와이어 드로잉이란 무엇이며 와이어 드로잉 기계의 작동 방식

와이어 드로잉이란 무엇입니까?

와이어 인발은 장력을 받는 일련의 테이퍼형 다이를 통해 금속 막대나 와이어를 잡아당겨 더 작은 직경으로 줄이는 과정입니다. 그 결과 원래 로드에 비해 치수 공차가 더 엄격하고 표면 마감이 개선되었으며 기계적 특성이 향상된 와이어가 탄생했습니다. 이 냉간 가공 공정은 구리 전선, 강철 케이블, 알루미늄 전도체, 스테인레스 스틸 스프링 및 건설, 자동차, 전자 및 통신 산업 전반에 걸쳐 사용되는 수많은 기타 제품을 제조하는 데 기본입니다.

실질적으로 직경 6.5mm의 강철 막대를 연속적인 패스를 통해 0.10mm까지 끌어내려 총 면적 감소를 99% 이상 달성할 수 있습니다. 이 공정은 금속이 연성이기 때문에 작동합니다. 즉, 제어된 각도와 속도로 다이를 통해 당길 때 파손되지 않고 소성 변형됩니다.

와이어 드로잉 프로세스의 단계별 작동 방식

와이어 드로잉 프로세스는 원시 로드 스톡을 정확한 사양에 따라 완성된 와이어로 변환하는 잘 정의된 순서를 따릅니다.

1. 로드 준비: 들어오는 로드(일반적으로 5.5~13mm)는 다이를 손상시킬 수 있는 밀 스케일과 산화물을 제거하기 위해 산 세척 또는 기계적 스케일 제거로 세척됩니다.
2. 가리키는: 로드의 한쪽 끝은 테이퍼형(뾰족한 모양)으로 되어 있어 첫 번째 다이를 통과하여 드로잉 블록으로 잡을 수 있습니다.
3. 윤활: 와이어는 마찰과 다이 마모를 줄이기 위해 윤활제 상자(건조 비누 분말, 오일 에멀젼 또는 습식 윤활제)를 통과합니다.
4. 그림은 죽습니다: 와이어는 경화된 다이(일반적으로 무거운 크기의 경우 텅스텐 카바이드, 가는 와이어의 경우 다결정 다이아몬드(PCD))를 통해 당겨져 패스당 단면적을 10~30% 줄입니다.
5. 중간 어닐링(필요한 경우): 상당한 냉간 가공 후에 와이어는 추가 인발 전에 연성을 회복하기 위해 용광로(강철의 경우 600~900°C)에서 연화됩니다.
6. 스풀링: 완성된 와이어는 선적 또는 다운스트림 처리를 위해 제어된 장력으로 코일이나 릴에 감겨 있습니다.

각 다이 패스는 금속을 가공 경화시켜 인장 강도를 증가시킵니다. 예를 들어, 2mm로 인발된 고탄소 강철 와이어는 다음과 같은 인장 강도에 도달할 수 있습니다. 1,800~2,200MPa - 원래 열간압연봉의 600-900 MPa보다 훨씬 높습니다.

와이어 드로잉 머신이란 무엇입니까?

와이어 드로잉 기계는 드로잉 프로세스를 기계화하고 자동화하는 산업용 장비로, 모터 구동 캡스턴이나 드로잉 블록을 사용하여 제어된 속도로 하나 이상의 다이를 통해 와이어를 당깁니다. 최신 기계는 무거운 막대를 분해하는 데 사용되는 단일 다이 불 블록부터 3,000m/분을 초과하는 속도로 사람 머리카락보다 얇은 와이어를 생산할 수 있는 25다이 연속 미세 와이어 드로잉 기계까지 다양합니다.

와이어 드로잉 기계는 재료(강철, 구리, 알루미늄), 와이어 직경 범위, 드로잉 패스 수(다이) 및 드라이브 구성으로 분류됩니다. 올바른 기계 유형을 선택하면 생산성, 와이어 품질 및 에너지 소비가 직접적으로 결정됩니다.

신선기의 주요 유형

다양한 애플리케이션에는 다양한 기계 구성이 필요합니다. 아래 표에는 가장 일반적인 유형이 요약되어 있습니다.

건식 및 습식 드로잉 머신

윤활 방법은 기계를 두 가지 주요 제품군으로 나눕니다. 건식 드로잉 머신 분말 윤활제(비누, 석회, 붕사)를 사용하며 약 0.5mm까지의 강철 와이어에 표준입니다. 습식 드로잉 기계 다이와 캡스턴을 모두 오일-물 에멀젼에 담그면 우수한 냉각 및 다이 수명과 함께 매우 빠른 속도로 미세하고 초미세 와이어 드로잉이 가능합니다.

와이어 드로잉 머신의 주요 구성 요소

장비의 해부학적 구조를 이해하면 운영자가 문제를 해결하고 성능을 최적화하는 데 도움이 됩니다.

• 드로잉 다이: 핵심 도구 - 강철 케이스에 장착된 펜촉(텅스텐 카바이드 또는 PCD 다이아몬드)입니다. 다이 형상(접근각은 일반적으로 6~15°, 베어링 길이)은 변형 품질과 다이 수명을 결정합니다.
• 드로잉 캡스턴/블록: 다이를 통해 와이어를 당기기 위해 장력을 가하는 회전 드럼입니다. 직경과 표면 마감은 와이어 포장과 미끄러짐에 영향을 미칩니다.
• 지불 스탠드: 피드 릴을 고정하고 제어하여 올바른 백 장력을 유지하여 삽입 시 코일 붕괴나 와이어 꼬임을 방지합니다.
• 윤활 시스템: 건식 기계용 다이 박스 또는 습식 기계용 여과 기능이 있는 재순환 유제 탱크. 오염된 윤활유는 표면 결함 및 와이어 파손의 원인이 됩니다.
• 테이크업/스풀러: 완성된 와이어를 제어된 장력으로 보빈이나 코일에 감습니다. 정밀한 이송으로 균일한 레이어 권선이 보장됩니다.
• 드라이브 시스템: AC 가변 주파수 드라이브(VFD)는 와이어 파손을 방지하는 데 중요한 여러 도면 블록에 걸쳐 정확한 캡스턴 속도 제어 및 속도 동기화를 허용합니다.
• 냉각 시스템: 수냉식 캡스턴 또는 다이 홀더는 변형과 마찰로 인해 발생하는 열을 분산시켜 와이어 특성과 다이 형상을 보호합니다.

와이어 드로잉 다이 설계 및 면적 감소

다이는 와이어 드로잉에서 가장 중요한 소모품입니다. 그 형상은 변형 효율성, 표면 품질 및 와이어 기계적 특성을 제어합니다.

다이 존

표준 드로잉 다이에는 네 가지 영역이 있습니다.

• 입장/벨 구역: 날카로운 접촉 없이 와이어를 다이 안으로 유도합니다.
• 접근/감소 구역: 실제 직경 감소가 발생하는 각진 표면(강철의 경우 일반적으로 2α = 12-24°의 총 끼인각)입니다.
• 베어링/랜드 존: 와이어의 크기를 최종 직경으로 조정하고 진원도를 향상시키는 짧은 평행 단면입니다. 일반적인 길이는 출구 직경의 25~35%입니다.
• 퇴장/후방 구제 구역: 출구 시 와이어 긁힘을 방지하고 윤활막 제거를 용이하게 합니다.

패스 당 면적 감소

면적 감소(r)는 다음과 같이 계산됩니다. r = (A₀ − A₁) / A₀ × 100% , 여기서 A₀는 입구 단면이고 A₁는 출구 단면입니다. 일반적인 값은 다음과 같습니다.

• 연질 구리 및 알루미늄: 패스당 20~35%
• 저탄소강: 패스당 15~25%
• 고탄소강 또는 스테인리스강: 패스당 10~18%
• 극세선(귀금속): 패스당 5~12%

패스당 과도한 감소는 특히 고탄소 재료에서 중앙 버스트 결함 및 와이어 파손의 위험을 높입니다.

와이어 드로잉 기계 속도 및 생산 출력

기계 속도는 생산성과 와이어 품질 모두에 영향을 미치는 가장 중요한 매개변수 중 하나입니다. 드로잉 속도는 재료와 와이어 크기에 따라 크게 달라집니다.

고속 기계에는 일관된 품질을 유지하기 위해 비례적으로 향상된 윤활, 냉각 및 다이 재료가 필요합니다. 적절한 냉각 없이 속도를 20%만 높이면 다이 온도가 80~120°C까지 올라갈 수 있습니다. , 마모가 빠르게 가속화됩니다.

일반적인 와이어 드로잉 결함 및 이를 방지하는 방법

잘 관리된 기계라도 공정 매개변수가 변동하면 결함이 있는 와이어가 발생할 수 있습니다. 결함 원인을 인식하면 수정 조치가 가속화됩니다.

• 와이어 파손: 가장 일반적으로 패스당 과도한 감소, 마모되거나 잘못된 크기의 다이, 들어오는 로드의 표면 이음매 또는 부적절한 윤활로 인해 발생합니다. 톤당 1개 이상의 파손률은 시스템적인 문제를 나타냅니다.
• 직경 변화(타원형): 마모된 다이 베어링 영역, 고르지 않은 캡스턴 장력 또는 진동으로 인해 발생합니다. 타원율이 0.5%를 초과하는 구리 자석선은 모터의 절연 불량을 유발합니다.
• 표면 긁힘 및 솔기: 다이 흠집, 오염된 윤활유 또는 다이 상자의 잔해로 인해 발생합니다. 스테인레스 스틸 및 의료용 와이어에 매우 중요합니다.
• 중앙 파열(쉐브론 균열): 높은 다이 각도와 낮은 감소율로 인해 표면에 보이지 않는 내부 균열이 발생합니다. 특히 프리스트레스트 콘크리트 연선에서 위험합니다.
• 잔류 응력 균열: 중간 어닐링 없이 과도한 냉간 가공을 하면 높은 내부 응력이 발생하여 인발 후 코일에 지연 균열이 발생합니다.

신선 기계로 일반적으로 가공되는 재료

와이어 드로잉 기계는 각각 고유한 과제를 안고 있는 광범위한 금속을 가공합니다.

• 저탄소강(<0.10%C): 못, 메쉬, 철조망, 일반공학 등에 사용됩니다. 높은 연성은 패스당 큰 감소를 허용합니다.
• 고탄소강(0.60~0.95%C): 스프링와이어, 타이어비드, PC스트랜드, 로프 등에 사용됩니다. 필요한 미세 구조를 달성하려면 드로잉 전에 페이턴트(열처리)를 엄격하게 제어해야 합니다.
• 스테인레스 스틸: 작업은 매우 빠르게 강화됩니다. 빈번한 어닐링과 특수 윤활제(염소화 오일 또는 옥살산염 코팅)가 필요합니다.
• 구리 및 구리 합금: 전 세계적으로 가장 많은 양의 비철 인발 와이어. 연질 구리는 적당한 환원을 위해 층간 어닐링이 필요하지 않지만 전기 등급에 대한 전도성을 유지하려면 어닐링해야 합니다.
• 알루미늄 및 알루미늄 합금: 가공 전력선(AAC, AAAC, ACSR 도체) 및 건물 전선용으로 그려졌습니다. 강도가 낮으면 다이 각도를 완만하게 하고 장력을 신중하게 제어해야 합니다.
• 텅스텐 및 몰리브덴: 램프 필라멘트 및 고온 응용 분야용으로 제작되었습니다. 고온 드로잉과 다이아몬드 다이가 필요합니다.

신선기 선택: 평가할 주요 요소

와이어 드로잉 기계를 구입하거나 지정하려면 직경 범위를 일치시키는 것 이상이 필요합니다. 커밋하기 전에 다음 매개변수를 주의 깊게 평가하세요.

• 최대 인발력(kN): 첫 번째 다이 출구에서 와이어 단면의 항복 강도를 초과해야 합니다. 소형 기계는 부하가 걸려 와이어가 끊어지거나 정지됩니다.
• 드로잉 패스 수: 패스가 많을수록 최종 직경이 더 미세해지고 다이당 작업이 더 잘 분배되지만 기계 설치 공간과 자본 비용이 늘어납니다.
• 드라이브 유형 및 제어: VFD 제어 AC 드라이브는 원활한 속도 램핑 및 동기화를 제공합니다. 구형 슬립 클러치 시스템은 얇은 와이어를 부러뜨리는 장력 스파이크가 발생하기 쉽습니다.
• 냉각 용량: 캡스턴 냉각 및 윤활유 냉각이 최대 생산 속도에서 한계 내에서 온도를 유지할 수 있는지 확인하십시오.
• 다이 교체 시간: 10m/s의 속도로 3mm 강철 와이어를 생산하는 다중 다이 기계에서 10분 다이 교체는 대략 다음과 같습니다. 6,000m의 생산 손실 . 퀵 체인지 다이 홀더는 가동 중지 시간을 크게 줄여줍니다.
• 자동화 및 모니터링: 최신 기계에는 파손 및 매개변수 드리프트를 실시간으로 감지하는 레이저 직경 게이지, 장력 센서 및 PLC 제어 기능이 통합되어 수동으로 모니터링하는 기계에 비해 불량률을 15~30% 줄입니다.

와이어 드로잉과 기타 금속 성형 공정

와이어 드로잉은 때때로 관련 프로세스와 혼동되기도 합니다. 차이점을 이해하면 각 방법이 적용되는 시기가 명확해집니다.

• 와이어 드로잉과 압출 비교: 압출에서는 금속이 다이를 통해 밀어집니다. 그림에서는 당겨집니다. 드로잉은 더 나은 치수 정확도와 작업 강화를 제공합니다. 비연성 합금 및 중공 프로파일에는 압출이 선호됩니다.
• 와이어 드로잉과 롤링: 롤링은 롤 사이의 압축을 사용하므로 평판 제품 및 대형 로드에 적합합니다. 다이 감금이 정확한 원형도를 보장하는 약 8mm 미만의 원형 와이어에 드로잉이 선호됩니다.
• 와이어 드로잉과 스웨이징: 스웨이징은 직경을 줄이기 위해 방사형 해머 블로우를 사용하며, 다이 드로잉 중 인장 응력에 민감한 테이퍼형 제품이나 재료에 선호됩니다.

직경 공차가 엄격한 긴 길이의 와이어를 생산하는 경우(세밀한 구리에서 ±0.005mm 달성 가능) 프로그레시브 다이를 통한 와이어 드로잉은 여전히 가장 효율적이고 비용 효율적인 냉간 성형 방법입니다.