EoW May 2011

technischer artikel

der Bruchfläche gemessen, während Golddraht mit Durchmessern zwischen 20 und 50μm gezogen wurde. Bild 4 zeigt die Häufigkeit des Drahtbruchs bei unterschiedlichen Di/Do-Werten. Dieses Bild lässt darauf schließen, daß die Gefahr eines Drahtbruchs besteht, wenn Di/ Do 0,3 entspricht oder wenn dieser Wert überschritten wird, und daß sich die höchste Häufigkeit eines Drahtbruchs ergibt wenn Di/Do zirka 0,7 entspricht. 3.2 Wirkung von Fremdpartikeln In manchen Fällen ist Fremdmaterial auf der Drahtoberfläche während des Ziehverfahrens vorhanden, oder Fremdmaterial könnte im Ziehstein durch das Schmiermittel eintreten. Dieses Fremdmaterial bildet sich hauptsächlich durch Erosion des Drahts oder der Ausrüstung, oder könnte aus dem in der Luft schwebenden Staub entstehen. Abhängig von der Form und Härte des Fremdmaterials könnte ein Drahtbruch entstehen, wie in Bild 5 dargestellt. Als ein Beispiel zeigt Bild 6 Abbildungen vom Rasterelektronenmikroskop (REM) sowie EDS-Fotos eines Drahts nach dem Ziehen mit Fremdmaterial an der Drahtoberfläche. Das Drahtmaterial ist austenitischer Edelstahl. Die Analyse mit EDS zeigte, daß das Fremdmaterial aus Eisenkarbid besteht, das eine geringe Ni-Komponente einschließt. Die Größe war 0,53x0,27mm, und Di/ Do entsprach zirka 0,2. Es wird vermutet, daß der Draht wegen des niedrigen Di/ Do-Werts nicht gebrochen ist. Bild 7 zeigt die Ergebnisse, die durch die FEM-Analyse erfaßt wurden, bezüglich des Ziehens eines Drahts mit einem Fremdmaterial in der Nähe der Drahtoberfläche.

Mechanische Konstanten für Gold Young-Modul

80GPa

Poisson-Verhältnis Verfestigungskurve

0.44

σ=475ε 0.07

Materialbedingung für Einschluss Material

O

3 , SUS304

A1

2

Young-Modul

300, 194GPa

Poisson-Verhältnis

0.23, 0.30

Streckgrenze

4.3, 0.205GPa α =7º, R/P=10%

Ziehstein-Halbwinkel, Reduzierung

Reibungsfaktor

0.05μm

▲ ▲ Tabelle 1 : Bedingung der Werkstoffe und des Ziehverfahrens für FEM

A) Der Fall eines großen oder

harten Einschlusses

B) Der Fall eines kleinen oder weichen Einschlusses

▲ ▲ Bild 5 : Schema des durch Fremdmaterial verursachten Drahtbruchs

Das hohe Wahrscheinlichkeit besteht, daß der Draht brechen wird. des Sicherheitsfaktors wird angenommen, daß die Gefahr besteht, daß der Draht bricht, wenn Di/Do 0,4 überschreitet. Die Einschlussgrößen wurden an bedeutet, daß eine Unter Berücksichtigung

restlichen aus Fremdmaterial bestanden, das sich durch den Abrieb von Ziehsteinen und Ausrüstungen bildete. Da angenommen wurde, daß Einschlüsse von Aluminiumoxid und Fremdmaterial im Draht bestehen, wurde eine FEM-Analyse des Drahtziehens durchgeführt. Das Verhältnis zwischen Einschlussgröße und Drahtdurchmesser, Di/Do, wurde, variierend zwischen 0,3 und 0,7 festgelegt. die Ziehbedingung für die FEM-Analyse sind in der der Tabelle 1 dargestellt. Die Veränderungen der Ziehspannung in der Innenseite des Ziehsteins wurden durch eine FEM-Analyse mit Einsatz von Draht mit verschiedenen Einschlussgrößen untersucht. Die Ergebnisse sind in Bild 3 dargestellt. Es wurde herausgefunden, daß sich die Ziehspannung schnell aufwärts bewegt, wenn ein Einschluss durch den Ziehstein läuft. Es ist ersichtlich, dass, je höher das Verhältnis zwischen Einschlussgröße und Drahtdurchmesser - Di/Do - ist, desto mehr die Ziehspannung steigt. Im Falle von Draht mit einem Einschluss, bei dem das Verhältnis Di/Do 0,7 entspricht, erreicht die Ziehspannung die Drahtfestigkeit. Die Materialkonstanten und

▼ ▼ Bild 6 : SEM-Bild und Kontrastanalyse des Drahts mit Fremdmaterial

A) SEM-Bild des gezogenen Drahts

B) Fe-Gehalt

C) Ni-Gehalt

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EuroWire – Mai 2011