Het trekken van aluminiumdraad
Binnen het draadtrekken stijgt voortdurend de vraag naar een meer efficiënte, een snellere, een meer betrouwbare en een feilloze productie om te voldoen aan de vereisten van het huidige economische klimaat.
Wat de kosten en het gewicht betreft, wordt in de industrie het aandeel van aluminiumgeleiders steeds groter in de totale productie. De voorbije tien jaar is de productie van aluminiumgeleiders zelfs met meer dan 300 % gestegen. Maar in het productieproces en meer specifiek in de manier waarop de aluminium draad of de draad van gelegeerd staal wordt getrokken, is de productiemethode in het verleden blijven steken en heeft ze niet geprofiteerd van de hogere prestatie en de wijzigingen in de trekolietechnologie.
Dit document geeft een antwoord op de vraag hoe een fabriek die aluminiumdraden produceert, haar productie kan verhogen.
Vandaag wordt de meerderheid van de aluminiumwalsdraad en aluminiumdraad getrokken met volle olie, een niet-watermengbare trekolie. We kunnen zelfs zeggen dat meer dan 90 % van ‘s werelds aluminiumlegeringen getrokken worden met volle olie. Maar wat is volle olie nu weer?
Volle olie
De viscositeit van volle olie voor het trekken van aluminiumwalsdraad kan zich bevinden in het bereik van de kinematische viscositeit (Kv40c) 100 tot 500 centistokes volgens de methode ASTM D445. De werkelijke viscositeit is afhankelijk van de olieleverancier en de formulering. Oliën met een lagere viscositeit worden gewoonlijk gebruikt voor draden van een middelmatige dikte en fijne draden waarbij de trekolie een kinematische viscositeit (Kv40c) van 30 tot 100 centistokes heeft.
De meeste formuleringen van volle olie voor het trekken van aluminiumdraden maken gebruik van een enkele of een combinatie van basisoliën met een laag zwavelgehalte en een hoge oxidatieweerstand. Aan de basisoliën worden additieven toegevoegd voor een betere smeercapaciteit, EP en anti-oxidatie additieven. De keuze van een additief wordt gemaakt door de chemicus die de olie ontwikkelt. Hij kan hierbij kiezen uit duizenden additieven om de olie krachtiger te maken.
Figuur 2 toont de typische eigenschappen van een trekolie: Smeren, koelen, slijtage aan de platen en spillen voorkomen, het getrokken metaal beschermen, de machine beschermen, een goede afwerking van het draadoppervlak voorzien, beheersen van het schuim, de machine proper houden, de kosten beperken en het energieverbruik beperken.
Wanneer een volle olie wordt gebruikt om walsdraad en draad te trekken, wordt ze ontwikkeld om zowel te smeren als te koelen. Net zoals elk ander trekproduct, smeert deze volle olie het grensvlak tussen draad en plaat en het grensvlak tussen draad en spil, waarbij warmte van het trekproces wordt afgevoerd en verspreid.
De trekolie voor aluminiumdraad kan mettertijd evenwel aangetast worden door aluminiumoxide en aluminiumpartikels van het trekproces. Ze kan ook vervuild worden door vocht en vrij water van eventuele lekken of vervuilingen in de trekolie. De partikels kunnen het oppervlak van de plaat en de spil schuren en dus hun levensduur verkorten. Dit kan ook een invloed hebben op de afwerking van het draadoppervlak van de getrokken draad doordat de platen zich in slechte staat bevinden … en dat is zeer duur. Daarnaast kunnen de partikels in de trekolie reageren met het smeermiddel, wat kan leiden tot de vorming van aluminiumzeep en het donker worden van de trekolie. Bij een ernstige vervuiling kan de trekolie thixotropische eigenschappen vertonen.
De bedrijfstemperatuur en de temperatuurcontrole van de volle olie voor het trekken van aluminiumdraden kan ook een directe invloed hebben op de prestatie van het trekken, waarbij aluminiumzeep kan worden gevormd, die de viscositeit kan beïnvloeden en bijgevolg de smeer- en koeleigenschappen van de trekolie kan wijzigen.
Bovenstaande afbeelding toont een trekolie die vervuild is door aluminiumzeep en partikels
Een grotere of dikkere viscositeit van de olie kan het gevolg zijn van drie belangrijke oorzaken.
- Reactie van de aluminiumpartikels in het systeem met het smeermiddel waardoor aluminiumzeep wordt gevormd. Deze reactie wordt gekatalyseerd door de temperatuur: hoe hoger de temperatuur van de trekolie, hoe sneller de reactie zal gebeuren.
- Vervuiling door fijn verspreide aluminiumpartikels, grote partikels kunnen bezinken of gemakkelijk verwijderd worden door filtratie en hebben daarom weinig invloed op de viscositeit van de olie. Kleine fijn verspreide partikels blijven in colloïdale suspensie, wat bijna een thixotropisch effect is, waardoor de viscositeit toeneemt en de smering daalt.
- Smeermiddeloxidatie, wat een reactie is van de olie of van specifieke onderdelen van de olie met de atmosferische zuurstof. Temperatuur kan deze reactie ook versnellen, in het bijzonder wanneer bulkolietemperaturen de 50 °C overschrijden.
Effecten van watervervuiling
De effecten van watervervuiling in trekolie kunnen zowel ernstig als duur zijn. Vrij vocht kan ernstige smeerproblemen veroorzaken in de plaat, wat kan leiden tot een beschadigde of gekraste draad.
Bovenstaande afbeelding toont de beschadigde draad door de vervuiling van een trekolie met waterdruppels in de plaat.
