EuroWire January 2015

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Technischer artikel
Januar 2015 50
Abb. 5 zeigt die Anwendungsmöglichkeiten
der Wasserschmierung im Ziehverfahren
für Rohre aus Al-Kunststoffcompound
mit nanokristallinen Diamanten
beschichteten Ziehsteinen in der Anlage
eines Kunden in der Zhejiang Provinz in
China und das endgültige Aussehen des
Aluminiumprodukts.
Mit einem derartigen Einsatz spart der
Kunde ein große Menge Kosten für
Schmieröl, der Zubehörausrüstungen
für die Thermostatreinigung und weitere
Verfahren, und reduziert dabei wesentlich
die Umweltverschmutzung.
Die somit hergestellten Rohre aus Al-
Kunststoffcompound sind gleichmäßiger
und weisen einen genaueren
Durchmesser sowie eine bessere
Oberflächenbeschaffenheit auf, im
Vergleich zum anderen Produkt, das zuvor
mit Einsatz von Hartmetall-Ziehsteinen
und einem ölbasierten Schmiersystem
hergestellt wurde.
Dasselbe hat sich bei mehreren
Aluminiumdrahtziehanwendungen in
China wiederholt. Mit nanokristallinen
Diamanten beschichtete Ziehsteine
werden von wichtigen Herstellern
in China positiv bewertet, dank des
umweltfreundlichen Elements der
Wasserschmierung.
5 Schlussfolgerung
Nanokristalline Diamantverbundstoff-
Beschichtungen werden auf den
Innenoberflächen der Hartmetall-
(YG6) Ziehsteine mit Einsatz der
HFCVD-Verfahren abgeschieden.
Entsprechend der Ergebnisse der
Analyse der REM- und Raman-
Spektroskopie, enthalten nanokristalline
Diamantbeschichtungen auch einen
nützlichen großen Prozentsatz an
polykristallinen Diamantstrukturen mit
sehr geringen Korngrößen von zirka 50nm
und eine große Anzahl an Korngrenzen.
Diese Beschichtungen bieten eine
sehr gute Abriebfestigkeit, eine hohe
Oberflächenbeschaffenheit und eine
niedrige Reibung mit Aluminium.
Die Anwendung von mit nanokristallinen
Diamanten beschichteten Ziehsteinen in
den Ziehverfahren mit Aluminiumdraht
oder -rohr (Koaxialkabel oder Rohr
aus Aluminium-Kunststoffcompound)
kann nicht nur die Lebensdauer der
Ziehsteine erheblich erhöhen (10 bis
25 Mal jene der Hartmetall-Ziehsteine),
die Umrüstzeiten wesentlich senken
und die Produktivität steigern, sondern
auch eine grundsätzliche Beständigkeit
des Drahtdurchmessers sichern und die
Qualität sowie Oberflächenbeschaffenheit
Trägerbereichen des Ziehsteins zu
vermindern. Zu berücksichtigen ist auch
die Oberflächenbeschaffenheit der
Aluminiumprodukte.
Um eine zufriedenstellende
Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen
sind bei Hartmetall-Ziehsteinen ölbasierte
Schmiermittel erforderlich. Dennoch
bringen ölbasierte Systeme auch eine
Menge Bedenken mit sich. Zum Beispiel
sind die Kosten der Schmiermittel
hoch, teure Zubehörausrüstungen sind
erforderlich und es besteht ein Verbrauch
an Ölressourcen (ölbasierte Schmiermittel
bei Herstellungsverfahren).
Durch ölbasierte Schmiermittel wird
außerdem die Werkstatt verunreinigt
(Smog, chemische Teilchen und Mikroben)
und die Aluminium-Abfälle können
nur sehr schwer recycelt werden. Für
Kunden im Bereich Ziehverfahren stellen
diese zwei Faktoren ein großes Problem
dar, insbesondere das Recyclen von
Aluminium-Abfällen.
Eine Art wasserbasiertes Schmiersystem
kann erfolgreich eingeführt werden,
um das konventionelle ölbasierte
Schmiersystem zu ersetzen, wenn die mit
nanokristallinen Diamanten beschichteten
Ziehsteine für die Herstellung von
Koaxialkabel und Rohre aus Al-
Kunststoffcompound eingesetzt werden.
Das wurde in den letzten Jahren in der
chinesischen Produktion zunehmend
beliebter[5][6].
Der Erfolg ist das direkte Ergebnis
der einzigartigen Struktur vom
sp2-verbundenem Kohlenstoff in
der Schicht der nano-kristallinen
Diamantbeschichtung der beschriebenen
Ziehsteine.
Daraus ergibt sich nicht nur eine sehr
niedrige Reibung an der Schnittstelle
mit Aluminium (und mit einer guten
Selbstschmierung, die mit einigen
graphitähnlichen Strukturen vergleichbar
ist), sondern auch eine bessere
Benetzung mit einer Schmierschicht
in wasserbasierten Schmiermitteln (vs.
der konventionellen polykristallinen
Beschichtung).
Konventionelle Hartmetall-Ziehsteine
werden auch auf die Schwierigkeiten
einer starken Sauerstoffätzung und
einem adhäsivem Verschleiß stoßen
(die adhäsiven Staub bilden usw.), wenn
wasserbasierte Systeme eingesetzt werden.
Im Gegensatz dazu ist das Verfahren völlig
problemlos, wenn die mit nanokristallinen
Diamanten beschichteten Ziehsteine
eingesetzt werden, dank dem hohen
Maß an chemischer Trägheit und der
sehr niedrigen Verschleißrate der
Diamantbeschichtungen.
Aluminiumdrahtziehen vorbereitet, mit
Einsatz der Technik der zuvor genannten
nanokristallinen Diamantenverbundstoff-
Beschichtungen und des darauf
folgenden Schleifens. Entsprechend der
praktischen Ziehtests des Aluminium-
und des emaillierten Aluminiumdrahts,
die an Produktionslinien von Kunden
in China durchgeführt wurden, zeigten
nanokristalline Diamantenverbundstoff-
Beschichtungen sehr gute
Haftungsleistungen, Abriebfestigkeit und
eine sehr niedrige Oberflächenreibung.
Die mit nanokristallinen Diamanten
beschichteten Ziehsteine zeigten eine
Verbesserung der Lebensdauer der
Ziehsteine, um den Faktor von zirka 10 bis
25 erhöht, bei einer Ziehgeschwindigkeit
um 15m/sec. Daher können nicht nur
die Kosten der Ziehsteine selbst gespart
werden, sondern auch die Umrüstzeiten
wesentlich gesenkt (nur 4% gegenüber
10% des vorherigen Verfahrens) und die
Produktivität erheblich erhöht werden.
Da der Reibungskoeffizient zwischen
der Diamantbeschichtung der mit
nanokristallinen Diamanten beschichteten
Ziehsteinen und des Aluminiumleiters so
gering ist (nur zirka 0,09 entsprechend),
kann die Anwendung dieser Ziehsteine
natürlich die Oberflächenbeschaffenheit
der gezogenen Produkte verbessern und
der durch Aluminium verursachte Abrieb
bei den Ziehsteinen vermieden werden.
Die hervorragende Abriebfestigkeit der
nanokristallinen Diamantbeschichtung
der Ziehsteine bietet die Beständigkeit
des Drahtdurchmessers und spart somit
Rohmetallmaterial bis zu 1-2% ein.
Darüber hinaus werden die mit
nanokristallinen Diamanten beschichteten
Ziehsteine beim Hochgeschwindigkeit-
Drahtziehen positiv bewertet und
sind weitgehend anwendbar in den
umweltfreundlichen Drahtziehverfahren
„ohne Beizen“.
4.2 Anwendungsperspektive
der Wasserschmierung bei
Ziehverfahren von Al-Draht und
Koaxialkabel/Rohre aus Al-
Kunststoffcompound anhand der
mit nanokristallinen Diamanten
beschichteten Ziehsteinen
Es besteht ein weiterer dominanter Vorteil
bei den mit nanokristallinen Diamanten
beschichteten Ziehsteinen, der in diesem
Artikel untersucht wurde: der Wechsel der
Schmierungsmethode mit dem besonders
attraktiven, umweltfreundlichen Element,
neben den direkten Kosteneinsparungen.
Bei den meisten Produktionslinien
mit Hartmetall-Ziehsteinen werden
ölbasierte Schmiermittel eingesetzt,
um die Ziehsteine zu kühlen und die
Reibung in den Reduktionszonen und