Lektion 3.4UmformenKapitel 3 · Massivumformung

Drahtziehen

Einen Stab durch immer kleinere Ziehsteine ziehen

Beim Drahtziehen wird ein Metallstab durch eine Reihe immer kleinerer Löcher gezogen, bis er zu Draht wird. Elektrokabel, Büroklammern, Federn, Zäune und die Stahlseile in Autoreifen beginnen alle so. Es ist auch der erste Schritt bei der Herstellung einer Schraube: Der Draht, den Sie hier sehen, speist die Maschinen der nächsten beiden Lektionen.

Foto: European Coal and Steel Community, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Drahtziehen: ein Ziehstein aus der Nähe, dann eine MehrfachziehmaschineOben: was in einem Ziehstein geschieht (Schritte 1 bis 4). Unten: eine Ziehmaschine, die das viele Male wiederholt (Schritte 5 und 6). Die eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten.

So funktioniert es

Den Stab vorbereiten. Das Ausgangsmaterial ist warmgewalzter Walzdraht, typischerweise etwa 5,5–8 mm dick, in Ringen geliefert. Er wird vom Zunder befreit, und seine Spitze wird angespitzt (dünner gemacht), damit sie durch den Ziehstein gefädelt werden kann.
Schmieren. Der Stab läuft durch einen Kasten mit Seifenpulver oder ein Ölbad. Das Schmiermittel verringert Reibung und Wärme im Ziehstein.
Im Ziehstein quetschen. Der Ziehstein ist ein sehr harter Einsatz (Wolframcarbid, für feinen Draht Diamant) mit einem kegelförmigen Loch. Der Kegel quetscht das Metall, und ein kurzer gerader Abschnitt, die Führung, legt den Enddurchmesser fest.
Mit einer Ziehscheibe ziehen. Eine Ziehscheibe (eine angetriebene Trommel) zieht den Draht durch den Ziehstein. Ziehen, nicht Schieben, ist es, was das funktioniert: Der Draht kommt dünner, länger und schneller heraus, als er hineinlief.
Durch viele Ziehsteine wiederholen. Ein Ziehstein kann den Querschnitt nur um etwa 15–30 % verringern, sonst würde der Draht unter dem Zug reißen. Daher reiht eine Ziehmaschine viele Ziehsteine und Ziehscheiben aneinander, jeder Ziehstein etwas kleiner als der vorherige.
Glühen und aufspulen. Das Ziehen macht das Metall härter und steifer (Kaltverfestigung). Kupferdraht wird meist geglüht (erhitzt, um ihn wieder weich zu machen) und dann auf Spulen gewickelt; Stahldraht für Schrauben wird für den nächsten Schritt zu Ringen gewickelt.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Kupfer, Aluminium, kohlenstoffarme und kohlenstoffreiche Stähle, Edelstahl, Wolfram, Gold und andere Edelmetalle
Typische Teile: Elektrodraht, Draht für Schrauben und Nägel, Federdraht, Zäune, Reifencord, Schweißdraht, Gitarrensaiten
Bauteilgröße: Von etwa 25 mm Stab oder Stange bis zu Drähten, die dünner sind als ein Haar (etwa 0,01 mm)
Präzision: Durchmesser typischerweise innerhalb von etwa ±0,01–0,05 mm; sehr feiner Draht deutlich enger
Oberfläche: Glatt und blank; glänzend bei Kupfer, bei Stahl oft mit Resten von Schmiermittel überzogen
Geeignete Losgröße: Sehr hohe Stückzahlen; Linien laufen stundenlang von einem Ring mit einer Tonne Gewicht oder mehr
Werkzeug- und Maschinenkosten: Ziehsteine: einige zehn bis hundert Dollar pro Stück (Diamantziehsteine mehr). Mehrfachziehmaschinen: Hunderttausende Dollar oder mehr
Geschwindigkeit: Stahldraht verlässt den letzten Ziehstein oft mit mehreren Metern pro Sekunde; feiner Kupferdraht mit einigen zehn Metern pro Sekunde

Stärken und Grenzen

Stärken

Sehr präziser, runder und glatter Draht zu geringen Kosten pro Kilogramm
Kaltziehen macht das Metall deutlich fester (nützlich für Federn und Reifencord)
Schnell, kontinuierlich und hoch automatisiert
Günstige, langlebige Ziehsteine, leicht gegen eine neue Größe auszutauschen

Grenzen

Nur lange, dünne Produkte mit gleichbleibendem Querschnitt
Jeder Ziehstein trägt nur wenig ab, daher sind viele Züge nötig
Das Metall verfestigt sich und muss zwischen den Stufen oft geglüht werden
Schmutz, schlechte Schmierung oder ein Fehler im Stab können den Draht reißen lassen

Wo es eingesetzt wird

ElektrikKupfer- und Aluminiumleiter für Kabel, Motorwicklungen, Stromleitungen
VerbindungselementeStahldraht für Schrauben, Bolzen, Nieten und Nägel
AutomobilbauReifencord, Federn, Sitzrahmen, Brems- und Kupplungszüge
BauwesenSpanndraht für Beton, Zäune, Gitter, Bindedraht
KonsumgüterBüroklammern, Kleiderbügel, Gitarren- und Klaviersaiten, Schmuckketten

So erkennen Sie es

Ein perfekt runder, glatter Draht mit konstantem Durchmesser über die ganze Länge.
Feine, gerade Linien entlang des Drahtes unter der Lupe, vom Ziehstein hinterlassen.
Ein leicht matter oder fettiger Film auf Stahldraht vom Zieh-Schmiermittel.
Blankes, federndes Metall: Gezogener Draht federt stärker zurück als weicher, geglühter Draht.

Im Vergleich mit

Extrudieren3.3Strangpressen drückt Metall durch ein Werkzeug und kann daher dicke, komplexe Formen erzeugen; Ziehen zieht und eignet sich für dünne, einfache Querschnitte.Walzen3.2Walzen stellt den Stab her, von dem das Ziehen ausgeht; das Ziehen gibt dann den präzisen Enddurchmesser.Kaltstauchen3.5der nächste Schritt in der Geschichte der Schraube: Gezogener Draht wird abgelängt und sein Kopf geformt.

Ansehen

Mecholic - For Mechanical Engineering · Der ganze Prozess, Schritt für Schritt erklärt

Fundamentals of manufacturing processes · Ziehsteinform und wie viel jeder Zug verringern kann

International Wire Group · Ein echtes Drahtwerk: Ziehen, Glühen und Aufspulen

Bekaert · Industrielles Ziehen von Stahldraht

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Drahtziehen — Prinzip, Ziehsteine, Schmierung und Mehrfachziehmaschinen, mit Fotos
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Drahtziehen zieht einen Stab durch kegelförmige Ziehsteine; jeder Ziehstein macht ihn etwas dünner und länger.
Viele Ziehsteine hintereinander machen aus einem dicken Stab feinen Draht, mit Glühen zum Weichmachen bei Bedarf.
Gezogener Stahldraht ist der Rohstoff für Schrauben, das Thema der nächsten beiden Lektionen.