CeramTec: Ziehwerkzeuge und -walzen Mit Keramik Draht ziehen

Redakteur: Konrad Mücke

Drähte unterschiedlicher Durchmesser zieht man aus einem gewalzten Draht mit zunächst 8 mm Durchmesser. Dieser wird durch einen Ziehstein aus Rohdiamant auf einen kleineren Durchmesser gezogen. In mehreren Schritten ziehen Keramikwerkzeuge auf den geforderten Durchmesser.

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Widerstehen lange Zeit hohen Beanspruchungen: Ziehwalzen und -werkzeuge bestehen vorteilhaft aus technischer Keramik, wie Zirkon- und Aluminiumoxid, oder als wirtschaftlichere Variante aus einem Verbund aus Stahlkomponenten, die mit Keramik belegt werden.
Widerstehen lange Zeit hohen Beanspruchungen: Ziehwalzen und -werkzeuge bestehen vorteilhaft aus technischer Keramik, wie Zirkon- und Aluminiumoxid, oder als wirtschaftlichere Variante aus einem Verbund aus Stahlkomponenten, die mit Keramik belegt werden.
(Bild: CeramTec)

Beim Führen des Drahts um Walzen und Konen entstehen extrem hohe Zugkräfte. Sie formen den Draht, beanspruchen dabei aber erheblich die Werkzeuge. Technische Keramiken, wie Zirkon- und Aluminiumoxid, eignen sich hervorragend für die Ziehwerkzeuge, da sie mechanisch fest sowie thermisch und chemisch besonders beständig sind. Somit erzeugen sie bei langen Standzeiten Drähte mit exakten Durchmessern und hoher Oberflächengüte.

Auf Drahtwerkstoff abgestimmt

Zirkonoxid, meist in typischer dunkelgelber Farbe, wird grundsätzlich beim Ziehen von Nichteisen-, Bunt- und Edelmetallen eingesetzt. Zu den daraus hergestellten Bauteilen in Ziehmaschinen gehören beispielsweise Kappen, Kegel und Führungselemente.

Zudem wird der Werkstoff beim Rohrkalibrieren nach dem Schweissen eingesetzt.

Das weisse Aluminiumoxid ist härter als Zirkon­oxid. Man nutzt es beim Herstellen von Drähten sehr kleiner Durchmesser sowie für Drähte aus speziellen Werkstoffen, zum Beispiel Nickel, Wolfram und hochlegierten Stahl. «Die Ziehwalzen und Ziehkonen werden genau auf die Ansprüche des zu produzierenden Drahts abgestimmt. Wir definieren dabei die exakte Korngrösse für die verwendeten Keramikwerkstoffe», sagt Rainer Scherzinger, Sales Manager Machinery bei CeramTec. Er ergänzt: «Mit unserem eigens entwickelten Prüfgerät analysieren wir auch wissenschaftlich die Wechselwirkung zwischen Oberfläche und Werkstoff der Ziehwerkzeuge, der Drahtwerkstoffe und -beschichtungen sowie der Schmierstoffe. Die Ergebnisse fliessen direkt in die Produktentwicklung ein.» Diese abgestimmten Keramikwerkstoffe tragen wesentlich dazu bei, dass die Ziehwerkzeuge (Walzen, Konen, Umformringe) eine sehr lange Standzeit erreichen und die generierten Drähte über ihre gesamte Länge eine hohe Oberflächengüte bei gleichbleibenden Durchmessern haben.

Ziehwalzen aus Keramik oder Verbundwerkstoff

Die Oberfläche der Umformringe wird je nach Spezifikationen mit Diamantwerkzeugen zunächst geschliffen. Nach der Montage in der Maschine werden sie mit Diamant poliert. So erhält die Oberfläche ein sogenanntes Kopfsteinpflaster-Muster. Dieses vergrössert signifikant die Kontaktfläche und sorgt unter anderem für ein konstantes Drehmoment. Damit läuft der Draht reibungslos über die einzelnen Umformschritte. Er erhält einen konstanten Durchmesser und ist gegen Beschädigung seiner Oberfläche oder Bruch geschützt. Bei gegebenenfalls eingesetztem Schmiermittel sorgt die spezielle Oberflächenstruktur der Umformringe dafür, dass der Schmierstoff gleichmässig haftet. Ziehwerkzeuge bestehen entweder vollständig aus Keramik oder aus einem Keramik-Stahl-Verbund. Bei Letzterem ist nur der von Verschleiss beanspruchte Bereich, über den die zu ziehenden Drähte laufen, mit Keramik versehen. Diese Verbunde sind besonders wirtschaftlich und werden deshalb bei grösseren Ziehwerkzeugen bevorzugt.

Auch Hilfswerkzeuge, wie Leitrollen und Führungselemente, Einlauf- und Leitdüsen, Ösen und Platten, bestehen häufig aus Zirkonoxid- und Siliziumnitridkeramik oder aus Keramik-Stahl-Verbunden. Üblich werden Drähte auf unterschiedlichen Ziehmaschinen in mehreren Schritten geformt. Grobzugmaschinen erzeugen Drähte bis etwa 4,5 mm, Feinstziehanlagen dünnste Drähte mit nur 0,025 mm Durchmesser. - kmu - SMM

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