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DRAHT
4/2011 September
 
 
 Vorgeformte Drähte, unmittelbar vor dem Verseilpunkt.<br>
Vorgeformte Drähte, unmittelbar vor dem Verseilpunkt.
Bilder: Witels-Albert
 Gerät der Serie VR für die plastische Vorbiegung von Drähten wie auch von Litzen.<br>
Gerät der Serie VR für die plastische Vorbiegung von Drähten wie auch von Litzen.
 Mannshoher Nachformapparat für Drahtseile mit 120 mm Durchmesser.<br>
Mannshoher Nachformapparat für Drahtseile mit 120 mm Durchmesser.
 Richtapparate der Serie RS für den Einsatz auf Ziehmaschinen.<br>
Richtapparate der Serie RS für den Einsatz auf Ziehmaschinen.
 Umwandlung elastischer Spannungen in plastische Verformungen durch ein Nachformgerät der Serie SR.<br>
Umwandlung elastischer Spannungen in plastische Verformungen durch ein Nachformgerät der Serie SR.
VERLITZEN UND VERSEILEN

Ziehen, Vor- und Nachformen

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Verseilen ist nach DIN 8593 das Fügen durch Umformen drahtförmiger Körper. Hierzu zählen Drähte, Litze und Seile, die sich in Längsrichtung in Form einer Helix oder einer Kurve mit konstanter Steigung winden. Bei einfacher Verseilung werden Drähte unter einem spezifischen Winkel zu einer Litze geschlagen. Eine sich anschließende weitere Verseilung der Litzen um eine Einlage läßt ein Seil entstehen.

Der Anwendungsbereich von Litzen und Seilen erstreckt sich über den Einsatz als Maschinenelement, beispielsweise in Hebemaschinen, bis hin zum Bestandteil hoch belastbarer Bauten wie Hängebrücken und Fahrzeugreifen. Gemäß Maschinenrichtlinie 2006/42/EG sind Seile für Hebezwecke als Teil von Hebezeugen oder Lastaufnahme-Mitteln Maschinen, die grundlegende Sicherheits- und Gesundheitsschutz-Anforderungen zu erfüllen und ein Konformitätsbewertungs-Verfahren gemäß Artikel 12 der Maschinenrichtlinie zu durchlaufen haben. In diesem Zusammenhang ergibt sich für ein Seil ein mannigfaltiges Anforderungsprofil.
So ist die Maschine Seil im Hinblick auf die Festigkeit und die Ermüdungs- und Alterungserscheinungen zu gestalten, zu fertigen und vor dem Inverkehrbringen zu prüfen. In diesem Zusammenhang ist offensichtlich, dass der Auswahl der Werkstoffe und der Auswahl und Gestaltung der an der Fertigung beteiligten Verfahren hohe Bedeutung zukommt, da sich damit einerseits die Erfüllung oder Nichterfüllung des Anforderungsprofils und andererseits auch die positive Einstellung ökonomischer Aspekte verbindet.
Wird eine angepasste Werkstoffauswahl vorausgesetzt, beeinflussen Teilprozesse wie Richten sowie Vor- und Nachformen die Werkstücke Draht, Litze und Seil signifikant durch die zum Einsatz kommenden Werkzeuge wie Richtapparate, Vor- und Nachformgeräte.


Wirkprinzip des Seildraht-Ziehen

Die Umformung durch Ziehen auf Ziehmaschinen basiert auf dem Wirkprinzip des Keils. Die für die Umformung erforderliche Querkraft wird durch das Aufprägen der äußeren Ziehkraft erzeugt und greift infolge der Neigung der Ziehhol-Wandung und der Reibung zwischen Prozessmaterial- und Ziehhol-Oberfläche unter einem spezifischen Winkel zur Normalrichtung an der Berührungsfläche Prozessmaterial/Ziehhol an. Auf Grund der Keilübersetzung, die sich aus dem Zieh- und dem Reibungswinkel ergibt, beträgt die Normalkraft das vier- bis siebenfache der Ziehkraft. Danach erfolgt die Umformung beim Ziehen überwiegend durch die über die Normalkraft im Werkstoff hervorgerufenen radialen und tangentialen Druckspannungen und weniger durch die von der Ziehkraft erzeugten axialen Zugspannungen. Prozessbedingt entstehen im Draht unvermeidlich Längs-Eigenspannungen. Im Kern ergeben sich in der Regel Zug-Eigenspannungen wohingegen die Randschicht Druck-Eigenspannungen aufweist. Dies führt zu einer Verringerung der Dauerfestigkeit des Drahts. Kommen zwischen den Ziehblöcken Richtapparate zur Anwendung, bewirken die elastisch-plastischen Wechselverformungen eine Umverteilung der inneren Spannungen, womit sich eine Erhöhung der Dauerfestigkeit der Seildrähte verbindet. Damit kann das Arbeitsvermögen von Seilen um bis zu 40 % erhöht werden.


Plastizität von Drähten und Litzen

Die schraubenlinien-förmige Verformung der Werkstücke im Verseilprozess besitzt einen elastischen und einen plastischen Anteil. Durch angepasste Gestaltung der plastischen Verformung der Werkstücke kann ein Verseilprozess gestaltet werden, der Produkte entstehen lässt, deren einzelne Litzen beziehungsweise Drähte nur noch ein sehr eingeschränktes Vermögen aufweisen, den jeweiligen Produktverband durch Rückfederung zu verlassen. Hohe Bedeutung kommt hierbei den Teilprozessen Vorformen und Nachformen zu.
Beim Vorformen wird das Trulay-Verfahren genutzt, das jedes einzelne Werkstück des Produkts unmittelbar vor der Verseilung und dem Verseilpunkt in einer Biegeebene plastisch vorbiegt. Die Vorbiegung erfolgt unter Berücksichtigung der erforderlichen Werkstückgeometrie bzw. den geometrischen Kenngrößen der vor dem Verseilpunkt zu erzeugenden Helix beziehungsweise Schraubenlinie, die sich bei gleichzeitiger Verwindung des vorgebogenen Werkstücks einstellt. Für das Vorformen mehrerer Werkstücke auf einer Verseilmaschine wird ein Vorformgerät genutzt. Die Geräte-Kenngrößen Rollendurchmesser und Rollenanstellung sowie der Bereich, in dem die Rollenteilung respektive der Rollenabstand einstellbar ist, haben signifikanten Einfluss auf die plastische Verformung der Werkstücke und damit auf den Herstellungsdrall des Produkts, der als Maß für das Vermögen der Werkstücke zur Rückfederung gilt.
An den Teilprozess Vorformen schließt sich das Nachformen an. Die Kombination von Recken und Richten des verseilten Produktes steht primär für die Überlagerung von Zug- und Biegespannungen sowie sekundär für die Überlagerung von Druck- und Torsionsspannungen. Die Beanspruchungen des Nachformens, auch als Pawo-Verfahren bezeichnet, beeinflussen den Spannungszustand in den einzelnen Werkstücken des Produkts. Vorhandene elastische Spannungen werden in plastische Verformungen umgewandelt. Ein Nachformgerät besteht aus mehreren Apparaten die in jeweils zwei und zueinander um 90 ° versetzten Ebenen angeordnet sind. Gebräuchlich sind Nachformgeräte die aus insgesamt vier einzelnen Nachformapparaten aufgebaut sind. Wie bei den Vorformgeräten beeinflussen der Rollendurchmesser, die Rollenanstellung und die Rollenteilung das Maß der plastischen Verformung. Ein erfolgreicher Vor- und Nachformprozess erzeugt ein Fertigprodukt, dessen einzelne Werkstücke eine ausgeprägte bleibende Helix aufweisen.



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