專利名稱：用拉拔來涂覆并使金屬線材成形的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，目的在于開發(fā)出用固態(tài)到液態(tài)潤滑劑通過拉拔來涂覆并使金屬線材成形的方法和裝置。
在已知的采用固態(tài)或半固態(tài)潤滑劑冷加工成形金屬材料的方法和裝置中，形坯被引入含有潤滑劑的密閉室中，該潤滑劑在壓力和/或熱量的影響下液化(DD147 209)。該室被造成可加熱的壓力室并且與潤滑劑的加入裝置和產(chǎn)生壓力的裝置連接。壓力室有被涂覆的形坯從中通過的入口嘴和出口嘴。
這種只適于供給潤滑劑但不適于同時在出口嘴成形的方法和裝置，有所用的潤滑劑在其液化狀態(tài)下粘度低的缺點。這會限制潤滑層厚度的變化范圍，并且，由于靠兩個單元即成形孔具和形坯間摩擦關(guān)系得到的非常薄的潤滑劑層，這樣涂覆的金屬形坯以這種涂層僅能通過一個或很少的成形段。而且，由于潤滑劑粘度低，入口嘴和出口嘴的密封也有問題。
此外，靠靜壓方式產(chǎn)生潤滑劑壓力的方法和裝置是已知的。這些裝置之一是線材進(jìn)入拉拔模前穿過壓力室并涂上一層液態(tài)潤滑劑。潤滑劑壓力靠泵產(chǎn)生。另一種拉拔模被用作為在密封室的入口端密封的密封嘴(J.Schlermeyer，論文TU Clausthal 1979；US 3413832)?？吭撗b置的這種結(jié)構(gòu)，主拉拔模嘴產(chǎn)生液動潤滑狀況。
這種靠密封嘴實現(xiàn)壓力室密封的現(xiàn)有技術(shù)存在著困難，因為如果實現(xiàn)更小尺寸的改變必需靠外加潤滑。而必須提供已被潤滑過的線材給該裝置也是不利的。另一缺點是由該裝置成形的形坯不經(jīng)重涂潤滑劑一般不能用于進(jìn)一步的相繼的成形。
其它在高壓下在拉拔模成形區(qū)引入潤滑劑的可能性存在于在拉拔模前裝設(shè)變長度引入件；該件可以是管、異形管或拉拔模(L.Gogecki,T.Prajsnar,Draht-Fachzeitschrift[線材技術(shù)期刊]1972,12,PP.768-771；J.Schiermeyer,論文TU Clausthal 1979)。引入件內(nèi)徑比通過的線材的直徑稍大。這種裝置稱作液體動力壓力嘴。升高的潤滑劑壓力靠移送潤滑劑的移動線材自動產(chǎn)生(液體動壓力形成)。這樣產(chǎn)生近似于300MPa的非常高的潤滑劑壓力。這種技術(shù)有這樣的缺點--由于高壓，潤滑劑被不受控制地壓出孔具及孔具頻繁受損甚至報廢。
另外已知的用于成形和/或涂覆線材形坯的方法和裝置采用有一個入口嘴和一個出口嘴的壓力室適應(yīng)形坯以及特殊的給進(jìn)器適應(yīng)固態(tài)到糊狀潤滑劑(WO 96/14946)。為此，借助于特殊的外部裝置，對壓力室內(nèi)的潤滑劑施以范圍在幾百M(fèi)Pa的非常高的高壓，其中，潤滑劑壓力和潤滑劑溫度的結(jié)合應(yīng)用于避免壓力室中固態(tài)到糊狀潤滑劑的液化。然而這種工藝是不好的，因為一方面靠外部產(chǎn)生高潤滑劑壓力需要昂貴的設(shè)備投資，另一方面，潤滑劑沿與拉拔方向相對的方向從裝置的入口嘴頻繁不受控制地冒出，特別是當(dāng)潤滑劑向糊狀轉(zhuǎn)化時。以及特別是當(dāng)拉拔棒經(jīng)常不是圓形的和/或裝置在高潤滑劑壓力范圍工作時，潤滑劑就會冒出。
本發(fā)明的說明本發(fā)明的目的是開發(fā)出一種方法及設(shè)備，用于靠拉拔來涂覆并使金屬材料成形，實現(xiàn)高質(zhì)量成形，但大大降低設(shè)備成本，其間，在密封問題很好解決的同時，根據(jù)成形的材料，成形和涂覆過程中的一項或更多項技術(shù)指標(biāo)進(jìn)一步改善。
根據(jù)本發(fā)明，這一目的通過這樣一種方法達(dá)到，這種方法靠拉拔來涂覆并使金屬形坯成形，采用固態(tài)到液態(tài)的潤滑劑，因為形坯借助于包括低壓潤滑劑室和相繼的高壓潤滑劑室的兩室裝置被潤滑劑涂覆以及通過潤滑劑室出口處的拉拔模成形。這時，低壓潤滑劑室靠外部潤滑劑給進(jìn)器充滿固態(tài)到糊狀潤滑劑，并且借助于這種潤滑劑給進(jìn)，低壓潤滑劑室的潤滑劑被施以低壓。進(jìn)入本室及被固態(tài)到液態(tài)潤滑劑涂覆過的形坯使高壓潤滑劑室中產(chǎn)生高潤滑劑壓力。高壓潤滑劑室內(nèi)的潤滑劑壓力/潤滑劑溫度組合以這樣的方式調(diào)節(jié)，即高壓潤滑劑室內(nèi)的潤滑劑最終是固態(tài)到液態(tài)的。
根據(jù)本發(fā)明，高壓潤滑劑室中的潤滑劑壓力受成形參數(shù)和工藝參數(shù)變化的影響，特別是受低壓潤滑劑室潤滑劑壓力和潤滑劑溫度、拉拔速度、拉拔模幾何尺寸和變形程度變化的影響。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的開發(fā)成果，成形材料潤滑劑膜的厚度被測定和/或至少一個壓力室的潤滑劑壓力被測定。得到的測量值用于控制或調(diào)節(jié)拉拔速度、潤滑劑壓力和/或潤滑劑溫度。
優(yōu)選低壓潤滑劑室始終充滿潤滑劑并且靠擠壓機(jī)和/或齒輪泵僅通過一個給進(jìn)口喂進(jìn)。這樣做時，隨著這些裝置同時處于有利狀態(tài)，低壓潤滑劑室中也產(chǎn)生了所要求的潤滑劑壓力。
根據(jù)本發(fā)明，在高壓潤滑劑室中，80MPa到至少500MPa的潤滑劑壓力被調(diào)節(jié)。根據(jù)高壓潤滑劑室要求的潤滑劑壓力，從0.2MPa到最大值為高壓潤滑劑室中被調(diào)節(jié)的潤滑劑壓力一半的潤滑劑壓力在低壓潤滑劑室中產(chǎn)生。
本方法可應(yīng)用于單步工藝和有重復(fù)的多步工藝中。在成形過程中斷后，優(yōu)選進(jìn)行形坯和兩室間成形過程和/或潤滑劑室減壓時產(chǎn)生的相對運(yùn)動的短暫轉(zhuǎn)換。
根據(jù)本發(fā)明的裝置包括使形坯被涂覆和成形的兩室裝置，這個兩室裝置由用于固態(tài)或糊狀潤滑劑的低壓潤滑劑室和相繼用于固態(tài)到液態(tài)潤滑劑的高壓潤滑劑室組成。低壓潤滑劑室有用于形坯的入口嘴以及在出口有同時形成用于相繼的高壓潤滑劑室入口嘴的拉拔模。高壓潤滑劑室的出口裝有另外的拉拔模。潤滑劑給進(jìn)裝置與低壓潤滑劑室連接，用于提供固態(tài)到糊狀潤滑劑及用于在低壓潤滑劑室產(chǎn)生潤滑劑壓力。進(jìn)一步，兩室裝置有在高壓潤滑劑室調(diào)節(jié)潤滑劑壓力/潤滑劑溫度組合的裝置，用這樣的方式調(diào)節(jié)即高壓潤滑劑室的潤滑劑是固態(tài)到液態(tài)的。
根據(jù)本發(fā)明，可以在本裝置的出口設(shè)置一個測量形坯上潤滑劑膜層厚度的裝置，以及/或至少在一個壓力室可裝設(shè)測量傳感器，用于測潤滑劑壓力，其中，測量輸出值與用于控制或調(diào)節(jié)拉拔速度、潤滑劑壓力和/或潤滑劑溫度的裝置相連。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)化設(shè)計，低壓潤滑劑室被安排在用于給進(jìn)潤滑劑及用于產(chǎn)生潤滑劑壓力的擠壓機(jī)和/或齒輪泵之后。
兩室裝置可配備冷卻和/或加熱裝置以控制和調(diào)節(jié)溫度比及壓力比。
根據(jù)本發(fā)明的裝置和根據(jù)本發(fā)明的方法以許多優(yōu)于當(dāng)前技術(shù)的特點而勝出一籌。
一個實質(zhì)性的優(yōu)點來自于靠裝設(shè)于兩室間的拉拔模同步成形的同時，從低壓室到高壓室的相對強(qiáng)大的潤滑劑質(zhì)量流的驚人作用。強(qiáng)大的潤滑劑質(zhì)量流是形成高壓室要求的高潤滑劑壓力的基礎(chǔ)。
對現(xiàn)有技術(shù)明顯進(jìn)一步的發(fā)展還在于靠本發(fā)明實現(xiàn)的連續(xù)潤滑劑給進(jìn)，只是由于低壓室和高壓室兩室原理才使之有可能實現(xiàn)這種給進(jìn)可驚人廣泛地應(yīng)用，并且有比已知的非連續(xù)潤滑劑給進(jìn)大得多的優(yōu)點(WO 96/14946)。因此，根據(jù)本發(fā)明的潤滑劑給進(jìn)大大簡化了對整個涂覆過程和對安裝的控制和調(diào)節(jié)，并且用于所需設(shè)備系統(tǒng)和用于安裝操作的費(fèi)用明顯降低。例如，能耗減少了約10％。連續(xù)潤滑劑給進(jìn)還使得壓力室潤滑劑保持恒定壓力變得更容易。由此實現(xiàn)涂覆和成形過程的更穩(wěn)定的過程控制以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。對于應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的裝置的全部技術(shù)指標(biāo)范圍，甚至更嚴(yán)格的要求，可以實現(xiàn)的更準(zhǔn)確的過程控制導(dǎo)致了有利的狀況。
根據(jù)本發(fā)明引入使得在高壓潤滑劑室應(yīng)用本來是固態(tài)的液態(tài)潤滑劑成為可能，因為由于有入口和出口拉拔模，本室不再出現(xiàn)任何如在某些情況下，原有技術(shù)(WO 96/14946)發(fā)生的那些密封問題。被拉拔模密封的高壓潤滑劑室還可提供比原有技術(shù)(DD 147 209)厚的固態(tài)潤滑劑膜。進(jìn)一步，固態(tài)潤滑劑的液態(tài)應(yīng)用，由于改善了潤滑劑膜的附著，以及是液態(tài)下形成的膜，其結(jié)果達(dá)到更高質(zhì)量形坯的涂覆。這在成形高合金材料和特殊材料情況下尤其重要。
另外，根據(jù)本發(fā)明的兩室系統(tǒng)使得低壓潤滑劑室以低潤滑劑壓力工作成為可能，這種潤滑劑壓力充分低，甚至室內(nèi)潤滑劑是糊狀時，在這個室也沒有大的密封問題發(fā)生。
以下參照實施例，對本發(fā)明作更詳細(xì)地說明。附圖
是一個實施本方法的裝置的簡圖。
圖示裝置是兩室結(jié)構(gòu)裝置，靠這種裝置，要成形的形坯1按箭頭指示方向被拉過。兩室裝置包括一個低壓潤滑劑室2和沿拉拔方向緊接著的一個高壓潤滑劑室3。
在形坯1的入口，低壓潤滑劑室2裝有一個入口嘴4，入口嘴4的孔徑比進(jìn)入的形坯1的直徑大0.1mm。用于成形離開低壓潤滑劑室2的形坯1的成形拉拔模5被安排在低壓潤滑劑室2的出口，并且同時形成高壓潤滑劑室3的入口。
低壓潤滑劑室2與用于供給固態(tài)到糊狀潤滑劑8的潤滑劑給進(jìn)裝置7連接。潤滑劑給進(jìn)裝置7包括一個擠壓機(jī)?？窟@個擠壓機(jī)，室內(nèi)可產(chǎn)生范圍在約40MPa的潤滑劑壓力。舉例來說，基于硬脂酸鈣的固態(tài)潤滑劑可用作潤滑劑8。
高壓潤滑劑室3設(shè)計成能接受固態(tài)到液態(tài)的潤滑劑9。一個測量傳感器10與室連接并且測定室內(nèi)潤滑劑壓力。測量傳感器10的測量輸出信號與一個裝置11連接，這個裝置用于控制或調(diào)節(jié)拉拔速度、低壓潤滑劑室2中潤滑劑壓力和/或低壓潤滑劑室2中潤滑劑溫度。一個位于低壓潤滑劑室2上的加熱裝置12用來影響潤滑劑溫度。而且，一個可用來冷卻兩室并且還能對溫度進(jìn)行控制的冷卻體13裝于成形拉拔模5部位的裝置的外壁。
高壓潤滑劑室3不設(shè)置相應(yīng)的用于使該室充滿潤滑劑和產(chǎn)生高潤滑劑壓力的裝置。相反，高壓潤滑劑室3需要的潤滑劑同進(jìn)入的形坯1一起，自動地從低壓潤滑劑室2輸送到高壓潤滑劑室3。同時，所要求的量級為250MPa的高潤滑劑壓力以這樣的方式在高壓潤滑劑室3中形成。
舉例來說，A D43級鋼絲，可用本裝置涂覆及成形。這種鋼絲以2m/s的速度在本裝置中拉拔成形，經(jīng)成形拉拔模5其斷面壓縮率為10％，成形拉拔模6的斷面壓縮率為15％。
權(quán)利要求
1．一種用拉拔來涂覆并使金屬線材形坯成形的方法，采用固態(tài)到液態(tài)的潤滑劑，形坯借助于包括一個低壓潤滑劑室和相繼的一個高壓潤滑劑室的兩室裝置被潤滑劑涂覆，以及通過所述潤滑劑室出口處的成形拉拔模成形，其中，低壓潤滑劑室靠一個外部潤滑劑給進(jìn)器充滿固態(tài)到糊狀的潤滑劑，并且借助于這種潤滑劑給進(jìn)，低壓潤滑劑室的潤滑劑被施以低壓力，同時，隨著形坯進(jìn)入高壓潤滑劑室及被固態(tài)到液態(tài)的潤滑劑涂覆，在高壓潤滑劑室中產(chǎn)生高的潤滑劑壓力，其中，高壓潤滑劑室內(nèi)的潤滑劑壓力/潤滑劑溫度組合被以這樣的方式調(diào)節(jié)，即高壓潤滑劑室內(nèi)的潤滑劑是固態(tài)到液態(tài)的。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，高壓潤滑劑室中的潤滑劑壓力受成形參數(shù)和工藝參數(shù)變化的影響，特別是受低壓潤滑劑室中潤滑劑壓力以及潤滑劑溫度、拉拔速度、拉拔模幾何尺寸和變形程度變化的影響。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，成形材料上潤滑劑膜的厚度被測定和/或至少一個壓力室的潤滑劑壓力被測定，測得的值用于控制或調(diào)節(jié)拉拔速度、潤滑劑壓力和/或潤滑劑溫度。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，低壓潤滑劑室始終充滿潤滑劑并且靠擠壓機(jī)和/或齒輪泵僅通過一個喂入口給進(jìn)潤滑劑及產(chǎn)生要求的潤滑劑壓力。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在高壓潤滑劑室中，潤滑劑壓力調(diào)節(jié)范圍為80MPa到至少500MPa。
6．根據(jù)權(quán)利要求1或5的方法，其特征在于，根據(jù)高壓潤滑劑室要求的潤滑劑壓力，在低壓潤滑劑室中產(chǎn)生從0.2MPa到最大值為高壓潤滑劑室中被調(diào)節(jié)的潤滑劑壓力的一半的潤滑劑壓力。
7．實施根據(jù)權(quán)利要求1的方法的裝置，包括使形坯(1)被涂覆和成形的兩室裝置，這個兩室裝置由用于固態(tài)到糊狀潤滑劑(8)的低壓潤滑劑室(2)和相繼用于固態(tài)到液態(tài)潤滑劑(9)的高壓潤滑劑室(3)組成，其中低壓潤滑劑室(2)有用于形坯(1)的入口嘴(4)，以及在出口有同時形成用于相繼的高壓潤滑劑室(3)入口嘴的成形拉拔模(5)，高壓潤滑劑室(3)的出口裝有另一個成形拉拔模(6)，潤滑劑給進(jìn)裝置(7)與低壓潤滑劑室(2)連接，用于提供固態(tài)到糊狀潤滑劑(8)及用于在低壓潤滑劑室內(nèi)產(chǎn)生潤滑劑壓力，此外，兩室裝置有在高壓潤滑劑室(3)中能調(diào)節(jié)潤滑劑壓力/潤滑劑溫度組合的裝置，調(diào)節(jié)的方式為在高壓潤滑劑室(3)中潤滑劑(9)是固態(tài)到液態(tài)的。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于，在兩室裝置的出口，可裝設(shè)一個用于測量形坯潤滑劑膜厚度的裝置和/或在至少一個壓力室(2；3)可裝設(shè)一個用于測量潤滑劑壓力的測量傳感器(10)，其中，測量輸出值與用于控制或調(diào)節(jié)拉拔速度、潤滑劑壓力和/或潤滑劑溫度的裝置(11)相連。
9．根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于，低壓潤滑劑室(2)配有一個擠壓機(jī)和/或一個齒輪泵，用于給進(jìn)潤滑劑(8)和用于產(chǎn)生潤滑劑壓力。
10．根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于，兩室裝置配備有用于冷卻和/或加熱、以控制和調(diào)節(jié)溫度比和壓力比的裝置(12；13)。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用固態(tài)到液態(tài)潤滑劑的拉拔的金屬線材的涂覆和成形。本發(fā)明在有效降低設(shè)備成本的同時可實現(xiàn)高質(zhì)量成形。同時,與潤滑劑有關(guān)的密封問題得到解決,并且根據(jù)成形材料,成形和涂覆過程中的許多技術(shù)指標(biāo)進(jìn)一步改善。根據(jù)本發(fā)明,形坯(1)借助于包括低壓潤滑劑室(2)和相繼的高壓潤滑劑室(3)的兩室裝置被潤滑劑涂覆以及通過潤滑劑室出口處的成形拉拔模(5;6)成形。低壓室(2)靠外部潤滑劑給進(jìn)器(7)充滿固態(tài)到糊狀的潤滑劑(8),并且這個潤滑劑(8)被施以低壓。進(jìn)入高壓潤滑劑室(3)的被涂覆的形坯(1)使該室中產(chǎn)生高潤滑劑壓力,而潤滑劑壓力/潤滑劑溫度組合以這樣的方式調(diào)節(jié),即潤滑劑(9)是固態(tài)到液態(tài)的。本發(fā)明尤其適用于線材拉拔。
文檔編號B21C3/00GK1296431SQ99804965
公開日2001年5月23日 申請日期1999年4月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月17日
發(fā)明者哈里·魏因霍爾德, 阿明·許布納, 伯恩哈德·庫爾策, 格爾德·喬恩 申請人:伊卡福加工技術(shù)有限公司