Fertigungstechnik (Subject) / Zugdruckumformen (Lesson)
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Drahtziehen
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- Unterscheidungen beim Durchziehen - Gleitziehen von Vollkörpern (Draht) - Gleitziehen von Hohlkörpern (Rohrziehen) - Walzziehen von Vollkörpern und Hohlkörpern (Profilieren von Blechbändern) → Gemeinsamkeit des Durchziehens: Rohrteil wird durch eine in Ziehrichtung verengte, formgebende düsenförmige Matrize durchgezogen
- Definition Zug-Druck Umformen Verfahrensgruppe, bei der der plastische Zustand durhc zusammengesetzte Zug- und Druckbeanspruchungen erzeugt wird
- Beschreibung Drahtziehen Dient der Herstellung von meist kreisförmigen Vollprofilen. Es ist ein Gleitziehverfarhen zur Halbzeug- und Drahtherstellung
- Vormaterial - Herstellung - Durchmesser - Probleme - Herstellung durch Walzen oder Gießen - Wirtschaftliche Durchmesser: 4,5 - 30mm - Problem: oberflächliche Oxidschicht → Metalloxide sind keramsiche Verbindungen mit hoher Härte und Sprödigkeit → sie führen zum erhöhten Verschleiß der Werkzeuge
- Erklärung Beizen - dient dem Entfernen der Oxidschicht - Zweck: den durch den Warmwalzprozess entstandenen festen Abbrand ("Zunder") zu entfernen - Anätzen der Oberflächen mittels agressiver Chemikalien - Beschleunigung: Beschleuniger werden eingesetzt zur Vermeidung von Metallverlusten durch die Chemikalien (Benetzungsmittel und Emulgatoren) - Sparbeizen: Inhibitoren setzen die Auflösegeschwindkeit des Metalls herab
- Erklärung Beizen - dient dem Entfernen der Oxidschicht - Zweck: den durch den Warmwalzprozess entstandenen festen Abbrand ("Zunder") zu entfernen - Anätzen der Oberflächen mittels agressiver Chemikalien - Beschleunigung: Beschleuniger werden eingesetzt zur Vermeidung von Metallverlusten durch die Chemikalien (Benetzungsmittel und Emulgatoren) - Sparbeizen: Inhibitoren setzen die Auflösegeschwindkeit des Metalls herab
- Verwendete Beizsäuren - Schwefelsäure - Phosphorsäure - Salpetersäure - Mischsäure
- Beizschäden - Aufnahme von Wasserstoff → Versprödung (Wasserstoff- oder Beizsprödigkeit) - Überbeizen - Beizporen - Beizblasen - Lochfraß → Nachbehandlung: Abspülen der Säurereste durch Tauchen in Spülbehälter oder Spülen im Durchlaufverfahren
- Grund und Ausführungen des mechanischen Entzunderns Das Sprödverhalten des Zunders wird ausgenutzt 1. Biegeentzundern: Draht wird über kalibrierte Rollen (2 oder 4 Rollensystem) geführt, sodass er in zwei oder mehreren Ebenen gebogen wird. → Ab 8-9% Dehnung des Drahtes reißt Zunder auf 2. Strahlentzundern: Strahlmittel (meist geschnittener Stahl mit Korngrößen zwischen 0,4 und 0,5 mm) wird auf Gut geschleudert → noch anhanftender feiner Zunder kann durch kurzzeitiges Beizen, Bürsten, Heißdampfbehandlung nachträglich entfernt werden
- Fazit Entzundern Schmiermittelverbrauch: Biegeentzundern ist Verbrauch maximal, beim gestrahlten Draht benötigt man halbsoviel und beim Beizen am wenigsten → mechanisch entzunderter Draht benötigt hochwertiges Schmiermittel (Nichtvorhandensein von Schmiermittelträgern) Ziehsteinverschleiß bei mechanisch entzunderten Draht höher als bei gebeiztem Draht Gesamtwirtschaftlichkeit: mechanische entzunderter Draht ist wirtschaftlicher
- Verwendete Schmierstoffarten Zwischenschichten auf Basis von Kalk, Borax, Phophat oder Oxalat
- Anforderungen an Schmierstoffe - Reibung verringern - gute Trenneigenschaften in Wirkfuge haben - Temperaturbeständig sein - glatte Werkstückoberflächen ermöglichen - Druckbeständig sein - leicht aufzubringen und zu entfernen - umwelt schonen ( keine Gasentwicklung) - gute Grenzschmiereigenschaften aufweisen (→hydromechanische Reibung) - zusammenhängenden Film bilden
- Qualitätsanforderungen an gezogenen Draht - dünne Abmessungen mit geringen Maßabweichungen über große Längen - geringe Profilabweichungen - besondere Festigkeitseigenschaften - besondere Oberflächeneigenschaften
- Ziehvorgang - Kräfte - Eigenschaften - Probleme und Lösungen - Querschnitt des Drahtes wird verkleinert → Beanspruchung über die Fließgrenze durch durch Druckspannungen hervorgerufene Querkräfte - Härte und Festigkeit nehmen zu - Zähigkeit und Dehnung nehmen ab - Durch Zwischenglühen kann die Grenze der zulässigen Fließspannung erhöht werden → Draht wird wieder weich und somit kaltumformbar! - hohe Umformgrade und Zähigkeit durch Patentieren → Erwärmen auf Austenitisierungstemperatur mit anschließender isothermer Umwandlung ( 400-520°C) auf feinperlitisches Gefüge
- Grundsätzlicher Aufbau der Drahtziehmaschinen vorwiegend vertikal angeordnete Ziehscheibe zieht Draht durch ein Ziehring und wickeld ihn wieder auf. Züge duch einen Ziehring, oder hintereinander durch mehrere Ziehringe gleichzeitg möglich
- Aufteilung der Züge nach Drahtdruchmesser - Grobzüge: 40 -4,2mm - Mittelzüge: 4,2-1,6mm - Feinzüge: 1,6-0,7mm - Feinstzüge: < 0,7mm
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- Arten von Drahtziehmaschinen - Trocken ziehmaschinen → schlupflos Einzel- bzw. Doppelziehmaschinen Mehrfachziehmaschinen, gleitlos Mit Drahtansammlung ("Überkopfscheiben") Ohne Drahtansammlung ("Geradeausziehmaschinen) - Nassziehmaschinen → schlupfbehaftet Mehrfachziehmaschinen Tandemziehmaschinen Konusziehmaschinen
- Erklärung Einzel- bzw. Doppelziehmaschinen Mitnahme des Drahtes durch Reibung zwischen Draht und Ziehschiebe. Ziehvorgang endet wenn Ziehtrommel (Ziehscheibe) mit Draht gefüllt hat. Dieser Vertikaleinzug kann mit einer Doppelzugscheibe (Ziehtrommel mit 2 Ziehrädern) zur Doppelzugmaschine erweitert werden Dementsprechend ist ein zweiter Ziehstein angeordnet. Variante: Horizontalzugmaschine mit waargerecht angeordneten Ziehtrommeln
- Erläuterung Mehrfachziehmaschine Fertigung der meisten Drähte erfordert rational eine größere Anzahl von Zügen. → Draht wird gleichzeitig durch mehrere Ziehhole gezogen, wobei nach jedem Durchgang durch ein Ziehol auf einer Ziehtrommel aufgewickelt und dann über eine Umlenkrolle zur nächsten Düse gelangt. → Produkt aus Querschnitt und Ziehgeschwindigkeit bleibt dabei konstant
- Arten von Mehrfachziehmaschinen (schlupflos) 1 Ziehmaschine mit Drahtansammlung ("Überkopfscheiben") Überkopfziehen: Nachteil ist die Torsion in jedem von der Sammlung abgezogenen Drahtumganges Doppelscheiben-Ziehen: Vorteil: torsionsfreier Drahtablauf. Nachteil: Umlenkung dickerer Drähte durch konstruktiv bedingte kleine Rollen nicht möglich 2 Ziehmaschine ohne Drahtansammlung ("Geradeausziehmaschinen") → Einlaufdurchmesser > 10mm → Draht wird von der Ziehtrommel unmittelbar durch das nachfolgende Ziehhol auf die nächste Trommel geführt Geradeausziehmaschinen mit Tänzerollen Geradeausziehmaschinen mit geeigneten Ziehscheibenachsne
- Erläuterung Nassziehmaschine ("gleitend") - schlupfbehaftet - Einsatz: Endziehen auf feinste Fertigdurchmesser: Kupfer ab 8mm bis auf 12μm Aluminium ab 16mm Durchmesser dünne Stahldrähte unter 1mm 2 Maschinentypen: Tandemmaschine Konusmachine → beide tauchen sowohl Ziehsteine als auch Ziehringe in Ziehflüssigkeit (Emulsion oder Öl) ein. Folge: intensive Kühlung für Werkzeug und Werkstück
- Verwendete Ziehwerkzeuge - Rundknetpressen und Anspitzwalzen: Zum Anspitzen der Drähte mit anschließender Einführung in den Ziehstein - Einstoßvorrichtung (hydraulisch) für besonders dicke Drähte - Pressstumpfsweißen: Aneinanderschweißen der Drähte um Stillstand der Maschine zu umgehen - Ziehsteine: Hartmetall beim Trockenziehen; Diamant beim Nassziehen - besondere Bedeutung: Innenfehler sind auf den Innenflächen der Ziehsteine zu vermeiden → sonst Fehler bildet sich auf gesamter Länge des Drahtes ab! (Polieren der Innenflächen als Gegenmaßnahme)