Kai Boockmann & Michaela Boockmann
Boockmann Engineering GmbH
Eckartspfad, 97708
Bad Bocklet, Deutschland
Grundlagen der Magnetdrahtschmierung
Die Bearbeitung von Lackdrähten erfordert aus folgenden Gründen eine Schmierung:
• Schutz von Kabel und Isolierung
• Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit
• Schutz der Wickelwerkzeuge
• Zunehmende Wicklungsdichte
Um diese Ergebnisse konsequent zu erreichen, ist die Integration hochwertiger Drahtausrüstung und zuverlässiger industrieller Magnetlösungen in der gesamten Produktionslinie erforderlich.
Mechanik der Handhabung von Magnetdrähten
Stellen Sie sich einen emaillierten Draht vor, der mit einer Last Fz auf eine Ebene gedrückt wird. Die Reibungskraft, die zum Bewegen des Drahtes überwunden werden muss, ist eine Funktion von Fz. Bei trockenen, festen Gleitflächen ist die Reibungskraft unabhängig von der Geschwindigkeit v der Bewegung (Abbildung 1), was auch für mit Wachs oder wachsähnlichen Materialien geschmierte Drähte gilt. Bei der Schmierung mit Öl oder Fett kommt es zu einem viskosen Schweben, das von der Bewegungsgeschwindigkeit abhängt.
Abb. 1 – Schmierung und Reibungskraft.
Bei hohen Wickelgeschwindigkeiten und Wickeldichten ist häufig eine feste, trockene Gleitfläche erforderlich. Dies kann mit begrenztem Erfolg durch selbstgleitende Emails oder, erfolgreicher, durch Polieren mit festen Gleitmitteln, hauptsächlich Paraffin und Wachsen, erreicht werden. Die Effizienz dieses Polierprozesses wird häufig in einem Drahtglühofen oder als Teil eines umfassenden automatischen Lackdrahtausrüstungssystems verbessert.
Ölige Schmierstoffe neigen dazu, aus der Förderspule auszulaufen. Öl absorbiert wie Fett oder große Mengen an relativ niedrig schmelzendem Wachs Staub, und Beschichtungen mit diesen Materialien können aufgrund ihres viskosen Verhaltens den hohen spezifischen Drücken zwischen sich kreuzenden Drähten nicht standhalten. Daher wird ihr Einsatz vor allem für die Einlegetechnik im Motorenbau etc. bevorzugt.
Der Reibungskoeffizient sowie die Gleiteigenschaften, Aufwickel- und Einführbarkeit zeigen je nach Schmiermittelmenge jeweils Optima. Leider liegen diese Optima oft nicht im gleichen Mengenbereich und müssen daher durch Erfahrung ermittelt werden.
Der dynamische Reibungskoeffizient, gemessen zwischen einem Draht und einer Stahlplatte (Parussel4), ist in Tabelle 1 für verschiedene Emailmaterialien und Wachse angegeben. Es handelt sich um eine Materialeigenschaft des aufgetragenen Schmiermittels, die durch das Drahtisolationsmaterial beeinflusst wird. Aufgrund der starken Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten von der Schmiermittelmenge auf der Drahtoberfläche (Abbildung 2), muss die auf die Oberfläche aufgetragene Menge in engen Grenzen kontrolliert werden. Darüber hinaus beeinflusst der Schmierprozess die Zuverlässigkeit und Gleichmäßigkeit der Schmierung, ein Faktor, der für Betreiber hochwertiger Drahtausrüstung von entscheidender Bedeutung ist.
Tabelle 1. Dynamischer Reibungskoeffizient für verschiedene Kombinationen von Isolier- und Schmiermaterialien, ermittelt nach Parussel 4 .
Abb. 2 – Reibungskoeffizient verschiedener Wachse im Vergleich
Gründe für lösungsmittelfreie Schmiermethoden
Lösungsmittelbasierte Schmierstoffe bestehen zu fast 99 % aus flüchtigen organischen Verbindungen (VOC), die üblicherweise über die Lüftungsanlagen von Fabriken freigesetzt werden (Abbildung 3).
Abb. 3 – Bei der lösungsmittelbasierten Drahtschmierung freigesetzte Dämpfe.
Da staatliche Vorschriften (z. B. die europäische VOC-Verordnung 1999-13-EC5) die Menge der VOC-Emissionen auch speziell bei der Lackdrahtproduktion begrenzen, können Hersteller durch den Einsatz lösungsmittelfreier Schmierung eine wichtige Emissionsquelle eliminieren. Dieser Wandel wird zunehmend durch moderne industrielle Magnetlösungen und automatische Lackdrahtausrüstung unterstützt, die für sauberere Prozesse konzipiert sind.
Und im Vergleich zu ISO 14000 verlangen Kunden von ihren Lackdrahtlieferanten zunehmend Programme zum Umweltschutz. Außerdem werden aufgetragene Flüssigkeiten, einschließlich Lösungen fester Schmierstoffe, aufgrund der erhöhten Zentrifugalkräfte an schnell drehenden Führungsrollen in Lackiermaschinen mit hohem VD von der Drahtoberfläche abgestreift, was sich auf die Prozesszuverlässigkeit und -qualität auswirkt.
Die lösungsmittelfreie Lackdrahtschmierung verringert die Gesundheitsgefährdung der Arbeitnehmer durch Dämpfe und beugt schweren Unfällen am Arbeitsplatz sowie der Brandgefahr vor und trägt so zu einer sichereren Betriebsumgebung für alle Drahtglühöfen und Verseilungssysteme bei.
Darüber hinaus werden lösungsmittelbedingte Angriffe auf den Drahtlack sowie auf Kunststoffspulen vermieden, wodurch die Integrität des auf hochwertigen Drahtgeräten hergestellten Drahtes erhalten bleibt.