Die Bedeutung von Emulsionen für Aluminium-Ziehverfahren – Teil 1

Aluminiumdrahtziehverfahren

Bezüglich des Drahtziehverfahrens gibt es immer höhere Anforderungen, um effizienter zu sein und eine schnellere, zuverlässigere, Null-Fehler-Produktion zu ermöglichen. Somit möchte man den Anforderungen des aktuellen Wirtschaftsklimas gerecht werden.

In Bezug auf Kosten und Wichtung, ist in der Industrie zu sehen, dass Aluminium-Leiter den Prozentsatz der Gesamtproduktion erhöhen; in der Tat ist in den letzten zehn Jahren die Aluminium- Overhead- Leiter- Produktion um über 300% gestiegen. Jedoch ist sie  in ihrem Herstellungsverfahren speziell.  Die Art und Weise, wie der Aluminium- oder Legierungsdraht gezogen wird, ist ein veraltetes Herstellungsverfahren und hat nicht von der erhöhten Leistung und den positiven Entwicklungen in der Ziehschmierstofftechnologie profitiert.

Diese Arbeit befasst sich mit der Frage, wie ein werksseitiger Aluminiumdraht seine Produktionsleistung erhöhen kann.

In der gegenwärtigen Situation wird die Mehrheit des Aluminiumstabes und des Drahtes  unter Verwendung von reinen Ölen gezogen. Höchstwahrscheinlich werden über 90% der weltweiten Aluminium- und Aluminiumlegierungen mit nichtwassermischbaren Ölen gezogen.

Nichtwassermischbare Öle

Nichtwassermischbare Öle für das Aluminiumstabziehen können im Viskositätsbereich der kinematischen Viskosität (Kv40c) 100 bis 500 Centistokes nach der Methode ASTM D445 liegen. Die tatsächliche Viskosität kann vom Schmierstofflieferanten und der Formulierung abhängig sein. Niedrigviskose Öle werden typischerweise für mittlere und feine Drahtgrößen verwendet, bei denen das Ziehöl eine kinematische Viskosität (Kv40c) von 30 bis 100 Centistokes aufweist.

Für die meisten nichtwassermischbaren Ölformulierungen für Aluminiumdraht- Ziehschmierstoffe werden  Einzel- oder Kombinationen aus Grundölen mit den Eigenschaften – niedriger Schwefelgehalt und hohe Oxidationsbeständigkeit – verwendet. Die Grundöle sind Wertschöpfungen mit Leistungszusätzen für Schmierfähigkeit, EP und Antioxidans. Die Wahl der Rohstoff-Additive wird vom Entwicklungschemiker beschlossen – und es gibt tausende Hochleistungsadditive, die für die jeweilige Verwendung  beurteilt und ggf. berücksichtigt werden müssen.

Wenn ein nichtwassermischbares Aluminium- Ziehöl zur Herstellung von Stangen und Draht verwendet wird, wurde dies zur Schmierung als auch zur Kühlung des gezogenen Produkts entwickelt – Schmierung des Drahts  / Oberfläche und Draht / der Capstan Oberfläche. Durch das Öl wird die beim Ziehprozess entstehende Wärme beseitigt und abgeführt.

Die Abbildung zeigt die typischen Eigenschaften eines Ziehschmierstoffs: Schmieren, Kühlen, Vermeidung  von Verschleiß an Matrizen und Capstanen, Schutz des gezogenen Metalls, Schutz der Maschine, gute Drahtoberflächenveredelung, Schaumkontrolle,  Sauberkeit der Maschine, Reduzierung der Kosten, Reduzierung des Energieverbrauches

Das Aluminium-Ziehöl kann jedoch im Laufe der Zeit durch Aluminiumoxide und Feinstoffe aus dem Ziehverfahren verunreinigt werden.Es kann auch durch Feuchtigkeit und Wasser von Leckagen verunreinigt werden. Die Feinstoffe können abrasiv zu den Matrizen und Capstan Oberflächen sein und daher ihre Lebensdauer reduzieren. Dies kann auch die Drahtoberflächenveredelung des gezogenen Drahtes aufgrund von schlechten Formen beeinflussen und zu hohen Kosten führen. Zusätzlich können die in dem Ziehöl vorhandenen Feinstoffe mit dem Schmiermittel reagieren und so die Bildung von Aluminiumseifen bewirken und die Farbe des Ziehöls verdunkeln. Bei starker Verunreinigung kann das Ziehöl thixotrope Eigenschaften aufweisen.

Die Abbildung zeigt ein mit Aluminium-Seifen und Feinstoffen verunreinigtes Ziehöl.

Die Betriebstemperatur- und Temperaturregelung von Aluminium- Leichtmetall- Ziehschmierstoffen hat auch einen direkten Einfluss auf die Ziehleistung, bei der übermäßige Aluminiumseifen gebildet werden können, die wiederum die Viskosität beeinflussen können und dadurch die Eigenschaften verändern, die das Ziehöl schmieren und abkühlen sollen.

Schmiermittelviskositätserhöhung oder -verdickung kann durch drei Hauptursachen begründet sein:
  1. Reagieren  Aluminium- Feinstoffe im System mit dem Schmiermittel und erfolgt eine Bildung von Aluminium-Seifen, wird diese Reaktion durch die Temperatur katalysiert. Daher gilt: je höher die Zieh-Öl-Temperatur ist, umso höher wird die Reaktionsgeschwindigkeit.
  2. Kontamination findet durch fein verteilte Aluminiumpartikel statt. Große Partikel können sich durch Filtration absetzen und leicht entfernt werden und haben daher wenig Einfluss auf die Viskosität des Schmiermittels. Kleine, fein verteilte Partikel, bleiben in kolloidaler Suspension und haben fast immer eine thixotrope Wirkung, wodurch die Viskosität erhöht und die Schmierung reduziert wird.
  3. Schmiermitteloxidation ist eine Reaktion des Schmiermittels oder der speziellen Komponenten des Schmiermittels mit dem Luftsauerstoff. Die Temperatur kann auch diese Reaktion beschleunigen, insbesondere wenn die Öltemperaturen 50 Grad Celsius übersteigen.

Auswirkungen der Wasserverunreinigung

Die Auswirkungen der Wasserverunreinigung auf das Ziehöl können sowohl schwerwiegend als auch kostspielig sein. Feuchtigkeit kann zu schweren Schmierproblemen in der Ziehdüse führen und somit Riefenbildung oder stark markierte Drähte entstehen.

Die Abbildung zeigt einen Draht, der durch die Verunreinigung eines Ziehöls mit Wassertropfen in der Düse beschädigt wurde.

Fortsetzung folgt…

Stuart Duff

Von unserem Experten Stuart Duff

Stuart arbeitet seit 1985 bei Q8Oils und hat sich auf das komplette Metallbearbeitungssegment spezialisiert.

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