Zu den für die Herstellung von Drahtziehmatrizen verwendeten Materialien gehören: legierter Stahl, Hartmetall, natürlicher Diamant, synthetischer einkristalliner Diamant, synthetischer polykristalliner Diamant, Keramik und Matrizen, die durch verschiedene chemische Wärmebehandlungen, chemische Gasphasenabscheidung und physikalische Gasphasenabscheidungsverfahren hergestellt werden.
(1) Matrizen aus synthetischem einkristallinem Diamant (MCD).
In den späten 1980er Jahren arbeitete De Beers aus Großbritannien mit Sumitomo Electric Industries aus Japan zusammen, um einen neuartigen Diamant-Matrizenrohling zu entwickeln. Er besitzt die Eigenschaften von Naturdiamant, verfügt über eine absolut gleichmäßige Diamantoberfläche, weist unter Betriebsbedingungen eine außergewöhnlich gute Leistung auf und weist eine hohe Verschleißfestigkeit auf. Seine Anwendbarkeit entspricht dem natürlichen Diamanten mit Durchmessern unter 0,5 mm.
Da natürliche Diamanten und hochwertige synthetische polykristalline Diamanten erheblich teurer sind als Hartmetall, wurden im Laufe der Jahre verschiedene Methoden eingesetzt, um die Legierungszusammensetzung der Oberflächen von Drahtziehmatrizen aus Hartmetall und die Struktur der Matrizen selbst zu modifizieren. Ziel ist es, ihre Lebensdauer zu verlängern und den Anforderungen des Hochgeschwindigkeitsdrahtziehens gerecht zu werden.
Zwischen 1968 und 1978 begann weltweit die Diffusion von Bor in Hartmetall. China führte 1978 Bordiffusionsversuche in der Tianjin First Steel Rope Factory durch. Vergleichstests unter identischen Bedingungen zeigten im Allgemeinen eine zwei- bis dreifache Steigerung der durchschnittlichen Leistung. Allerdings stellt die Bordiffusion bei der Reinigung Herausforderungen dar. Im Jahr 1986 führte die internationale Gemeinschaft Methoden der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) und der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) unter Vakuumbedingungen ein, um Drahtziehmatrizenlöcher mit Titancarbid oder Titannitrid zu beschichten. Dieser Ansatz verbessert die Härte, Verschleißfestigkeit und Dichte der Matrizenlöcher. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, erfordert diese Methode jedoch spezielle, kostspielige Geräte und eine strenge Prozesskontrolle.
Mit der zunehmenden Reife der Diamantfilmtechnologie der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) bestand in den letzten Jahren – unter Berücksichtigung sowohl der Werkzeugkosten als auch der Leistung – ein vernünftigerer Ansatz darin, die Innenfläche von Hartmetalldrahtziehwerkzeugen mit einer gleichmäßigen Diamantfilmschicht zu beschichten, die den Haftungsanforderungen entspricht. Einige Forscher haben sich auch auf die Verlängerung der Matrizenlebensdauer durch Modifizierung der Matrizenstrukturen konzentriert, beispielsweise durch die Entwicklung von Rotationsmatrizen und abnehmbaren Montagematrizen.
Im Allgemeinen erfordert die Auswahl der Materialien für Drahtziehmatrizen die gleichzeitige Berücksichtigung sowohl des Matrizenmaterials als auch des Materials des zu ziehenden Gegenstands. Während sichergestellt wird, dass das gezogene Objekt eine relativ glänzende Oberfläche erhält, ist es auch wichtig, die Lebensdauer der Form zu maximieren. Darüber hinaus sollte sich die Verschleißfestigkeit beider Materialien nicht übermäßig unterscheiden, um übermäßigen Verschleiß zu verhindern, der zu Produktversagen oder Werkzeugschäden/Ausschuss führen könnte. Auch wirtschaftliche Faktoren müssen berücksichtigt werden, um die Rentabilität zu maximieren und gleichzeitig die Kosten zu minimieren und gleichzeitig den normalen Produktionsbetrieb sicherzustellen.
