专利名称：用拉拔来涂覆并使金属线材成形的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及冶金领域，目的在于开发出用固态到液态润滑剂通过拉拔来涂覆并使金属线材成形的方法和装置。
在已知的采用固态或半固态润滑剂冷加工成形金属材料的方法和装置中，形坯被引入含有润滑剂的密闭室中，该润滑剂在压力和/或热量的影响下液化(DD147 209)。该室被造成可加热的压力室并且与润滑剂的加入装置和产生压力的装置连接。压力室有被涂覆的形坯从中通过的入口嘴和出口嘴。
这种只适于供给润滑剂但不适于同时在出口嘴成形的方法和装置，有所用的润滑剂在其液化状态下粘度低的缺点。这会限制润滑层厚度的变化范围，并且，由于靠两个单元即成形孔具和形坯间摩擦关系得到的非常薄的润滑剂层，这样涂覆的金属形坯以这种涂层仅能通过一个或很少的成形段。而且，由于润滑剂粘度低，入口嘴和出口嘴的密封也有问题。
此外，靠静压方式产生润滑剂压力的方法和装置是已知的。这些装置之一是线材进入拉拔模前穿过压力室并涂上一层液态润滑剂。润滑剂压力靠泵产生。另一种拉拔模被用作为在密封室的入口端密封的密封嘴(J.Schlermeyer，论文TU Clausthal 1979；US 3413832)。靠该装置的这种结构，主拉拔模嘴产生液动润滑状况。
这种靠密封嘴实现压力室密封的现有技术存在着困难，因为如果实现更小尺寸的改变必需靠外加润滑。而必须提供已被润滑过的线材给该装置也是不利的。另一缺点是由该装置成形的形坯不经重涂润滑剂一般不能用于进一步的相继的成形。
其它在高压下在拉拔模成形区引入润滑剂的可能性存在于在拉拔模前装设变长度引入件；该件可以是管、异形管或拉拔模(L.Gogecki,T.Prajsnar,Draht-Fachzeitschrift[线材技术期刊]1972,12,PP.768-771；J.Schiermeyer,论文TU Clausthal 1979)。引入件内径比通过的线材的直径稍大。这种装置称作液体动力压力嘴。升高的润滑剂压力靠移送润滑剂的移动线材自动产生(液体动压力形成)。这样产生近似于300MPa的非常高的润滑剂压力。这种技术有这样的缺点--由于高压，润滑剂被不受控制地压出孔具及孔具频繁受损甚至报废。
另外已知的用于成形和/或涂覆线材形坯的方法和装置采用有一个入口嘴和一个出口嘴的压力室适应形坯以及特殊的给进器适应固态到糊状润滑剂(WO 96/14946)。为此，借助于特殊的外部装置，对压力室内的润滑剂施以范围在几百MPa的非常高的高压，其中，润滑剂压力和润滑剂温度的结合应用于避免压力室中固态到糊状润滑剂的液化。然而这种工艺是不好的，因为一方面靠外部产生高润滑剂压力需要昂贵的设备投资，另一方面，润滑剂沿与拉拔方向相对的方向从装置的入口嘴频繁不受控制地冒出，特别是当润滑剂向糊状转化时。以及特别是当拉拔棒经常不是圆形的和/或装置在高润滑剂压力范围工作时，润滑剂就会冒出。
本发明的说明本发明的目的是开发出一种方法及设备，用于靠拉拔来涂覆并使金属材料成形，实现高质量成形，但大大降低设备成本，其间，在密封问题很好解决的同时，根据成形的材料，成形和涂覆过程中的一项或更多项技术指标进一步改善。
根据本发明，这一目的通过这样一种方法达到，这种方法靠拉拔来涂覆并使金属形坯成形，采用固态到液态的润滑剂，因为形坯借助于包括低压润滑剂室和相继的高压润滑剂室的两室装置被润滑剂涂覆以及通过润滑剂室出口处的拉拔模成形。这时，低压润滑剂室靠外部润滑剂给进器充满固态到糊状润滑剂，并且借助于这种润滑剂给进，低压润滑剂室的润滑剂被施以低压。进入本室及被固态到液态润滑剂涂覆过的形坯使高压润滑剂室中产生高润滑剂压力。高压润滑剂室内的润滑剂压力/润滑剂温度组合以这样的方式调节，即高压润滑剂室内的润滑剂最终是固态到液态的。
根据本发明，高压润滑剂室中的润滑剂压力受成形参数和工艺参数变化的影响，特别是受低压润滑剂室润滑剂压力和润滑剂温度、拉拔速度、拉拔模几何尺寸和变形程度变化的影响。
根据本发明优选的开发成果，成形材料润滑剂膜的厚度被测定和/或至少一个压力室的润滑剂压力被测定。得到的测量值用于控制或调节拉拔速度、润滑剂压力和/或润滑剂温度。
优选低压润滑剂室始终充满润滑剂并且靠挤压机和/或齿轮泵仅通过一个给进口喂进。这样做时，随着这些装置同时处于有利状态，低压润滑剂室中也产生了所要求的润滑剂压力。
根据本发明，在高压润滑剂室中，80MPa到至少500MPa的润滑剂压力被调节。根据高压润滑剂室要求的润滑剂压力，从0.2MPa到最大值为高压润滑剂室中被调节的润滑剂压力一半的润滑剂压力在低压润滑剂室中产生。
本方法可应用于单步工艺和有重复的多步工艺中。在成形过程中断后，优选进行形坯和两室间成形过程和/或润滑剂室减压时产生的相对运动的短暂转换。
根据本发明的装置包括使形坯被涂覆和成形的两室装置，这个两室装置由用于固态或糊状润滑剂的低压润滑剂室和相继用于固态到液态润滑剂的高压润滑剂室组成。低压润滑剂室有用于形坯的入口嘴以及在出口有同时形成用于相继的高压润滑剂室入口嘴的拉拔模。高压润滑剂室的出口装有另外的拉拔模。润滑剂给进装置与低压润滑剂室连接，用于提供固态到糊状润滑剂及用于在低压润滑剂室产生润滑剂压力。进一步，两室装置有在高压润滑剂室调节润滑剂压力/润滑剂温度组合的装置，用这样的方式调节即高压润滑剂室的润滑剂是固态到液态的。
根据本发明，可以在本装置的出口设置一个测量形坯上润滑剂膜层厚度的装置，以及/或至少在一个压力室可装设测量传感器，用于测润滑剂压力，其中，测量输出值与用于控制或调节拉拔速度、润滑剂压力和/或润滑剂温度的装置相连。
根据本发明的一个优化设计，低压润滑剂室被安排在用于给进润滑剂及用于产生润滑剂压力的挤压机和/或齿轮泵之后。
两室装置可配备冷却和/或加热装置以控制和调节温度比及压力比。
根据本发明的装置和根据本发明的方法以许多优于当前技术的特点而胜出一筹。
一个实质性的优点来自于靠装设于两室间的拉拔模同步成形的同时，从低压室到高压室的相对强大的润滑剂质量流的惊人作用。强大的润滑剂质量流是形成高压室要求的高润滑剂压力的基础。
对现有技术明显进一步的发展还在于靠本发明实现的连续润滑剂给进，只是由于低压室和高压室两室原理才使之有可能实现这种给进可惊人广泛地应用，并且有比已知的非连续润滑剂给进大得多的优点(WO 96/14946)。因此，根据本发明的润滑剂给进大大简化了对整个涂覆过程和对安装的控制和调节，并且用于所需设备系统和用于安装操作的费用明显降低。例如，能耗减少了约10％。连续润滑剂给进还使得压力室润滑剂保持恒定压力变得更容易。由此实现涂覆和成形过程的更稳定的过程控制以及提高产品质量。对于应用根据本发明的装置的全部技术指标范围，甚至更严格的要求，可以实现的更准确的过程控制导致了有利的状况。
根据本发明引入使得在高压润滑剂室应用本来是固态的液态润滑剂成为可能，因为由于有入口和出口拉拔模，本室不再出现任何如在某些情况下，原有技术(WO 96/14946)发生的那些密封问题。被拉拔模密封的高压润滑剂室还可提供比原有技术(DD 147 209)厚的固态润滑剂膜。进一步，固态润滑剂的液态应用，由于改善了润滑剂膜的附着，以及是液态下形成的膜，其结果达到更高质量形坯的涂覆。这在成形高合金材料和特殊材料情况下尤其重要。
另外，根据本发明的两室系统使得低压润滑剂室以低润滑剂压力工作成为可能，这种润滑剂压力充分低，甚至室内润滑剂是糊状时，在这个室也没有大的密封问题发生。
以下参照实施例，对本发明作更详细地说明。附图
是一个实施本方法的装置的简图。
图示装置是两室结构装置，靠这种装置，要成形的形坯1按箭头指示方向被拉过。两室装置包括一个低压润滑剂室2和沿拉拔方向紧接着的一个高压润滑剂室3。
在形坯1的入口，低压润滑剂室2装有一个入口嘴4，入口嘴4的孔径比进入的形坯1的直径大0.1mm。用于成形离开低压润滑剂室2的形坯1的成形拉拔模5被安排在低压润滑剂室2的出口，并且同时形成高压润滑剂室3的入口。
低压润滑剂室2与用于供给固态到糊状润滑剂8的润滑剂给进装置7连接。润滑剂给进装置7包括一个挤压机。靠这个挤压机，室内可产生范围在约40MPa的润滑剂压力。举例来说，基于硬脂酸钙的固态润滑剂可用作润滑剂8。
高压润滑剂室3设计成能接受固态到液态的润滑剂9。一个测量传感器10与室连接并且测定室内润滑剂压力。测量传感器10的测量输出信号与一个装置11连接，这个装置用于控制或调节拉拔速度、低压润滑剂室2中润滑剂压力和/或低压润滑剂室2中润滑剂温度。一个位于低压润滑剂室2上的加热装置12用来影响润滑剂温度。而且，一个可用来冷却两室并且还能对温度进行控制的冷却体13装于成形拉拔模5部位的装置的外壁。
高压润滑剂室3不设置相应的用于使该室充满润滑剂和产生高润滑剂压力的装置。相反，高压润滑剂室3需要的润滑剂同进入的形坯1一起，自动地从低压润滑剂室2输送到高压润滑剂室3。同时，所要求的量级为250MPa的高润滑剂压力以这样的方式在高压润滑剂室3中形成。
举例来说，A D43级钢丝，可用本装置涂覆及成形。这种钢丝以2m/s的速度在本装置中拉拔成形，经成形拉拔模5其断面压缩率为10％，成形拉拔模6的断面压缩率为15％。
权利要求
1．一种用拉拔来涂覆并使金属线材形坯成形的方法，采用固态到液态的润滑剂，形坯借助于包括一个低压润滑剂室和相继的一个高压润滑剂室的两室装置被润滑剂涂覆，以及通过所述润滑剂室出口处的成形拉拔模成形，其中，低压润滑剂室靠一个外部润滑剂给进器充满固态到糊状的润滑剂，并且借助于这种润滑剂给进，低压润滑剂室的润滑剂被施以低压力，同时，随着形坯进入高压润滑剂室及被固态到液态的润滑剂涂覆，在高压润滑剂室中产生高的润滑剂压力，其中，高压润滑剂室内的润滑剂压力/润滑剂温度组合被以这样的方式调节，即高压润滑剂室内的润滑剂是固态到液态的。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于，高压润滑剂室中的润滑剂压力受成形参数和工艺参数变化的影响，特别是受低压润滑剂室中润滑剂压力以及润滑剂温度、拉拔速度、拉拔模几何尺寸和变形程度变化的影响。
3．根据权利要求1的方法，其特征在于，成形材料上润滑剂膜的厚度被测定和/或至少一个压力室的润滑剂压力被测定，测得的值用于控制或调节拉拔速度、润滑剂压力和/或润滑剂温度。
4．根据权利要求1的方法，其特征在于，低压润滑剂室始终充满润滑剂并且靠挤压机和/或齿轮泵仅通过一个喂入口给进润滑剂及产生要求的润滑剂压力。
5．根据权利要求1的方法，其特征在于，在高压润滑剂室中，润滑剂压力调节范围为80MPa到至少500MPa。
6．根据权利要求1或5的方法，其特征在于，根据高压润滑剂室要求的润滑剂压力，在低压润滑剂室中产生从0.2MPa到最大值为高压润滑剂室中被调节的润滑剂压力的一半的润滑剂压力。
7．实施根据权利要求1的方法的装置，包括使形坯(1)被涂覆和成形的两室装置，这个两室装置由用于固态到糊状润滑剂(8)的低压润滑剂室(2)和相继用于固态到液态润滑剂(9)的高压润滑剂室(3)组成，其中低压润滑剂室(2)有用于形坯(1)的入口嘴(4)，以及在出口有同时形成用于相继的高压润滑剂室(3)入口嘴的成形拉拔模(5)，高压润滑剂室(3)的出口装有另一个成形拉拔模(6)，润滑剂给进装置(7)与低压润滑剂室(2)连接，用于提供固态到糊状润滑剂(8)及用于在低压润滑剂室内产生润滑剂压力，此外，两室装置有在高压润滑剂室(3)中能调节润滑剂压力/润滑剂温度组合的装置，调节的方式为在高压润滑剂室(3)中润滑剂(9)是固态到液态的。
8．根据权利要求7的装置，其特征在于，在两室装置的出口，可装设一个用于测量形坯润滑剂膜厚度的装置和/或在至少一个压力室(2；3)可装设一个用于测量润滑剂压力的测量传感器(10)，其中，测量输出值与用于控制或调节拉拔速度、润滑剂压力和/或润滑剂温度的装置(11)相连。
9．根据权利要求7的装置，其特征在于，低压润滑剂室(2)配有一个挤压机和/或一个齿轮泵，用于给进润滑剂(8)和用于产生润滑剂压力。
10．根据权利要求7的装置，其特征在于，两室装置配备有用于冷却和/或加热、以控制和调节温度比和压力比的装置(12；13)。
全文摘要
本发明涉及采用固态到液态润滑剂的拉拔的金属线材的涂覆和成形。本发明在有效降低设备成本的同时可实现高质量成形。同时,与润滑剂有关的密封问题得到解决,并且根据成形材料,成形和涂覆过程中的许多技术指标进一步改善。根据本发明,形坯(1)借助于包括低压润滑剂室(2)和相继的高压润滑剂室(3)的两室装置被润滑剂涂覆以及通过润滑剂室出口处的成形拉拔模(5;6)成形。低压室(2)靠外部润滑剂给进器(7)充满固态到糊状的润滑剂(8),并且这个润滑剂(8)被施以低压。进入高压润滑剂室(3)的被涂覆的形坯(1)使该室中产生高润滑剂压力,而润滑剂压力/润滑剂温度组合以这样的方式调节,即润滑剂(9)是固态到液态的。本发明尤其适用于线材拉拔。
文档编号B21C3/00GK1296431SQ99804965
公开日2001年5月23日 申请日期1999年4月15日 优先权日1998年4月17日
发明者哈里·魏因霍尔德, 阿明·许布纳, 伯恩哈德·库尔策, 格尔德·乔恩 申请人:伊卡福加工技术有限公司