Raus aus der Nische!

Fokus/Draht

Das Herstellen dünner Drähte durch Ziehen ist ein seit langem bekanntes und durch zahllose Studien und Forschungsprojekte hinlänglich untersuchtes Fertigungsverfahren. Demgegenüber führt das Kaltwalzen runder Drähte, häufig auch Reduzierwalzen genannt, nach wie vor ein Schattendasein in einer Nische.

30. November 2015

Die Dominanz des Ziehens erstaunt, da auch das Reduzierwalzen eine lange Tradition hat und technisch einige interessante Aspekte mit sich bringt, die es gegenüber dem Ziehen deutlich wirtschaftlicher erscheinen lassen. Besonders interessant ist die Möglichkeit, beim Walzen durch die für den Werkstoff günstigere Umformung mit weniger starker Verfestigung Umformschritte und Wärmebehandlungen einzusparen.

Speziell bei Werkstoffen mit hoher Festigkeit (wie HSS) und einigen NE-Legierungen machen sich die Vorteile des Reduzierwalzens gegenüber dem Ziehen deutlich bemerkbar. Solche Werkstoffe benötigen bei der klassischen Reduktion durch Ziehen in Abhängigkeit vom Umformgrad ? und dem resultierenden Umformwiderstand kw ein Rekristallisieren, um eine weitere Querschnittsverminderung zu ermöglichen. Sonst droht das Abreißen des Drahtes.

Zuverlässiges Verfahren

Demgegenüber wird der Draht beim Reduzierwalzen mit angetriebenen Werkzeugen nahezu zuglos in Laufrichtung geschoben, und die Spannung im Draht zwischen den Walzgerüsten ist gerade so groß, dass eine Schlingenbildung verhindert wird. Um diesen konstant niedrigen Zug über den kompletten Walzvorgang, also über alle Walzgerüste, halten zu können, bedarf es einer hochgenauen Momentenregelung, die bei Bühler Redex in der eigenen Programmierabteilung entwickelt wird. Kernstücke dieser Maschinensteuerung sind die beiden Siemens-Komponenten Simotion und Sinamics.

Darauf aufbauend bietet die Steuerung die Möglichkeit, Reduktionspläne einzugeben, die aufgrund der Reduktionsgrade pro Walzgerüst eine entsprechende Walzendrehzahl errechnen. Über diese wird dann ein flexibel festzulegendes Momentenfenster gelegt, das aufkommende Zugschwankungen im Draht durch Drehzahländerungen kompensiert.

Für den Maschinenbediener bedeutet das größtmöglichen Komfort und erfordert praktisch keinerlei händisches Eingreifen in die Steuerung. Die Reduktionspläne können in beliebiger Vielfalt als Rezepturen abgelegt und jederzeit mit allen Parametern wieder aufgerufen werden.

Zu beachten sind für die größtmögliche Produktivität beim Reduzierwalzen auch Auswahl und Gestaltung des richtigen Walzkalibers. Während früher vorzugsweise die sogenannten RCS-Kaliber (Round Corner Square) benutzt wurden, bevorzugt Bühler Redex Oval-rund-Kaliber, deren Design mit Hilfe der Software MPC (Mill Processing Calculations) bestimmt wird.

MPC wird vom Institut für Metallurgie und Umformtechnik der Uni Duisburg-Essen unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Paul-Josef Mauk entwickelt und wurde bei Bühler Redex bereits in zahlreichen Projekten genutzt. Die Software ermöglicht in einem iterativen Prozess die optimale Gestaltung des Kalibers und kalkuliert dessen zu erwartende Ausfüllung aufgrund der berechneten Querschnittsreduktion und Werkstoffeigenschaften.

Die Oval-rund-Kalibrierung bietet neben einem geringeren Werkzeugverschleiß und schonenderer Behandlung der Materialoberfläche (Abrollen statt Gleiten) auch noch den Vorteil der maximal möglichen Reduktion je Walzstich. Darüber hinaus wird das Gefüge des Werkstoffs deutlich gleichmäßiger über den gesamten Querschnitt durchgeknetet, als dies beim Ziehen erfolgt, wo das Gefüge nach innen hin immer weniger verformt wird.

Gerade für hochfeste Werkstoffe sollte dann in jedem Fall Hartmetall als Walzenwerkstoff gewählt werden. Zusätzlich zu der guten Standzeit solcher Werkzeuge kommt die minimale Abplattung der Walzen aufgrund des hohen E-Moduls hinzu, was zu einer perfekten Konturtreue des Kalibers führt.

Weniger Zwischenglühen

Als Ergebnis wurden bei einem Kunden bei der Herstellung von HSS-Draht mit einem Einlaufdurchmesser von etwa 2,0 bis 3,0 Millimeter mit einem achtgerüstigen Reduzierwalzwerk MW120-8 mit 120 Millimeter Walzendurchmesser Querschnittsreduktionen von etwa 50 Prozent in einem Durchgang erzielt – und das ohne Zwischenglühen. Die Anordnung der Walzgerüste ist alternierend horizontal-vertikal.

In weiteren Versuchen auf einer Reduzierwalzanlage mit vier Gerüsten und 120 Millimeter Walzendurchmesser konnten vergleichbare Ergebnisse bei der Reduktion von CuZn30 erzielt werden. Im Vergleich zum Ziehen konnte der Reduktionsgrad beim Walzen von etwa 80 auf 94 Prozent erhöht werden, bevor zwischengeglüht werden musste.

Somit kann das Reduzierwalzen als eine echte Alternative zum Ziehen angesehen werden, mit der die Wirtschaftlichkeit bei der Reduktion von Draht, insbesondere aus hochfesten Werkstoffen, deutlich verbessert werden kann.

Wire Halle 11, Stand A22

Neue Firmierung

Nach einer sehr erfolgreichen Phase der Verbindung mit der Würz-Gruppe ist Bühler nunmehr vollständig durch die REDEX-Gruppe übernommen und wird ab sofort unter der Firma Bühler Redex in Pforzheim weitergeführt. Als Highlights der Neuentwicklungen können gelten:

- Reversierwalzwerke mit 14 HI-Einsätzen zum Walzen von Folien

- große Reversierwalzwerke für Warm- und Kaltanwendungen mit einer Walzkraft bis 6000 kN

- Drahtreduzierwalzwerke im Momentenbetrieb mit geringsten Zügen zwischen den Walzgerüsten, geeignet auch zur Reduktion hochfester Legierungen ohne Zwischenglühen

Durch die Verbindung aus bewährter Walztechnik und innovativen Neuentwicklungen wird das eigenständige Profil von Bühler Redex deutlich wahrnehmbar geschärft.

Erschienen in Ausgabe: 07/2015