DE19917563A1 - Drahtziehstein - Google Patents

Abstract

Als Material für Drahtziehsteine zur Herstellung von Drähten aus harten Stoffen werden teure Diamanteinkristalle oder Kristalle aus kubanischem Bornitrid cBN und auch keramische Körper aus gesintertem bzw. katalytisch gebundenem Diamant oder cBN benutzt. Diese sind teilweise sehr teuer und zeigen auch negative Eigenschaften, wie anisotrope Abrasion. DOLLAR A Eine Verbesserung der Eigenschaften von Drahtziehsteinen läßt sich erreichen, indem man einen polykristallienen, keramischen Körper aus Diamant oder cBN benutzt, der bindemittelfrei ist und bei dem die Korngrenzen der Kirstallkörner vorzugsweise oder annähernd parallel in der Ziehrichtung des Drahtes angeordnet sind (mit dem Flächenormalenvektor der Korngrenze, vorzugsweise senkrecht oder annährend senkrecht zur Achse der Bohrung des Ziehsteines). Die Korngrenzenanordnung in solchen säulen- oder fasertexturierten Materialien führt zu einem geringen Verschleiß und besserer Oberflächenqualität des gezogenen Drahtes. Der Verschleiß erfolgt isotrop oder annähernd isotrop, womit sich die Rundheit des gezogenen Drahtes verbessert. Durch die größere Wärmeleitfähigkeit des bindemittelfreien Keramikmaterials und die größere Abrasionsfestigkeit lassen sich Ziehgeschwindigkeit und Standzeit des Ziehsteins erhöhen. DOLLAR A Drahtziehsteine der beschriebenen Bauweise kommen vorzugsweise bei der Drahtherstellung von sehr harten Materialien und bei der Herstellung von Drähten mit besonderer Oberflächengüte zum Einsatz.

Description

Drahtziehsteine üblicher Bauart für das Ziehen von Drähten aus harten Metallen bestehen aus einkristallinen, natürlichen oder künstlichen Diamanten oder künstlich hergestellten Kristallen von kubischem Bornitrid (cBN). Auch wird katalytisch verfestigtes Pulver aus Diamant (sogen. PKD- Material = "polykristalliner Diamant") oder cBN zu solchen Werkzeugen verarbeitet. Die eigentliche konische Ziehdüse wird in dieses Material gebohrt und poliert. Der Ziehstein ist zusätzlich in eine Fassung eingefügt, die ein Zerspringen beim Gebrauch verhindert.

Beim Drahtziehen wird das drahtförmig vorgeformte Ausgangsmaterial durch die konische Öffnung des Ziehsteines gezogen. Beim Hindurchziehen verringert der Draht seinen Außendurchmesser durch plastische Verformung. Dabei kommt es zu einem Abtrag des Ziehsteinmaterials und zu einer Aufrauhung der Werkzeugoberfläche. Besonders bei Ziehsteinen aus polykristallinem Material ist ein Abtrag an statistisch orientierten Korngrenzen merklich stärker als in Einkristallen. Die angreifenden Kräfte sind größer, wenn die bereits leicht vertiefte und abgetragenen Korngrenze quer zur Ziehrichtung orientiert ist und bewirken einen schnelleren Verschleiß und damit auch eine schlechtere Oberflächenqualität des gezogenen Drahtes. Auch besitzt polykristallines Material mit katalytischem Bindemittel eine geringere Wärmeleitfähigkeit als Einkristalle, was zu einer schlechteren Abfuhr von Verformungswärme aus dem Werkzeug führt und damit die Parameter des Ziehprozesses beeinflußt.

Einkristalline Ziehsteine besitzen demgegenüber bessere Verschleißeigenschaften und erzeugen eine bessere Oberflächenqualität des Drahtes, jedoch bei wesentlich höherem Preis.

Eine Verbesserung der Eigenschaften von polykristallinem Material läßt sich erreichen, indem man einen polykristallinen, keramischen Körper aus Diamant oder cBN benutzt, der bindemittelfrei ist und bei dem die Korngrenzen der Kristallkörner vorzugsweise oder annähernd parallel in der Ziehrichtung des Drahtes angeordnet sind (mit dem Flächennormalenvektor der Korngrenze vorzugsweise senkrecht oder annähernd senkrecht zur Achse der Bohrung des Ziehsteines). Solche keramischen Körper mit einer sogenannten Säulentextur oder Faserfextur der Korngeometrie und ohne Bindemittel haben die Vorteile, daß ihre Wärmeleitfähigkeit so groß wie die von guten Einkristallen aus Diamant oder cBN sein kann, und daß die Korngrenzenanordnung zu einem geringeren Verschleiß und besserer Oberflächenqualität des gezogenen Drahtes führt. Die Härte des keramischen Materials kann die von bindemittelhaltigem Material übertreffen. Ein weiterer Vorteil gegenüber Einkristallen besteht darin, daß der Verschleiß isotrop oder annähernd isotrop erfolgt. Eine Bohrung in solchem keramischem Material wird daher durch Abrieb gleichmäßig in alle Richtungen größer, während bei einem Diamanteinkristall die sehr stark anisotrope Härte dazu führt, daß eine ursprünglich kreisrunde Bohrung einen ovalen oder mehrfach ovalen Querschnitt bekommt und enge Geometrietoleranzen des Drahtes bezüglich der Rundheit nicht mehr gewährleistet werden können.

Derartige keramische Körper aus polykristallinem Diamant können kostengünstig durch CVD- Verfahren (chemical vapour deposition = chemische Dampfabscheidung) hergestellt werden. Ihre Verarbeitung ist mit konventionellen Methoden möglich.

In einem einfachen Ausführungsbeispiel enthält ein Ziehstein anstelle eines einkristallinen Diamanten mit der Ziehbohrung ein CVD-Diamantkeramik-Teil, in das die Bohrung eingebracht ist. Außer CVD-Diamant sind dafür auch andere harte, keramische Stoffe denkbar, wie cBN oder z. B. Si₃N₄ u. a., die durch CVD herstellbar sind. Die Achse der Bohrung in derartige Ziehsteine ist günstigerweise parallel zur Achse der säulenähnlichen Körner des Materials angeordnet.

Claims (3)

1. Drahtziehstein aus harten, keramischen Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß dieses polykristalline, keramische Material eine Säulentextur oder Faserfextur mit einer vorzugsweise oder näherungsweise parallelen Anordnung der Längsachsen der Kristallkörner zeigt.

2. Drahtziehstein aus harten, keramischen Werkstoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Ziehbohrung parallel oder annähernd parallel zur Texturhauptachse der säulen- oder faserförmigen Materialkörner angeordnet ist.

3. Drahtziehstein nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Ziehbohrung in ein Teil aus CVD-Diamantkeramik oder CVD- cBN-Keramik oder einen anderen durch CVD hergestellten Hartstoff eingebracht ist.