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Ziehsteine für das Verlitzen und Kompaktieren

Kabelproduzenten haben mehr Optionen als je zuvor, den optimalen Ziehstein zum Verlitzen, Bündeln und Kompaktieren für ihre spezifische Anwendung zu wählen. Der Nano Diamant beschichtete Ziehstein (NDCD) ist die neueste Option. Das Verständnis der Anforderungen ist wichtig für die richtige Wahl.

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Fort Wayne Wire Die (FWWD) hat die Nano Diamant beschichteten Ziehsteine (NDCD) für Verlitzen, Bündeln und Kompaktieren von Kabel mit dem größten Durchmesser­bereich  in der Industrie: 0,8 mm bis 100 mm Durchmesser (siehe Bild 1). NDCD Ziehsteine sind Wolframcarbid Steine, die beschichtet sind mit einer 30 µm dicken Schicht von nanokristallinen Diamantpartikeln (siehe Bild 2). Die gesamte innere Fläche ist beschichtet, auch der Eingangsbereich, was ein sehr wichtiger Teil des Ziehsteines zum Bündeln und Verlitzen ist. Die Diamantpartikel in der Beschichtung sind sehr klein – nur 50 nm.  Nachdem der Stein poliert ist, wird die Oberfläche extrem glatt im Vergleich zu Wolframcarbid (WC) oder Polykristallinen Diamant (PKD) Ziehsteinen (siehe Bild 3). Diese hochglänzende Oberfläche mit niedrigem Reibungskoeffi­zient reduziert die Ziehkraft und verbessert die Effizienz der Verlitzmaschine. Dabei wird der Teilchen- und Staubpartikel­abrieb reduziert und eine glattere Oberfläche des Kabels erzeugt. Teilchen und Staub sind speziell beim Ziehen von Aluminium­kabel ein Problem, weil diese Explosionen verursachen können. Das Minimieren dieser Teilchen und des Staubs ist also ein wichtiges Sicherheitsthema.

Eins der wichtigsten Vorteile der NDCD Ziehsteine ist dessen längere Standzeit. Verglichen mit WC ist die Standzeit mindestens das 10-fache, obwohl der Preis nur das 4 bis 5-fache beträgt. Sehr oft ist der Kostenaspekt ein sehr wichtiges Kriterium für die Anwendung von NDCD in Vergleich zu Wolframcarbid. 

Das Minimieren des Ziehsteinverschleißes kann eine immens große Auswirkung auf die Produktionskosten haben, was nicht immer sofort erkennbar ist. Während der Produktion verschleißt der WC Ziehstein mit einer ziemlich konstanten Geschwindigkeit und während dessen wird der Drahtdurchmesser entsprechend größer. So wie der Durchmesser größer wird, werden auch mehr Rohmaterial und Isolationsmaterial verbraucht. Berechnungen zeigen, dass dieses „extra“ Rohmaterial erstaunlicherweise mit sehr hohen Kosten einhergeht.

Obwohl die NDCD Ziehsteine von FWWD ab einem Durchmesser ab 0,8 mm zur Verfügung stehen, zeichnen sie sich am besten bei den größeren Abmessungen aus. Heutzutage ist der maximal mögliche Durchmesser mit PKD Material beschränkt auf 33 mm. PKD Ziehsteine in dieser Abmessung sind exorbitant teuer. Deswegen kann man generell sagen, dass für kleinere Abmessungen PKD das bevorzugte Material ist und für größere Abmessungen NDCD.

NDCD Ziehsteinen können nur einmal eingesetzt werden: sie können nicht aufpoliert, nachgeschliffen oder neu beschichtet werden. Der Ankaufspreis von NDCD Ziehsteinen ist normalerweise geringer als der für PKD Ziehsteine, aber falls der PKD Ziehstein gut behandelt wird, kann dieser mehrfach aufpoliert und beim gleichen Durchmesser eingesetzt werden. Da die Kosten für das Aufpolieren des verschlissenen PKD Steines geringer sind als die Kosten für einen neuen NDCD Ziehstein ist die beste Lösung abhängig von der Anforderung an der Standzeit und der Lebenserwartung des Produktes.  Eine Gesamtbetriebskostenbetrachtung sollte herangezogen werden, um diese Entscheidung zu treffen.

NDCD Ziehsteine kommen zu den schon vorhandenen Produkten in Fort Wayne Wire Die’s Reihe an Ziehsteine für Verlitzen, Bündeln und Kompaktieren hinzu. Jedes Produkt hat seine eigenen, spezifischen Vor- und Nachteile. Es müssen 
viele Faktoren berücksichtigt werden, wenn man die beste Lösung für eine bestimmte Anwendung wählt. Die Auswahl­tabelle für Verlitzsteine (siehe Bild 4) zeigt dies.

Wolframcarbid Ziehsteine (WC) haben den niedrigsten Preis und sind geeignet für kurze Produktionsläufe oder Testläufe. Sie sind weit verbreitet, in kleinen und großen Abmessungen verfügbar und aufpolierbar. Der Nachteil von WC Ziehsteinen ist dessen kurze Standzeit und die Neigung zu allmählichem Verschleiß, also Durchmesservergrößerung während der Produktion. Dies bedeutet, dass diese nicht eingesetzt werden sollten für lange Produktionsläufe oder wenn gute Oberflächenqualität oder stabile Durchmesser bestimmend sind.

Geteilte WC Verlitzziehsteine bestehen aus zwei Hälften, die zusammengeschraubt werden. Sie sind beliebt, weil sie einfach anzubringen sind und bequem ausgetauscht werden können ohne den Draht oder das Kabel durchzutrennen. Die Oberfläche leidet ein wenig, da die Trennnaht eine Markierung auf dem Kabel verursacht. 

Ziehsteinverschleiß
PKD Verlitzsteine haben die höchste Anfangskosten, können aber, wenn man die Gesamtbetriebskosten betrachtet, die wirtschaftlichste Lösung für lange stabile Produktionsläufe und kleinere Durchmesser sein. PKD Ziehsteine sind begrenzt in Durchmesser bis etwa 33 mm, aber es wird schwer, in Vergleich zu NDCD Ziehsteinen den Einsatz über 24 mm kostenmäßig zu verantworten. Sie können aufpoliert werden unter Beibehaltung des Durchmessers und sind in der Lage für längere Zeit engere Toleranzen zu halten im Vergleich zu all den anderen Materialoptionen.

Viele in der Drahtindustrie sind damit vertraut, wie Materialen wie Wolframcarbid und PKD verschleißen. Ziehsteine hergestellt mit diesen Materialen entwickeln einen Ziehring im Ziehkonus, gerade unter dem Anprallpunkt des Drahtes oder verseilten Kabels. Dieser Verschleiß entwickelt sich weiter durch die Kombination von Reibung und Hitze (Abrasion) und wächst allmählich tiefer bis die zylindrische Führung, die den Kabeldurchmesser festlegt, in Mitleidenschaft gezogen wird.

Sowohl PKD als auch WC sind zusammengesetzten Materialen und sind geformt aus einer Kombination von harten Partikeln (Diamant oder Wolframcarbid) und einem weicheren Material wie Kobalt, das als Bindemittel in Wolframcarbid oder als Katalysator bei PKD dient. Verschleißringe entwickeln sich in beiden Materialen ähnlich – ein harter Partikel wird herausgerissen und hinterlässt eine kleine Mulde in der Oberfläche des Steines. Während des Gebrauchs passiert dies am Anprallpunkt viele Male auf µm-Niveau und kreiert hier einen kreisförmigen Verschleißring.

Trotz deren Vergleichbarkeit ist der Verschleiß in einem PKD Ziehstein unterschiedlich von dem in einem WC Ziehstein in einem wesentlichen Aspekt. Obwohl im PKD Ziehstein einen Verschleißring entsteht, bildet sich kein oder kaum Verschleiß in der Führung für sehr lange Zeit, sogar nach Jahren in Produk­tion. Im Laufe der Zeit wird der Verschleißring tiefer wachsen und irgendwann tief genug sein um Kratzer auf den Draht zu hinterlassen. Das ist dann der Zeitpunkt um den PKD Ziehstein auszuwechseln. Meistens kann ein PKD Ziehstein, der aus diesem Grund ausgewechselt wird, nachpoliert werden ohne den Durchmesser zu ändern. Dieser Vorteil des PKD Ziehsteines ist möglich, weil die Führung nicht beschädigt wurde.

NDCD Ziehsteine verschleißen in einer komplett unterschied­lichen Art. Bedingt durch die nanokristallinen Diamantpartikel ist die Oberfläche von NDCD Steine sehr glatt und glänzend, annährend so wie die Oberfläche der Einkristall-Diamanten. Bei NDCD Ziehsteinen entsteht kein deutlicher Ziehring in der Art wie bei WC oder PKD Ziehsteine. Es ist sehr wenig Verschleiß sichtbar, bevor der Stein kaputt geht (siehe Bild 5). Der NDCD Stein versagt durch plötzliche De­laminierung der Diamantoberfläche. Wenn dies geschieht, ist meistens eine Änderung an der Kabeloberfläche sichtbar. NDCD Ziehsteine sind außergewöhnlich widerstandsfähig gegen Abrieb – es findet fast keine Durchmesser- oder Oberflächenänderung statt, bevor der Stein versagt. Die Standzeit ist mindestens 10-mal die von WC Ziehsteine. Es ist bekannt, dass NDCD Ziehsteine eine Standzeit von über 1000 km Kabelproduktion haben bevor sie versagen.

Das einzige Ziehsteinmaterial, das optimal für alle Verlitz- und Kompaktieranwendungen ist, gibt es nicht. Viele Aspekten wie Leistung, Qualität und Gesamtbetriebskosten sollten in Betracht gezogen werden um eine optimale Auswahl zu treffen.  NDCD Ziehsteine, haben schon jetzt unter Beweis gestellt, dass sie eine Option für alle Kabelproduzenten sind und speziell für größere Durchmesser und lange Produktionsläufe berücksichtigt werden sollten.

Zum Unternehmen
Die Fortek GmbH, Kriftel, ist eine 100 % Tochterfirma von Fort Wayne Wire Die Inc. (FWWD), Fort Wayne IN/USA, und zuständig für den Vertrieb und Support des europäischen Marktes. FWWD hat in den verganegnen Jahren immer wieder das Drahtziehen und die Drahtziehindustrie vorangetrieben. Ab der ersten Ziehsteinproduktionsmaschine und dem Herstellungsprozess, entwickelt in den 1930er Jahren, hat FWWD den technischen Fortschritt und die Entwicklung in der Drahtindustrie mit geprägt. Unternehmensvision ist es, als Lieferant für Drahtziehsteine und Präzisionswerkzeuge für die Draht- und KabeIindustrie den Anwednern konsistent hohe Qualität, Sachkenntnis, Leistungsstärke und Effizienz in der Lieferkette anbieten zu können.

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