Hochtemperatur-Wolfram-Molybdän-Matrizen behalten ihre Härte bei 800 °C für die Verarbeitung von Superlegierungsdrähten

Superlegierungsdrähte – Inconel, Hastelloy und die verschiedenen Nickel-Chrom-Formulierungen, die in Komponenten von Strahltriebwerken und Dichtungen in Chemieanlagen verwendet werden – stellen eine Herausforderung beim Ziehen dar, die herkömmliche Hartmetallmatrizen nicht bewältigen können. Das Material verfestigt sich aggressiv und die Reibung an der Matrizenschnittstelle erzeugt örtlich Temperaturen, die routinemäßig 700 °C überschreiten. Wolframcarbid-Matrizen beginnen trotz ihrer Raumtemperaturhärte über 500 °C zu erweichen, da die Kobalt-Binderphase ihren Halt auf den Carbidkörnern verliert. Das Ergebnis: schneller Werkzeugverschleiß, ovaler Draht und häufige Größenabweichungen, die zu Produktionsstopps führen.

Ein Spezialstanzenhersteller in Österreich hat eine eingeführt Eine Reihe von Wolfram-Molybdän-Drahtziehwerkzeugen, die diese thermische Einschränkung direkt beheben. Die Legierung – 75 Gew.-% Wolfram und 25 Gew.-% Molybdän, mit Spurenzusätzen von Lanthanoxid zur Kornstabilisierung – behält eine Vickers-Härte von 1.800 HV bei 800 °C, verglichen mit Standard-Wolframcarbid, das bei derselben Temperatur auf unter 1.000 HV sinkt. Unabhängige Tests in einem deutschen Superlegierungswerk ergaben, dass die Wolfram-Molybdän-Matrizen 320 Tonnen Inconel 625-Draht lieferten, bevor die Verschleißgrenze erreicht wurde, während gleichwertige Hartmetall-Matrizen bei 95 Tonnen versagten. Das bedeutet eine 3,4-fache Verlängerung der Werkzeuglebensdauer mit entsprechender Reduzierung der Ausfallzeiten und Nachpolierkosten.

Dazu trägt auch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Materials bei. Wolframmolybdän leitet Reibungswärme effizienter ab als Hartmetall, hält das Matrizenlager kühler und verringert das Risiko von Drahtoberflächenfehlern durch lokale Überhitzung. Ein Zulieferer von Triebwerkskomponenten im Vereinigten Königreich berichtete, dass die Wolfram-Molybdän-Matrizen die Drahtbruchrate von 3,2 Brüchen pro Tonne auf unter 0,5 Brüche pro Tonne senkten – ein direktes Ergebnis einer gleichmäßigeren Temperaturkontrolle am Reduktionskegel.

Im Vergleich zu Ziehsteinen aus verzinktem Draht , die typischerweise aus Standardkarbid mit polierter Oberfläche bestehen, ist der Leistungsunterschied noch deutlicher. Diese Matrizen eignen sich für weiche, kohlenstoffarme Stahldrähte mit Zinkbeschichtung, ihnen fehlt jedoch die thermische Stabilität für hochfeste Legierungen. Ein Drahtwerk, das versuchte, verzinkte Matrizen zum Ziehen von Edelstahl zu verwenden, berichtete von einer Matrizenlebensdauer von weniger als 40 Tonnen – ein Bruchteil dessen, was die Wolfram-Molybdän-Matrizen liefern. Seitdem hat das Werk seinen Werkzeugbestand getrennt und die Wolfram-Molybdän-Matrizen ausschließlich für seine Hochtemperaturlegierungslinien reserviert.

Mit Blick auf die Zukunft experimentiert derselbe Hersteller mit einem Nano-Drahtziehmatrizen- Konzept, bei dem die Oberfläche der Matrize mit einer nanokristallinen Diamantbeschichtung behandelt wird, die durch chemische Gasphasenabscheidung aufgebracht wird. Frühe Prototypen weisen bei Raumtemperatur eine Härte von über 3.000 HV auf, die Stabilität der Beschichtung bei 800 °C wird jedoch noch evaluiert. Das Wolfram-Molybdän-Substrat bietet mit seiner Hochtemperaturzähigkeit eine ideale Basis für solche Beschichtungen – eine Kombination, die die Chip-Lebensdauer auf ein neues Niveau heben könnte.

Für den Drahtverarbeiter aus Superlegierungen ist der Kostenaufschlag für Wolfram-Molybdän-Matrizen – etwa das 2,5-fache von Hartmetall – schnell durch die längere Lebensdauer gerechtfertigt. Ein Produktionsleiter brachte es auf den Punkt: „Früher haben wir die Matrizen jede Woche gewechselt. Jetzt wechseln wir sie einmal im Monat. Das bedeutet vier Wochen ununterbrochenes Zeichnen, was bedeutet, dass wir tatsächlich Produkte versenden, anstatt ständig Werkzeuge zu reparieren.“ Beim Ziehen hochwertiger Drähte ist Zuverlässigkeit bei extremen Temperaturen nicht verhandelbar – sie ist das gesamte Geschäftsmodell.