DE19800237A1 - Method and installation for production of wire with conical sections - Google Patents
Method and installation for production of wire with conical sectionsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von bikoni schem Draht, d. h. von Draht mit sich wiederholenden zylindrischen Drahtabschnitten einerseits und konischen Drahtabschnitten andererseits, aus zylindrischem Aus gangsmaterial, insbesondere für die Herstellung von Schraubendruckfedern.The invention relates to a method and a plant for the production of bikoni schematic wire, d. H. of wire with repeating cylindrical wire sections on the one hand and conical wire sections on the other hand, from cylindrical Aus gear, in particular for the manufacture of helical compression springs.
Im Automobilbau werden umfangreich Schraubendruckfedern als Achsfedern einge setzt. Der im Automobilbau vorherrschende Trend, zu einem möglichst geringen Ge wicht des Automobils zu kommen, hat zunehmend dazu geführt, daß die Zulieferan ten mit der Forderung konfrontiert werden, die einzelnen Bauteile - bei vorgegebener Funktion und Lebensdauer - möglichst gewichtseinsparend auszuführen. Das hat bei als Achsfedern eingesetzten Schraubendruckfedern dazu geführt, daß hochfeste Drähte mit Zugfestigkeiten von 2000 MPa und darüber hinaus verwendet werden. Im übrigen lassen sich Gewichtseinsparungen bei als Achsfedern eingesetzten Schraubendruckfedern auch dadurch erreichen, daß zur Herstellung bikonischer Draht verwendet wird, d. h. Draht mit sich wiederholenden zylindrischen Drahtab schnitten einerseits und konischen Drahtabschnitten andererseits (vgl. die deutschen Offenlegungsschriften 41 29 172 und 42 33 462 sowie die deutsche Patent schrift 196 04 408). Mit der Verwendung von bikonischem Draht für die Herstellung von Schraubendruckfedern lassen sich im übrigen auch besondere Federkennlinien ver wirklichen (vgl. Spalte 1, Zeilen 26 bis 36 der deutschen Offenlegungs schrift 41 29 172). Darüber hinaus läßt sich eine Minimierung des erforderlichen Einbaurau mes für die entsprechenden Schraubendruckfedern realisieren.In automotive engineering, helical compression springs are used extensively as axle springs puts. The prevailing trend in automotive engineering, towards the lowest possible Ge The importance of the automobile has increasingly led to suppliers The individual components are to be confronted with the requirement - for a given one Function and service life - to save weight as much as possible. That has with Helical compression springs used as axle springs resulted in high-strength Wires with tensile strengths of 2000 MPa and beyond can be used. For the rest, weight savings can be used in the case of axle springs Helical compression springs also achieve that for the production of biconical Wire is used, d. H. Repeated cylindrical wire wire cut on the one hand and conical wire sections on the other (cf. the German Publications 41 29 172 and 42 33 462 as well as the German patent publication 196 04 408). With the use of biconical wire for the production of Helical compression springs can also be used for special spring characteristics real (see column 1, lines 26 to 36 of the German disclosure p. 41 29 172). In addition, the required installation space can be minimized mes for the corresponding helical compression springs.
Wenn und soweit bisher bikonischer Draht zur Herstellung von Schraubendruckfe dern verwendet worden ist, so ist dieser bikonische Draht durch einen Schälprozeß aus Draht mit konstantem Durchmesser, d. h. aus zylindrischem Ausgangsmaterial, hergestellt worden. Einerseits ist das herstellungsmäßig relativ kostenaufwendig; ne ben den Sach- und Personalkosten kommen noch Materialkosten durch den Materi alverlust hinzu. Andererseits führt der Schälprozeß zu Schälriefen oder Schälmarken an der Oberfläche des Drahtes; solche Schälriefen bzw. Schälmarken können zu örtli cher Spannungserhöhung und im Ergebnis zu einer Reduzierung der Lebensdauer führen, jedenfalls aber zu einer größeren Streubreite der Lebensdauer. If and so far, biconical wire for the production of screw pressure has been used, this biconical wire is through a peeling process of constant diameter wire, d. H. from cylindrical starting material, been made. On the one hand, this is relatively expensive to manufacture; no In addition to the material and personnel costs, material costs come from the material al loss added. On the other hand, the peeling process leads to peeling marks or peeling marks on the surface of the wire; such peeling marks or peeling marks can be localized voltage increase and, as a result, a reduction in the service life lead, but in any case to a larger spread of life.
Im übrigen ist es in Verbindung mit der Verbesserung der Eigenschaften von marten sitischen Drähten für die Herstellung von Schraubendruckfedern durch kaltwalz technische Maßnahmen bekannt (vgl. die deutsche Offenlegungsschrift 42 33 462, Spalte 9, Zeilen 25 bis 43, Patentansprüche 16 und 17 sowie Fig. 6a und 6b), zwecks Umformung des martensitischen Drahtes auf inkonstante Durchmesser nach vorge gebenen Längen und damit inkonstanten Widerstandsmomenten eine rotierende, programmgesteuerte Kaltwalzeinrichtung vorzusehen. Hier handelt es sich jedoch um "Stand der Technik auf dem Papier", der nicht zu für die Herstellung von Schrauben druckfedern geeignetem bikonischem Draht geführt hat.Incidentally, it is known in connection with the improvement of the properties of martensite wires for the manufacture of helical compression springs by cold rolling technical measures (cf. German Offenlegungsschrift 42 33 462, column 9, lines 25 to 43, claims 16 and 17 and Fig. 6a and 6b), for the purpose of reshaping the martensitic wire to inconsistent diameters according to given lengths and thus inconsistent moments of resistance, to provide a rotating, program-controlled cold rolling device. However, this is "state of the art on paper", which has not led to biconical wire suitable for the production of compression springs.
Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Rede stehen den Art anzugeben, mit dem hochfeste bikonische Drähte zur Verfügung gestellt werden können, die ohne weiteres für die Herstellung von Schraubendruckfedern, insbesondere als Achsfedern für den Automobilbau, verwendet werden können.The invention is therefore based on the object of a method in question to indicate the type with which high strength biconical wires are provided that can be used for the manufacture of helical compression springs, can be used in particular as axle springs for the automotive industry.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nun zunächst und im wesentlichen dadurch ge kennzeichnet, daß die konischen Drahtabschnitte durch eine Warmformgebung reali siert werden. Dabei kann als Ausgangsmaterial ohne weiteres Walzdraht oder gezo gener Draht eingesetzt werden. Es kann aber auch, was von besonderer Bedeutung ist, Ausgangsmaterial eingesetzt werden, das eine Zugfestigkeit von 2000 MPa und darüber hinaus hat; insbesondere kann als Ausgangsmaterial CrSi-legierter Draht verwendet werden, z. B. 54SiCr6 und 60SiCrV6, oder Material mit ähnlicher chemi scher Zusammensetzung, wie SUP 12 oder SAE 9254.The method according to the invention is initially and essentially ge indicates that the conical wire sections reali by a hot forming be settled. It can be used as the starting material without further wire rod or gezo gener wire can be used. But it can also do something of particular importance is raw material that has a tensile strength of 2000 MPa and moreover has; In particular, CrSi alloy wire can be used as the starting material are used, e.g. B. 54SiCr6 and 60SiCrV6, or material with similar chemi composition, such as SUP 12 or SAE 9254.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Formgebung vorzugsweise durch Walzen, die betriebsmäßig gegeneinander zustellbar sind, so daß sich der Walzspalt und somit die Abmessungen des Walzgutes betriebsmäßig verändern.In the method according to the invention, the shaping is preferably carried out by Rollers that are operationally adjustable against each other, so that the roll gap and thus change the dimensions of the rolling stock operationally.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielten Vorteile sind zusammengefaßt darin zu sehen, daß das erfindungsgemäße Verfahren kostengünstiger ist als der bis her realisierte Schälprozeß und daß - natürlich - Schälriefen bzw. Schälmarken und die damit verbundenen Nachteile vermieden werden. The advantages achieved by the method according to the invention are summarized to see that the method according to the invention is less expensive than the bis realized peeling process and that - of course - peeling marks or peeling marks and the associated disadvantages are avoided.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage zur Herstellung von bikonischem Draht, die zumindest aus einer Erwärmungseinheit und einer Formgebungseinheit be steht.The invention also relates to a plant for the production of biconical Wire, which be at least from a heating unit and a shaping unit stands.
Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anlage auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 18 nachgeordneten Pa tentansprüche, andererseits auf die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigtThere are various possibilities for the method according to the invention and to design and develop the system according to the invention. This will referred on the one hand to the Pa subordinate to claims 1 and 18 claims, on the other hand to the following description in connection with the drawing. In the drawing shows
Fig. 1 schematisch, ein Stück eines bikonischen Drahtes, um dessen Herstel lung es erfindungsgemäß geht, und Fig. 1 schematically, a piece of a biconical wire, the manufacture of which it is a matter of the invention, and
Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage zur Herstellung von bikonischem Draht. Fig. 2 shows a preferred embodiment of a system according to the invention for the production of biconical wire.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte bikonische Draht ist für sich bekannt, wozu insbesondere auf die Fig. 1 und 2 der deutschen Offenlegungsschrift 41 29 172, auf die Fig. 6a und 6b der deutschen Offenlegungsschrift 42 33 462 sowie auf die Fig. 1 der deutschen Patentschrift 196 04 408 verwiesen wird.The biconical wire shown schematically in FIG. 1 is known per se, in particular with reference to FIGS. 1 and 2 of German laid-open specification 41 29 172, to FIGS. 6a and 6b of German laid-open specification 42 33 462 and to FIG. 1 of the German patent specification 196 04 408 is referenced.
Die in Fig. 2 nur schematisch dargestellte Anlage besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau zunächst aus einer Erwärmungseinheit 1 und einer Formgebungseinheit 2. Erfindungsgemäß werden nämlich die konischen Drahtabschnitte durch eine Warm formgebung realisiert. Diese Warmformgebung erfolgt vorzugsweise bei einer Warm formtemperatur von 400 bis 950°C.The basic structure of the plant shown only schematically in FIG. 2 initially consists of a heating unit 1 and a shaping unit 2 . According to the invention, namely the conical wire sections are realized by a hot shaping. This hot molding is preferably carried out at a hot mold temperature of 400 to 950 ° C.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Erwärmungseinheit 1 als induktive Er wärmungseinheit ausgeführt; das Ausgangsmaterial wird also einer induktiven Er wärmung unterzogen.In the illustrated embodiment, the heating unit 1 is designed as an inductive heating unit; the starting material is therefore subjected to inductive heating.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Ausgangsmaterial auf die Warmformtemperatur erwärmt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das Ausgangsmaterial auf eine über der Warmformtemperatur liegende Temperatur zu er wärmen; dann wird man das Ausgangsmaterial nach dem Erwärmen auf die Warm formtemperatur abkühlen, vorzugsweise durch Luft oder Wasser als Abkühlmedium. Folglich weist die erfindungsgemäße Anlage im dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen der Erwärmungseinheit 1 und der Formgebungseinheit 2 eine Abkühlein heit 3 auf.When using the method according to the invention, the starting material can be heated to the thermoforming temperature. But there is also the possibility of heating the starting material to a temperature above the thermoforming temperature; then you will cool the starting material after heating to the hot mold temperature, preferably by air or water as the cooling medium. Consequently, the system according to the invention in the illustrated embodiment between the heating unit 1 and the molding unit 2 has a cooling unit 3 .
Nicht dargestellt ist, daß bei der erfindungsgemäßen Anlage die Erwärmungseinheit 1 mit einer Temperaturausgleichseinheit versehen oder der Erwärmungseinheit 1 eine Temperaturausgleichseinheit nachgeordnet sein kann. Das gibt die Möglichkeit, nach dem Erwärmen des Ausgangsmaterials und vor der Warmformgebung das Ausgangs material einer Temperaturausgleichsmaßnahme - Temperaturausgleich über den Drahtquerschnitt - zu unterziehen, vorzugsweise das Ausgangsmaterial durch eine als Wärmeisolationsröhre ausgeführte Temperaturausgleichseinheit zu führen.It is not shown that in the system according to the invention the heating unit 1 can be provided with a temperature compensation unit or the heating unit 1 can be followed by a temperature compensation unit. This gives the possibility to subject the starting material to a temperature compensation measure - temperature compensation over the wire cross-section - after heating the starting material and before thermoforming, preferably to lead the starting material through a temperature compensation unit designed as a heat insulation tube.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage ist im übrigen noch dadurch gekennzeichnet, daß der Formgebungseinheit 2 eine Abkühleinheit 4 nachgeordnet ist. Nach der Warmformgebung wird also der bikonische Draht abge kühlt, vorzugsweise durch Wasser, Öl oder Polymerlösung als Abkühlmedium.The illustrated embodiment of a system according to the invention is also characterized in that the shaping unit 2 is followed by a cooling unit 4 . After thermoforming, the biconical wire is cooled, preferably by water, oil or polymer solution as the cooling medium.
Mit der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit bei der Erwärmung des Ausgangsmate rials, der Temperatur, auf die das Ausgangsmaterial erwärmt wird, der ggf. realisierten Abkühlung des Ausgangsmaterials, auch der Abkühlgeschwindigkeit und der Art des Abkühlmediums, der Art der Temperaturausgleichsmaßnahme und/oder der Abküh lung des bikonischen Drahtes nach der Warmformgebung, und zwar der Abkühlge schwindigkeit und der Art des Abkühlmediums, lassen sich auch die Eigenschaften des erfindungsgemäß hergestellten bikonischen Drahtes positiv beeinflussen, und zwar in Verbindung mit der realisierten Warmformgebung. Insbesondere läßt sich eine Gefügeoptimierung erreichen.With the rate of temperature rise when the output mat is heated rials, the temperature to which the starting material is heated, which may be realized Cooling of the starting material, including the cooling rate and the type of Cooling medium, the type of temperature compensation measure and / or the cooling biconical wire after hot forming, namely the cooling speed and the type of cooling medium, the properties can also positively influence the biconical wire produced according to the invention, and in connection with the realized thermoforming. In particular, one Achieve structure optimization.
Vorzugsweise erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Formgebung, d. h. die Realisierung der konischen Drahtabschnitte, durch Walzen. Folglich ist die Form gebungseinheit 2 entsprechend ausgeführt. Nicht dargestellt ist, daß die Formge bungseinheit 2 alternierend angeordnete, vorzugsweise um 90° gegeneinander ver setzte Walzenpaare aufweisen kann. Alternativ kann die Formgebungseinheit 2 aber auch als Drei-Walzen-Schrägrollenwalzwerk ausgeführt sein. Jedenfalls sind die nicht dargestellten Walzen betriebsmäßig gegeneinander zustellbar, so daß sich betriebs mäßig der Walzspalt und somit die Abmessung des Walzgutes verändert.In the method according to the invention, the shaping, ie the realization of the conical wire sections, is preferably carried out by rolling. Consequently, the shaping unit 2 is designed accordingly. Not shown is that the Formge supply unit 2 alternately arranged, preferably by 90 ° against each other ver set pairs of rollers. Alternatively, the shaping unit 2 can also be designed as a three-roll inclined roller mill. In any case, the rollers, not shown, are operationally deliverable against each other, so that operationally the roll gap and thus the dimension of the rolling stock changes.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können bei der Formgebung Umformgrade zwischen 5 und 100% realisiert werden. Bei relativ großen Umformgraden empfiehlt es sich, die Formgebung durch Walzen in mehreren Walzstichen durchzuführen.In the method according to the invention, degrees of deformation can be achieved during shaping between 5 and 100% can be realized. Recommended for relatively large degrees of deformation it is possible to carry out the shaping by rolling in several rolling passes.
In der Figur ist nur angedeutet, daß im dargestellten Ausführungsbeispiel zu der er findungsgemäßen Anlage noch gehören eine Walzensteuerung 5, eine Nachwalzein heit 6, mit der zum Verrunden der Walzkanten ein Nachwalzen erfolgt, eine weitere Erwärmungseinheit 7, und zwar zum Anlassen, und eine der weiteren Erwärmungs einheit 7 nachgeordnete weitere Abkühleinheit 8.In the figure it is only hinted that in the illustrated embodiment to the inventive system still include a roller control 5 , a Nachwalzein unit 6 , with which rounding of the rolling edges is followed by a further heating unit 7 , namely for starting, and one of the further heating unit 7 downstream further cooling unit 8 .
Schließlich gehören im dargestellten Ausführungsbeispiel zu der erfindungsgemäßen Anlage noch ein Abcoiler 9, ein Rollenrichtapparat 10 mit nicht dargestellten, alternie rend angeordneten, um 90° gegeneinander versetzten Richtrollen, angeordnet vor der Erwärmungseinheit, und ein Aufcoiler 11 zum Aufhaspeln des erfindungsgemäß hergestellten bikonischen Drahtes.Finally, in the illustrated embodiment, the system according to the invention also includes a decoiler 9 , a roller straightener 10 with not shown, alternie rend arranged, 90 ° offset straightening rollers, arranged in front of the heating unit, and a rewinder 11 for reeling the biconical wire produced according to the invention.
Claims (29)
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| DE19800237A DE19800237A1 (en) | 1997-09-30 | 1998-01-07 | Method and installation for production of wire with conical sections |
| EP98117224A EP0904860A3 (en) | 1997-09-30 | 1998-09-11 | Method and installation for manufacturing biconical wire |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102023203284A1 (en) * | 2023-04-11 | 2024-10-17 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | METHOD FOR PRODUCING A NON-LINEAR CYLINDRICAL SPRING AND USE OF SUCH A SPRING |
-
1998
- 1998-01-07 DE DE19800237A patent/DE19800237A1/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102023203284A1 (en) * | 2023-04-11 | 2024-10-17 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | METHOD FOR PRODUCING A NON-LINEAR CYLINDRICAL SPRING AND USE OF SUCH A SPRING |
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Legal Events
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