Damit die Glühbirne länger hält
VDI nachrichten, Freiburg, 29. 7. 05 –
Glühbirnen sind üblicherweise für eine Betriebsdauer von 1000 h ausgelegt. Doch in der Realität sieht es finsterer aus: Manche Birnen brennen erst nach Jahren durch, andere bereits nach ein paar Tagen. Eine einheitlichere Produktqualität vereiteln unter anderem feine Risse im Wolframdraht, die schließlich seinen Bruch verursachen. Mit diesem Problem kämpfen auch die beiden Glühlampenhersteller Osram und Philips. Den Rissen und nachfolgenden Schwierigkeiten beim Wendeln sind sie gemeinsam mit Forschern vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Freiburg, auf der Spur.
„Wenn wir die Beschaffenheit und das Verhalten des Drahtes genau kennen, können wir die Produktion optimieren und standardisieren.“ Davon geht Bernd Eberhard, Projektleiter bei Osram, aus. Mit 40 µm ist der Wolframfaden je nach Lampentyp im Mittel nur etwa halb so dünn wie ein menschliches Haar. Längsrisse (Splits) bilden sich vor allem während der ersten Ziehstufen, also beim Verjüngen von knapp 4 mm auf 0,3 mm Durchmesser. Die feinen Risse verlängern sich, wenn der Draht weiter gezogen wird. Der Grund dafür ist die Spannung, die nach dem Ziehen im Draht bestehen bleibt, wie Fraunhofer-Projektleiter Holger Brehm und seine Mitarbeiter herausgefunden haben. „Das Verhalten des Drahts und der Risse während des Ziehprozesses und danach rechnerisch zu beschreiben, ist uns bereits gelungen.“
Ist die Reibung zwischen Draht und Ziehwerkzeug zu hoch, erwärmt sich das Metall stärker. Daher integrieren die Forscher zurzeit die Temperaturveränderung während und nach dem Ziehen in die Simulation. „Der gezogene Draht kühlt sich an der Oberfläche schneller ab als in seinem Inneren“, fasst Brehm die neusten experimentellen Resultate zusammen. „Auch bei diesem Prozess können leider Splits entstehen.“ IWM/Käm
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