Затраты на электроэнергию являются основной статьей в книгах любого проволочного завода. Поскольку линии волочения работают круглосуточно, даже небольшое снижение энергопотребления быстро складывается. Матрицы с наноалмазным покрытием обеспечивают именно это: некоторые производители сообщают об экономии энергии на 15% и более.
Механизм прост: меньшее трение означает меньшее сопротивление, меньше тепла и меньше энергии, необходимой для протягивания проволоки через матрицу. Традиционные матрицы из карбида вольфрама создают значительное трение во время высокоскоростного волочения. Варианты с нанопокрытием, напротив, обеспечивают сверхгладкую поверхность, что снижает расход смазки и общее энергопотребление.
Штампы для волочения оцинкованной проволоки сталкиваются с дополнительной проблемой. Цинковое покрытие оцинкованной проволоки взаимодействует с поверхностью матрицы, а уровень трения зависит от толщины покрытия и прочности проволоки. Исследования по многоэтапному волочению оцинкованной проволоки показали, что оптимизация условий смазки значительно снижает трение на границе раздела проволока-матрица — принцип, согласно которому нанопокрытия применяются на уровне поверхности.
Формы для волочения проволоки из нержавеющей стали представляют собой более сложную задачу. Нержавеющая проволока быстро затвердевает и требует более высоких усилий волочения. Проблема с наноалмазными покрытиями заключается в сохранении адгезии при высоком давлении и повторяющихся термоциклических воздействиях. Однако недавние инновации в области многослойных наноалмазных покрытий позволили распространить использование этих матриц на изделия из высокоуглеродистой и нержавеющей стали — применения, которые ранее считались непрактичными.
Для операторов заводов, эксплуатирующих линии по производству оцинкованной или нержавеющей стали, арифметика ясна. Нано-матрицы уменьшают трение и требуют меньше смазки, что сокращает расходы на электроэнергию и продлевает срок службы матрицы. Капитальные затраты выше, но окупаемость за счет меньшего энергопотребления и увеличения срока службы инструмента редко занимает много времени.
