DE10007567C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Drahtes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Drahtes, insbesondere Sägezahndrahtes für Sägezahndraht- Ganzstahlgarnituren, bei dem die Oberfläche eines drahtförmi­ gen Zwischenproduktes, wie etwa eines bereits mit Sägezähnen versehenen Drahtes, in einem einen Elektrolyten enthaltenden Elektrolytbad mit einem Elektropoliervorgang geglättet wird sowie eine zur Ausführung derartiger Verfahren geeignete Vor­ richtung.

Sägezahndraht-Ganzstahlgarnituren werden beispielsweise bei der Verarbeitung von Textilfasern zu Garnen, Vliesstoffen od. dgl. eingesetzt. Dabei besitzen die einzelnen Sägezahn­ drähte der Sägezahndraht-Ganzstahlgarnituren üblicherweise eine Höhe von weniger als 2 mm und im Bereich der Zahnspitzen eine Breite von 0,2 mm oder weniger. Zur Herstellung derartig feiner Sägezahndrähte wird üblicherweise ein drahtförmiges Ausgangsmaterial zunächst einem oder mehreren Ziehvorgängen unterzogen, wobei zwischen den einzelnen Ziehvorgängen auch noch unterschiedliche Wärmebehandlungsverfahren durchgeführt werden können, um dem bereits gezogenen Draht seine Verform­ barkeit zumindest teilweise wieder zurückzugeben. Im Anschluß an diese Vorbereitung wird der Draht üblicherweise mit einer entsprechenden Stanzvorrichtung mit Sägezähnen versehen. Dabei können die durch den Stanzvorgang hergestellten Sägezähne vor oder nach dem Stanzvorgang auch noch gehärtet werden. Dabei bleiben auf der Oberfläche der Sägezahndrähte nach dem Stanz­ vorgang kleine Stanzbrauen zurück. Weiter können sich auf den Oberflächen der Sägezahndrähte auch noch von den vorhergehen­ den Bearbeitungsschritten verursachte Verunreinigungen befin­ den, wie etwa Zunder, also Oxidrückstände, oder im Rahmen der thermischen Behandlung entstandene Schmutzrückstände.

Diese Rückstände auf den Sägezahndrähten sind bei einer späteren Benutzung der Sägezahndrähte zur Bearbeitung von Tex­ tilfasern, insbesondere beim Einsatz von Hochleistungsmaschi­ nen störend, weil einzelne Fasern an den Garniturzähnen haften bleiben können und die Garnitur deswegen eine erhöhte Neigung zum Füllen mit Fasern und Verunreinigungen, wie z. B. Schalen­ teilen od. dgl. aufweist. Zur Vermeidung dieser Nachteile wer­ den zur Herstellung von Sägezahndraht-Ganzstahlgarnituren ge­ dachte Sägezahndrähte üblicherweise nach dem Stanz- oder Här­ tevorgang auch noch gereinigt und poliert. Dazu wird in der Regel eine Elektrolytpolieranlage eingesetzt. Bei dem mit einer derartigen Elektrolytpolieranlage durchgeführten Elek­ tropolierverfahren wird von der Oberfläche des anodisch ge­ schalteten drahtförmigen Zwischenproduktes, wie etwa des be­ reits mit Sägezähnen versehenen und/oder gehärteten Drahtes, unter Einwirkung eines üblicherweise werkstoffspezifisch aus­ gewählten Elektrolyten und einer äußeren Gleichstromquelle Werkstoff abgetragen. Dieser Werkstoff wird durch den Elektro­ lyt aufgelöst, wobei der Abtrag ohne mechanische Belastung des Werkstückes, also des drahtförmigen Zwischenproduktes erfolgt und zu einer Glättung bzw. Einebnung der Werkstückoberfläche führt. Demnach stellt das Elektropolierverfahren im Prinzip die Umkehrung des Galvanisierungsprozesses dar. Die so er­ reichte Einebnung beginnt im Gegensatz zu mechanischen Abtra­ gungsverfahren im Mikrobereich und erfaßt mit zunehmender Be­ triebsdauer auch größere Strukturen, die verrundet und an ihrer Oberfläche geglättet werden. Die elektropolierte Ober­ fläche ist in der Folge charakterisiert durch Glätte und Ge­ schlossenheit im Mikrobereich und einer von Ausgangszustand, Elektropolierdauer und Struktur des Werkstoffes abhängigen Restwelligkeit im Makrobereich.

Bei der Herstellung von Sägezahndrähten für Sägezahn­ draht-Ganzstahlgarnituren werden zur Ausführung eines derarti­ gen Elektropolierverfahrens drahtförmige Zwischenprodukte in mehreren Lagen auf einen Träger gewickelt und für eine vorge­ gebene Zeit in ein einen geeigneten Elektrolyten enthaltendes Elektrolytbad eingetaucht, in dem dann das Elektropolierver­ fahren durchgeführt wird.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die mit den herkömmli­ chen Verfahren erhaltenen Sägezahndrähte eine über ihre Länge variierende Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, so daß eine zufriedenstellende Glättung nicht in allen Bereichen der Säge­ zahndrahtoberflächen erreicht wird.

Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 10 sind aus der DE 33 32 804 A1 bekannt. Bei dem in dieser Schrift beschriebenen Verfahren taucht ein drahtförmi­ ges Zwischenprodukt in eine in einer Wanne aufgenommene Be­ handlungslösung ein und umläuft eine teilweise in die Behand­ lungslösung eingetauchte Walze 2. Bei Ausführung des bekannten Verfahrens muß zur Sicherstellung einer hinreichend langen Verweilzeit des Zwischenproduktes innerhalb der Behandlungslö­ sung entweder eine besonders große Wanne für die Behandlungs­ lösung bereitgestellt werden oder eine besonders geringe För­ dergeschwindigkeit für das Zwischenprodukt eingestellt werden. Ähnliche Probleme ergeben sich bei einem in der US 3,740,324 beschriebenen Verfahren, bei dem ein Zwischenprodukt ein Elek­ trolytbad längs einer geradlinig verlaufenden Förderbahn durchläuft.

Angesichts dieser Probleme im Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzu­ stellen, mit dem unter Verwendung eines vergleichsweise klei­ nen Elektrolytbades eine hinreichend lange Verweilzeit inner­ halb des Elektrolytbades auch mit einer verhältnismäßig großen Fördergeschwindigkeit des Zwischenproduktes erreicht werden kann, sowie eine zur Ausführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruch 1 beschriebene Weiterbildung der bekannten Ver­ fahren bzw. durch die im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 10 beschriebene Weiterbildung der bekannten Vorrich­ tungen gelöst.

Dabei kann der Elektropoliervorgang im Rahmen eines besonders effizienten kontinuierlichen Verfahrens durchgeführt werden, wenn das Zwischenprodukt durch das Elektrolytbad ge­ fördert, vorzugsweise mit einer in Förderrichtung des Zwi­ schenproduktes hinter dem Elektrolytbad angeordneten und an dem Zwischenprodukt angreifenden Fördereinrichtung durch das Elektrolytbad gezogen wird. Zu diesem Zweck weist die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise eine Fördereinrichtung mit zwei parallel zueinander verlaufende Rollenachsen aufwei­ senden Förderrollen auf, wobei das drahtförmige Zwischenpro­ dukt zwischen diese Förderrollen eingeklemmt wird und durch Drehung der Förderrollen durch das Elektrolytbad gezogen wird.

Die Verweilzeit des drahtförmigen Zwischenproduktes in dem Elektrolytbad kann in Abhängigkeit von den Materialeigen­ schaften des Zwischenproduktes, wie etwa der Oberflächenbe­ schaffenheit nach Verlassen des Elektrolytbades, eingestellt werden, wenn die Fördergeschwindigkeit in Abhängigkeit von diesen Materialeigenschaften gesteuert wird.

Darüber hinaus kann die Wirksamkeit des erfindungsge­ mäßen Elektropolierverfahrens auch noch dadurch gefördert wer­ den, daß die Gleichstromstärke der anodisch an das in dem Elektrolytbad aufgenommene Zwischenprodukt gekoppelten Gleich­ stromquelle in Abhängigkeit von den Materialeigenschaften des Zwischenproduktes, wie etwa der Oberflächenbeschaffenheit nach Verlassen des Elektrolytbades, gesteuert wird.

Verfahrensmäßig hat es sich als besonders sinnvoll er­ wiesen, wenn das Zwischenprodukt mit der Fördereinrichtung von einer Abwickelhaspel abgezogen und nach Durchlaufen des Elek­ trolytbades einer Aufwickelhaspel vorgelegt und darauf aufge­ wickelt wird. Zur Erhöhung der Wirksamkeit des erfindungsge­ mäßen Elektropolierverfahrens hat es sich ferner als zweck­ mäßig erwiesen, wenn das Zwischenprodukt vor Durchführung des Elektropoliervorganges zunächst mechanisch gereinigt wird, wozu es vorzugsweise eine stationäre Reinigungsvorrichtung durchläuft. Diese mechanische Vorreinigung kann mit Hilfe von Bürsten und/oder Schlämmscheiben durchgeführt werden und führt zur Beseitigung grober Unebenheiten, wie Kerben, Kratzer und Riefen oder starker Grate, die mit einem Elektropolierverfah­ ren, welches eine Fein- bzw. Feinstbearbeitung darstellt, nur mit großen Schwierigkeiten beseitigt werden können.

Das erfindungsgemäße Elektropolierverfahren wird üblicher­ weise unter Verwendung von Schwefelsäure und Phosphorsäure (35-45%) durchgeführt, wobei möglichst auf Chromsäure ver­ zichtet wird. Weiterhin kann das Elektrolytbad verschiedene Additive bzw. Glanzmittel enthalten. Zur Sicherstellung einer störungsfreien weiteren Bearbeitung des drahtförmigen Zwi­ schenproduktes nach Durchlaufen des Elektrolytbades ist es wichtig, daß Rückstände des Elektrolyten vollständig von dem drahtförmigen Zwischenprodukt entfernt werden. Dazu wird das Zwischenprodukt nach Durchführung des Elektropolierverfahrens zweckmäßigerweise entsprechend gereinigt, wozu es vorzugsweise eine weitere stationäre Reinigungsvorrichtung durchläuft. Diese weitere stationäre Reinigungsvorrichtung kann eine Mehr­ zahl von in Förderrichtung des Zwischenproduktes hintereinan­ der angeordneten Reinigungsstationen, wie etwa Wasserbäder, aufweisen, um so eine vollständige Reinigung des Zwischenpro­ duktes zu erreichen und eine Verschleppung von Elektrolytrück­ ständen in andere Bearbeitungsstufen auszuschließen.

Weiterhin kann daran gedacht werden, daß das Zwischen­ produkt nach Durchführung des Elektropoliervorganges und vor­ zugsweise nach Durchlaufen der weiteren Reinigungsvorrichtung mit einer entsprechenden Konservierungseinrichtung mit einem Rostschutzmittel konserviert wird, wozu das Zwischenprodukt die Konservierungseinrichtung zweckmäßigerweise ebenfalls durchläuft, um so ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren zu erhalten.

Wie der vorstehenden Erläuterung der Erfindung zu ent­ nehmen ist, ist es besonders zweckmäßig, wenn der Sägezahn­ draht bei Durchführung dieses Verfahrens kontinuierlich von einer Abwickelhaspel abgezogen wird, dann zunächst eine zur Durchführung einer mechanischen Reinigung ausgelegte Reini­ gungseinrichtung durchläuft, anschließend das Elektrolytbad durchläuft, wobei es in dem Elektrolytbad im wesentlichen wen­ delförmig umläuft, um so eine große Verweilzeit zu erreichen, nach Verlassen des Elektrolytbades eine weitere Reinigungsein­ richtung zum Entfernen von Elektrolytresten durchläuft, dann eine Konservierungseinrichtung durchläuft, um anschließend einer Aufwickelhaspel vorgelegt und darauf aufgewickelt zu werden, wobei die dazu erforderliche Fördereinrichtung zweck­ mäßigerweise zwischen der Konservierungseinrichtung und der Aufwickelhaspel angeordnet ist und zwei Förderrollen aufweist, zwischen denen das Zwischenprodukt eingeklemmt ist.

Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, auf die hinsichtlich aller erfindungswesentlichen und in der Beschreibung nicht näher herausgestellten Einzel­ heiten ausdrücklich verwiesen wird, erläutert. Die einzige Fi­ gur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden er­ findungsgemäßen Vorrichtung.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Abwickelhaspel 10, auf der ein draht­ förmiges Zwischenprodukt in Form eines bereits mit Sägezähnen versehenen Drahtes aufgewickelt ist, einer zur Durchführung einer mechanischen Reinigung dieses Zwischenproduktes ausge­ legten Reinigungseinrichtung 20, einem Elektrolytbad 30, einer zum Spülen des das Elektrolytbad verlassenden Zwischenproduk­ tes ausgelegten weiteren Reinigungseinrichtung 40, einer Kon­ servierungseinrichtung 50, einer Fördereinrichtung 60 und einer Aufwickelhaspel 70.

Die Fördereinrichtung 60 umfaßt zwei parallel zueinander verlaufende Rollenachsen aufweisende Förderrollen 62 und 64, zwischen denen das Zwischenprodukt eingeklemmt ist. Durch Dre­ hen der Förderrollen 62 und 64 in den in der Zeichnung durch die Pfeile P angedeuteten Richtungen wird der Sägezahndraht 5 in der durch den Pfeil P' angedeuteten Richtung von der Ab­ wickelhasel 10 abgezogen. Nach Verlassen der Abwickelhaspel 10 wird der Sägezahndraht 5 zunächst mit einer Umlenkrolle 12 auf eine im wesentlichen horizontal verlaufende Bahn umgelenkt und dann in die Reinigungs­ einrichtung 20 eingeleitet. In dieser Reinigungseinrichtung 20 wird der Sägezahndraht mit zwei Reinigungsrollen 22 und 24 mechanisch gereinigt, wobei anstelle der Reinigungsrollen auch Bürsten und/oder Schlämmscheiben eingesetzt werden können. Nach Verlassen der Reinigungseinrichtung 20 wird der Sägezahndraht 5 im Verlauf der durch die Förderein­ richtung 60 bewirkten Förderung in das in Förderrichtung hinter der Reinigungseinrichtung 20 angeordnete Elektrolytbad 30 eingeführt.

Innerhalb des Elektrolytbades 30 umläuft der Sägezahndraht 5 im wesentlichen wendelförmig zwei parallel zueinander verlaufende Rollenachsen aufweisende und innerhalb des Elektrolytbades 30 angeordnete Umlenkrollen 32 und 34.

Im Verlauf der durch die Fördereinrichtung 60 bewirkten Förderbewegung verlässt der Sägezahndraht 5 das Elektrolytbad auf einer horizontalen Bahn und wird in die in Förderrichtung hinter dem Elektrolytbad 30 angeordnete weitere Reinigungseinrichtung 40 eingeführt. Diese weitere Reinigungseinrichtung 40 besteht aus 4 in Förderrichtung hinter­ einander angeordneten Wasserbädern 42, 44, 46 und 48, in denen der Sägezahndraht zur Entfernung von Elektrolytresten gespült wird, wobei die Kontamination der einzelnen Was­ serbäder in Förderrichtung abnimmt, so dass mit der weiteren Reinigungseinrichtung 40 eine besonders wirksame Kaskadenreinigung bewirkt wird.

Nach Verlassen der weiteren Reinigungseinrichtung 40 gelangt der Sägezahndraht 5 im Verlauf der durch die Fördereinrichtung 60 bewirkten Förderbewegung in die Konser­ vierungseinrichtung 50, wo er mit einem Rostschutzmittel konserviert wird. Im Anschluß an diese Konservierungseinrichtung 50 durchläuft der Sägezahndraht die Fördereinrichtung 60 und wird dann auf der Aufwickelhaspel 70 aufgewickelt.

Innerhalb des Elektrolytbades 30 ist der Sägezahndraht 5 anodisch an eine von außen steuerbare Gleichstromquelle (nicht dargestellt) gekoppelt, wobei die Gleichstromstärke im Elek­ trolytbad in Abhängigkeit von den Oberflächeneigenschaften des Sägezahndrahtes gesteuert wird, um so eine optimale Behandlung des Sägezahndrahtes innerhalb des Elektrolytbades zu gewähr­ leisten. Die Arbeitstemperatur des Bades beträgt bei dem Elek­ tropoliervorgang etwa 70°C bis 580°C. Als Elektrolyt wird eine chromsäurefreie wäßrige Lösung von Schwefelsäure und Phosphorsäure (35-45%) angesetzt, die weitere Additive, ins­ besondere Glanzmittel enthalten kann. Das Volumen des Bades beträgt 600 l. Die Kontrolle des Elektrolytbades erfolgt mit einer Dichtebestimmung, wobei die zweckmäßigerweise mit einer Dichtespindel überwachte Dichte vorzugsweise etwa 1,78 kg/l beträgt, wobei ein Eisengehalt von 3 g/l bereits berücksich­ tigt ist. Zur Steuerung der Eigenschaften des Elektrolytbades kann das Bad mit Elektrolyt ergänzt oder mit Hilfe von Wasser verdünnt werden. Bei einem herkömmlichen Produktionsvorgang werden dem Elektrolyten 10 bis 20 l Wasser pro Woche zugege­ ben, wobei einmal pro Woche ein Teilaustausch des Bades von 30 bis 40 l erfolgt.

Die Erfindung ist nicht auf die anhand der Zeichnung er­ läuterte Ausführungsform beschränkt. Vielmehr kann das Elek­ trolytbad auch eine andersartige Umlenkeinrichtung aufweisen. Ferner kann die weitere Reinigungseinrichtung auch mehr oder weniger als 4 Reinigungsbäder umfassen. Auch ist daran ge­ dacht, den Sägezahndraht längs einer anders verlaufenden Bahn durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zu fördern.

Claims (14)

1. Verfahren zum Herstellen eines Drahtes, insbesondere Sägezahndrahtes für Sä­ gezahn-Ganzstahlgarnituren, bei denen die Oberfläche eines drahtförmigen Zwi­ schenproduktes in einem einen Elektrolyten enthaltenden Elektrolytbad mit einem Elektropoliervorgang geglättet wird, wobei das Zwischenprodukt während des Elektropoliervorganges in dem Elektrolytbad bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenprodukt eine innerhalb des Elektrolytbades angeordnete und vor­ zugsweise mindestens eine Umlenkrolle aufweisende Umlenkeinrichtung im wesent­ lichen wendelförmig umläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenprodukt durch das Elektrolytbad gefördert, vorzugsweise mit einer in Förderrichtung des Zwischen­ produktes hinter dem Elektrolytbad angeordneten und an dem Zwischenprodukt angreifen­ den Fördereinrichtung durch das Elektrolytbad gezogen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die För­ dergeschwindigkeit des Zwischenproduktes und damit die Verweilzeit des Zwischenpro­ duktes vorzugsweise in Abhängigkeit von den Materialeigenschaften des Zwischenproduk­ tes, wie der Oberflächenbeschaffenheit nach Verlassen des Elektrolytbades, gesteuert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenprodukt in dem Elektrolytbad anodisch an eine Gleichstromquelle gekoppelt wird und die Gleichstromstärke, vorzugsweise in Abhängigkeit von den Materialeigen­ schaften des Zwischenproduktes, gesteuert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwi­ schenprodukt mit der Fördereinrichtung von einer Abwickelhaspel abgezogen und nach Durchlaufen des Elektrolytbades einer Aufwickelhaspel vorgelegt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenprodukt vor Durchführung des Elektropoliervorganges mechanisch gereinigt wird, vorzugsweise eine stationäre Reinigungsvorrichtung durchläuft.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenprodukt nach Durchführung des Elektropoliervorganges gereinigt wird, vor­ zugsweise eine weitere stationäre Reinigungsvorrichtung durchläuft.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Reinigungsvor­ richtung eine Mehrzahl von in Förderrichtung des Zwischenproduktes hintereinander ange­ ordneten Reinigungsstationen, wie etwa Wasserbädern, aufweist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenprodukt nach Durchführung des Elektropoliervorganges mit einem Rost­ schutzmittel konserviert wird, vorzugsweise eine Konservierungseinrichtung durchläuft.

10. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem zum elektrolytischen Glätten eines drahtförmigen Zwischenproduktes dienenden, einen Elektrolyten enthaltenden Elektrolytbad und einer zum Fördern des Zwischenproduktes durch das Elektrolytbad ausgelegte Fördereinrichtung (60), gekennzeichnet durch eine in dem Elektrolytbad (30) angeordnete, eine von dem Zwischenprodukt (5) im wesentlichen wendelförmig umlaufene und mindestens eine Umlenkrolle (32, 34) aufweisende Umlenkeinrichtung.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (60) in Förderrichtung hinter dem Elektrolytbad (30) angeordnet ist, und das Zwischenpro­ dukt (5) durch das Elektrolytbad (30) zieht.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, gekennzeichnet durch eine Reini­ gungsvorrichtung (20) zum Reinigen des Zwischenproduktes (5) vor Durchführung der elektrolytischen Glättung.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch eine weitere Reinigungsvorrichtung (40) zum Reinigen des Zwischenproduktes (5) nach Durchführung der elektrolytischen Glättung.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch eine Einrich­ tung zum Konservieren des elektrolytisch geglätteten Zwischenproduktes mit einem Rost­ schutzmittel.