EuroWire January 2015

Artículo técnico

importante ventaja, que es el cambio del método de lubricación por un elemento verde extremadamente atractivo, además del ahorro de los costos directos. La mayoría de las líneas de producción con hileras de carburo de tungsteno (TC) usan lubricantes a base de aceite para enfriar las hileras y reducir el rozamiento en las zonas de reducción y soporte de la hilera. Otro aspecto que se debe considerar es el acabado de los productos de aluminio. Las hileras de carburo de tungsteno necesitan de lubricantes a base de aceite para obtener un acabado superficial satisfactorio. Sin embargo, los sistemas de lubricación a base de aceite suponen muchos problemas. Por ejemplo, el coste de los lubricantes es alto, se necesitan accesorios costosos y se consumen recursos a base de petróleo (durante los procesos de fabricación de lubricantes a base de aceite). Además, los lubricantes a base de aceite llevan contaminantes al taller (niebla tóxica, partículas químicas y microbios) y la chatarra de aluminio es muy difícil de reciclar. Para los clientes del sector del trefilado, los últimos dos factores representan problemas importantes, especialmente el reciclaje de la chatarra de aluminio. Las hileras de diamante nanocristalino permiten reemplazar con éxito el sistema de lubricación a base de aceite convencional con un sistema de lubricación a base de agua para la producción de cable coaxial y tubo compuesto de aluminio-plástico. Este sistema se está haciendo muy popular en las plantas de producción chinas en los últimos años [5][6] . El éxito es el resultado directo de una estructura única de carbono con hibridación sp 2 en el estrato de revestimiento de diamante nanocristalino de las hileras. Éste no sólo causa un rozamiento muy bajo en la interfaz con el aluminio (y con buena autolubricación, similar a la de estructuras de tipo grafito), sino que también permite mejor humectación con una capa lubricante cuando se usan lubricantes a base de agua (respecto al revestimiento policristalino convencional). Las hileras de carburo de tungsteno presentan también problemas debidos a un fuerte ataque químico debido a óxidos y desgaste adhesivo (que producen polvo abrasivo, etc.) cuando se usan sistemas a base de agua. En cambio, el proceso no presenta problemas cuando se usan hileras de diamante nanocristalino gracias al alto grado de inercia química y al bajísimo desgaste de los revestimientos de diamante.

La Figura 5 muestra el uso de la lubricación con agua en el proceso de trefilado de tubo compuesto de aluminio-plástico con hileras de diamante nanocristalino en la planta de un cliente de la Provincia de Zhejiang en China, y el aspecto final del producto de aluminio. Con este tipo de proceso el cliente ahorra una gran cantidad de costoso aceite de lubricación, equipos accesorios de limpieza con termostato y otros procesos, y reduce significativamente la contaminación ambiental. Los tubos compuestos aluminio-plástico que producen son más uniformes, tienen un diámetro más preciso y un mejor acabado que cualquier otro producto realizado usando hileras de carburo de tungsteno y sistema de lubricación a base de aceite. Lo mismo ha sucedido en numerosas aplicaciones durante el trefilado de aluminio en China. Gracias a la ventaja de usar un sistema de lubricación con agua respetuoso con el ambiente, las hileras de diamante nanocristalino son bien aceptadas por los grandes fabricantes en China. compuestos de diamante nanocristalino son depositados en las superficies internas de las hileras de carburo de tungsteno (YG6) mediante procesos HFCVD. Según los resultados de los análisis con microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectrometría Raman, los revestimientos de diamante nanocristalino se caracterizan también por un alto y útil porcentaje de estructuras de diamante policristalino y un tamaño de grano muy pequeño de aproximadamente 50nm y un gran número de bordes de grano. Estos revestimientos ofrecen una resistencia al desgaste muy buena, acabado de alta calidad y bajos niveles de rozamiento con el aluminio. La aplicación de hileras de diamante nanocristalino en el proceso de trefilado de alambre y tubo de aluminio (cable coaxial o tubo compuesto aluminio-plástico) aumenta drásticamente la vida operativa de las hileras de trefilado (10~25 veces respecto a las hileras de carburo de tungsteno), reduce ampliamente el tiempo de cambio y aumenta la productividad, pero también asegura la uniformidad básica del diámetro del alambre y mejora la calidad y el acabado de los productos trefilados, permitiendo ahorrar cantidades significativas de materia prima. Además, las hileras de diamante nanocristalino se adaptan muy bien al trefilado de alambre de alta velocidad. 5 Conclusiones Los revestimientos

En particular, cuando se usan hileras de diamante nanocristalino para producir cable coaxial, tubo compuesto de aluminio-plástico y alambre de aluminio, se puede adoptar un sistema de lubricación a base de agua en lugar del sistema de lubricación a base de aceite convencional, con inmediatos beneficios económicos, reducción de la contaminación ambiental e implemen- tación de un proceso de fabricación respetuoso con el ambiente. n [1] Dieler M Gruen, ‘Nanocrystalline diamond films’, Annu Rev Mater Sci 1999, 29: 211~259 [2] Sun Fanghong, Zhang Zhiming, Guo Songshou, Shen Hesheng et al, ‘Industrialisation of CVD Diamond Films: Diamond coated drawing dies and cutting tools,’ Bilateral Chinese-Russian scientific seminar (Hangzhou), 27 th -29 th December 2010 [3] Zhang Zhiming, He Xianchang, Shen Hesheng, Sun Fanghong, et al, ‘Pre-treatment for diamond coatings on free-shape WC-Co tools,’ Diamond and Related Materials, 2000, 9:1749~1752 [4] Zhang Zhiming, He Xianchang, Shen Hesheng, Sun Fanghong, et al, ‘Fabrication and application of chemical vapour deposition diamond-coated drawing dies,’ Diamond and Related Materials, 2001,10:33~38 [5] Li Zhenquan, Zhou Yan, Liu Yang, et al, ‘Application of nanocrystalline diamond composite coating compacting dies,’ Electric Wire & Cable (Chinese), 2005, 2:46~48 - Guo Songshou, Zhang Zhiming, Shen Hesheng, Sun Fanghong, et al, ‘Characterisation and Application of Nanocrystalline Diamond-coated Welding and Drawing Dies,’Optical Fiber & Electric Cable (Chinese), 2007, 1: 9~12 6 Referencias

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