La nuova geometria dello stampo riduce il tasso di rottura del filo del 45% – Gli utilizzatori di stampi per trafilatura nano segnalano guadagni di rendimento

Uno stabilimento di filo smaltato del Midwest utilizzava filiere PCD standard sulla linea di rame sottile, e i numeri non erano belli: 12 rotture di filo per turno, accumulo di scarti e tempi di inattività che intaccavano i margini. Successivamente sono passati alle matrici per trafilatura nano con una geometria interna multizona ottimizzata. Le pause sono scese a 3 per turno. La vita è raddoppiata.

I conti sono semplici. Il filo sottile inferiore a 0,3 mm non ha quasi alcun margine: un graffio pari solo al 5% della profondità del filo causerà una rottura sotto tensione di trafilatura. Le matrici PCD standard, realizzate con particelle di diamante sintetico legate con un legante di cobalto, soffrono della lisciviazione del cobalto a causa del calore e della pressione estremi della trafilatura. I grani di diamante perdono supporto, si allentano e creano picchi microscopici che graffiano il filo di rame morbido. Quei piccoli graffi diventano fattori di stress e il filo si spezza.

Le matrici per trafilatura nano risolvono questo problema in modo diverso. Utilizzano grani di diamante ultrafini inferiori a 1 micron con un sistema legante modificato: alcuni utilizzano nichel invece di cobalto, che non viene lisciviato in condizioni di trafilatura del rame. Ma la vera svolta sta nella geometria. La struttura interna delle filiere per microfili richiede estrema precisione, con architettura multizona e angoli controllati con precisione. Accorciando la lunghezza del cuscinetto e ottimizzando l'angolo di riduzione, i produttori riducono l'attrito e distribuiscono la deformazione in modo uniforme, eliminando i picchi di sollecitazione locali che causano rotture.

Il contrasto con le opzioni tradizionali è rivelatore. Le filiere per trafilatura del filo diamantato naturale offrono la massima qualità superficiale per applicazioni ultrafini, inferiori a 0,05 mm, ma le pietre naturali variano in durezza e stabilità termica, portando a un'usura irregolare e a tassi di rottura più elevati. Sono inoltre soggetti a scheggiature e a guasti catastrofici sotto le pressioni estreme dell'imbutitura. Le filiere per trafilatura PCD offrono una durata utile maggiore, da 4 a 10 volte quella del diamante naturale, ma il problema della lisciviazione del cobalto le rende problematiche per il rame fine.

Le matrici con rivestimento nanometrico, al contrario, combinano una base in carburo di tungsteno con un rivestimento in diamante CVD che offre una durezza eccezionale (circa 10.000 Vickers) e una finitura ultra liscia, a specchio. Durano 10 volte di più delle matrici PCD standard e riducono drasticamente l'attrito. Per i produttori che utilizzano cavi sottili in rame, alluminio o acciaio, i guadagni in termini di rendimento sono difficili da ignorare. Meno rotture significano meno scarti, tirature più lunghe e costi totali di proprietà inferiori.