Die meisten Drähte sind Metallfäden von 0,02 bis 12 mm Durchmesser, die durch Walzen oder Ziehen hergestellt werden. Sie finden sich in vielen Bereichen, beispielsweise für Maschendrahtzäune. Eine sehr wichtige Anwendung von Drähten sind Drahtseile.
Aufbau und Anwendung von Drahtseilen
Drahtseile werden in unterschiedlichen Durchmessern und Arten zu den verschiedensten Zwecken verwendet, dünnste für die Parallelführung von Sensorleisten in Scannern, dünne und biegsame für das Schaltungsseil am Fahrrad, stärkere als Bowdenzug für die Bremsen.
Zu weiteren Anwendungen gehören: Seile für das Abspannen und Abhängen von Leuchten und Bildern, Seile für Aufzüge, Winden, Bagger, Krane und Seilbahnen bis zu den Seilen für Schrägseil- und Hängebrücken.
Der Aufbau eines Drahtseils ist in Abb. 1a dargestellt. Zwei fertige Drahtseile zeigt Abb. 1b.
Abb. 1 Drahtseile a) schematischer Aufbau, b) Seile aus Stahl
Die Drähte, aus denen Drahtseile zusammengesetzt sind, bestehen im Normalfall aus unlegiertem Stahl mit einem hohen Kohlenstoffgehalt von 0,4 bis 0,9 %. Die für bestimmte Zwecke notwendige hohe Festigkeit der Drähte kann durch Kaltziehen erzeugt werden.
Herstellung von Drahtseilen
Drahtseile werden durch Verseilen mithilfe geeigneter Maschinen hergestellt. Beim Verseilen wird eine bestimmte Anzahl von Verseilelementen miteinander vereinigt, indem man sie um eine gemeinsame Achse windet. Das Verseilen ergibt sich immer aus dem Zusammenwirken einer Drehbewegung und einer Längsbewegung. Die Drehbewegung erzeugt das Herumlegen der Verseilelemente um die Verseilachse bzw. das Kernelement. Die Längsbewegung erzeugt die Vorwärtsbewegung der Kern- und Verseilelemente mit Hilfe eines Abzugs.
Prüfung von Einzeldrähten
Die Eigenschaften von Drahtseilen werden im Wesentlichen durch die Eigenschaften der Einzeldrähte bestimmt. Daher müssen alle Einzeldrähte vor dem Verseilen geprüft werden, ob sie für diese Fertigungstechnik geeignet sind.
Zur Prüfung dieser Eignung von Drähten werden Hin- Herbiegeversuch und Verwindeversuch durchgeführt. Diese Versuche gehören zur Gruppe der technologischen Prüfungen. Trotz ihrer Einfachheit sind sie aussagekräftig und werden in der Praxis angewandt.
In Abb. 2a ist die Durchführung des Hin- und Herbiegeversuches mit einer einfachen Laboreinrichtung dargestellt.
Abb. 2 Hin- und Herbiegeversuch a) im Labor (Fotos von Bozena Arnold), b) Hin und Herbiegemaschine (Quelle: hegewald-peschke.de)
Eine Drahtprobe bestimmter Länge wird in einer Halterung befestigt und danach hin und her gebogen, im Labor per Hand. Dabei ermittelt man die Anzahl der Biegungen bis zum Bruch. In entsprechenden Regelwerken werden die für eine Herstellung von Drahtseilen erforderlichen Biegezahlen festgelegt. Für industrielle Zwecke werden heute geeignete Prüfgeräte angeboten (Abb. 2b). Mithilfe eines solchen Geräts können gleichzeitig drei Drähte geprüft werden.
Beim Verwindeversuch wird eine Drahtprobe auf Torsion beansprucht. Dazu wird sie zwischen zwei Halterungen verspannt und bis zum Bruch verdreht (Abb. 3a).
Abb. 3 Verwindeversuch a) im Labor (Fotos von Bozena Arnold), b) Torsionsprüfgerät (Quelle: hegewald-peschke.de)
Dabei wird die Zahl der Verdrehungen bestimmt, die bis zum Bruch der Drahtprobe erfolgten. Für die Veranschaulichung kann man auf der Drahtprobe eine Linie mit einem Stift zeichnen. So lassen sich der Versuch und die dabei stattfindenden Verdrehungen der Probe gut beobachten. In der Praxis können für diesen Versuch Torsionsprüfgeräte (Abb. 3b) eingesetzt werden.
Übrigens: Wenn ein Verwindeverusch an einem Draht aus einem austenitischen Stahl durchgeführt wird, kann eine interessante Umwandlung festgestellt werden. Die gebrochen Drahtstücke sind magnetisch, oder besser gesagt magnetisierbar, was mit einem Magneten leicht zu beweisen ist. Vor dem Versuch war die Drahtprobe jedoch nichtmagnetisch.
Was hat diese Änderung verursacht? Bei dem Verwindeversuch, bei dem die Probe plastisch kaltumgeformt wird, kommt es zu verformungsinduzierten Martensitbildung. Und Martensit ist im Gegensatz zum Austenit magnetisch.
Diese Beobachtung soll darauf aufmerksam machen, dass man austenitische Stähle mit einem Magneten von anderen Stahlsorten nur dann unterscheiden kann, wenn sie vorher nicht kaltumgeformt wurden.<<
