stoßwelle entspricht ein Trennen des

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flüssigen Strahles und dessen Auflösung in drahtförmige Elemente, die sich mit abgerundeten Endteilen verfestigen.

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Claims

Ansprüche

ι 1.) Verfahren zum Herstellen von drahtförmigen Elementen begrenzter Länge in einer Vorrichtung, die mit Hilfe eines Gasdruckes einen Strahl aus Metall oder einer metallischen Legierung in Kühlfluid spritzt, dessen Temperatur niedriger liegt,als die Erstarrungstemperatur des Metalls oder der metallischen Legierung,

dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente durch Unterteilen des Strahles erzeugt werden.

2. Verfahren zum Herstellen von drahtförmigen Elementen begrenzter Länge in einer Vorrichtung, die mit Hilfe eines Gasdruckes einen Strahl aus Metall oder einer metallischen Legierung in ein Kühlfluid spritzt, dessen Temperatur niedriger liegt als die Erstarrungstemperatur des Metalls oder der metallischen Legierung,

dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente durch Trennen des Drahtes erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Draht in einem Abschnitt trennt, uessen Temperatur so nahe wie möglich an der Verfestigungstemperatur des Drahtes liegt.

¹J. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Strahl

- durch mechanisches Durchtrennen oder

- durch einen elektrischen Lichtbogen oder

- durch einen Laserstrahl trennt.

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man konzentrisch zum Strahl aus einer ringförmigen, den Strahl umgebenden Leitung ein Gas in Richtung des Strahles einführt, dessen Geschwindigkeit wesentlich größer ist als die des Strahles.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Strahl trennt, indem man durch Impulse die Geschwindigkeit des Strahles verändert.

7. Verfahren nach Anspruch 6, aadurch gekennzeichnet, daß man durch Impulse den Gasdruck ändert, der für das Ausspritzen des Strahles in das Kühlmedium auf das geschmolzene Metall einwirkt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Impulse den Druck in dem Metall oder der metallischen flüssigen Legierung ändert, die dazu bestimmt ist, in Form eines Strahles in das Kühlmedium eingespritzt zu werden.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

der Strahl in das Kühlfluid durch eine Düse eingespritzt wird, die impulsartig bewegt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Impulse den Druck in dem Kühlmedium ändert.

11. Drahtförmige Elemente begrenzter Länge und mit abgerundeten Endteilen, die ausgehend von einem Draht, der durch Verfestigung eines Strahles (32) aus Metall oder einer metallischen flüssigen Legierung erhalten ist, das bzw. die in ein Kühlfluid mit Hilfe eines der Verfahren der Ansprüche 1 bis 10 eingespritzt wurde.

12. Drahtförmige Elemente (1, 2, 3) gemäß Anspruch 11 aus Stahl mit einem erhöhten Gehalt an Silizium.

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