와이어 드로잉 머신 설명: 작동 방식, 존재하는 유형 및 올바른 것을 선택하는 방법

와이어 드로잉 머신의 기능과 그것이 중요한 이유

와이어 드로잉 기계는 장력을 받는 일련의 점점 더 작은 다이를 통해 금속 막대 또는 와이어를 당겨서 금속 막대 또는 와이어의 직경을 줄입니다. 출력물은 정확한 직경, 개선된 기계적 특성, 보다 매끄러운 표면 마감을 갖춘 와이어입니다. 이는 롤링이나 압출만으로는 안정적으로 달성할 수 없는 품질입니다.

와이어 드로잉은 현대 제조 분야의 거의 모든 와이어 제품 뒤에 있는 기본 프로세스입니다. — 전기 전도체 및 자동차 케이블부터 스프링 강철, 수술용 봉합사 및 피아노선까지. 5.5mm 강철 막대로 시작하는 기계는 연속적인 드로잉 과정을 통해 이를 0.1mm 이하로 줄일 수 있으며, 각 과정은 제어된 단면적 비율을 제거합니다.

오른쪽 선택 와이어 드로잉 머신 구리, 알루미늄, 강철 또는 특수 합금 등 무엇이든 상관없이 공정 역학, 기계 구성, 다이 설계, 윤활 요구 사항 및 응용 분야에서 요구하는 최종 와이어 사양을 이해하는 것에 따라 달라집니다. 이 가이드는 정보에 입각한 장비 결정을 내리는 데 필요한 구체적 영역을 각각 다루고 있습니다.

와이어 드로잉 프로세스: 단계별

드로잉 프로세스는 드로잉되는 재료에 관계없이 일관된 기계적 논리를 따릅니다. 각 단계를 이해하면 문제를 진단하고 출력 품질을 최적화하는 데 도움이 됩니다.

1. 가리키는: 로드의 앞쪽 끝은 스웨이징, 롤링 또는 연삭을 통해 테이퍼링되어 있어 다이 개구부를 통해 나사산을 뚫고 드로잉 캡스턴이나 블록으로 잡을 수 있습니다.
2. 다이 항목: 뾰족한 와이어는 다이의 벨(엔트리 콘)으로 들어가 변형이 시작되는 접근 각도로 가이드됩니다.
3. 감소 구역: 와이어는 다이의 베어링 영역을 통과할 때 방사형으로 압축됩니다. 단면적은 감소하고 길이는 비례적으로 증가합니다. 패스당 감소 폭은 일반적으로 다음과 같습니다. 강철의 경우 15% ~ 25% 그리고 최대 구리 및 알루미늄과 같은 부드러운 금속의 경우 30% ~ 35% .
4. 베어링 영역: 최종 직경과 표면 마감을 제어하는 짧은 원통형 섹션입니다.
5. 등받이: 와이어가 떠날 때 바인딩되는 것을 방지하는 다이 출구의 약간의 테이퍼입니다.
6. 권선: 다음 패스 또는 최종 포장을 위해 인발된 와이어 코일을 캡스턴이나 스풀에 감습니다.

다이를 통과할 때마다 소성 변형으로 인해 와이어가 가공 경화됩니다. 고탄소강 및 스테인레스와 같은 재료의 경우 인발을 계속하기 전에 연성을 회복하기 위해 여러 번 통과한 후 중간 어닐링(열처리를 통한 연화)이 필요할 수 있습니다. 구리와 알루미늄은 일반적으로 어닐링이 필요하기 전에 더 많은 환원을 허용합니다.

신선기의 주요 유형

와이어 드로잉 기계는 주로 드로잉 블록의 수(단일 패스와 다중 패스), 해당 블록의 배열, 처리되는 재료 및 와이어 게이지의 유형에 따라 분류됩니다. 각 구성은 다양한 생산 시나리오에 적합합니다.

싱글 블록(싱글 다이) 드로잉 머신

가장 간단한 구성: 하나의 다이, 하나의 캡스턴. 로드는 단일 다이를 통과하여 회전하는 드럼에 감겨집니다. 단일 블록 기계는 다음 용도로 사용됩니다. 무거운 철사와 막대 그림 — 일반적으로 한 번 당길 때 로드가 5~12mm에서 2~4mm로 줄어듭니다. 이는 다중 기계 드로잉 라인의 첫 번째 단계로 일반적이며 빈번한 다이 교체가 필요한 특수 응용 분야에도 사용됩니다.

무거운 로드를 작업하는 단일 블록 기계의 드로잉 속도는 일반적으로 초당 1~5미터 . 장점은 기계적 단순성과 설치 용이성입니다. 제한 사항은 머신 패스당 한 번의 감소만 달성된다는 것입니다.

멀티패스(연속) 드로잉 머신

다중 패스 기계는 단일 연속 패스로 일련의 다이와 캡스턴을 통해 와이어를 꿰어냅니다. 각 캡스턴은 각 감소 후 와이어의 증가된 속도와 길이를 보상하기 위해 이전 캡스턴보다 빠르게 회전합니다. 이 기계는 와이어 드로잉의 일꾼입니다. 단일 12다이 기계는 5.5mm 로드를 가져와 멈추지 않고 1mm 미만으로 끌어낼 수 있습니다.

미세한 구리선을 위한 최신 다중 패스 기계는 다음을 초과하는 출구 속도를 달성할 수 있습니다. 초당 30미터 , 일부 고속 미세 와이어 기계가 도달 40~50m/초 . 기계의 다이 수는 최종 게이지와 재료에 따라 일반적으로 6~25개입니다.

습식 드로잉 머신

습식 신선 기계에서는 다이와 캡스턴이 액체 윤활제-냉각제 용액에 완전히 잠겨 있습니다. 이는 표준 구성입니다. 미세 및 초미세 와이어 드로잉 - 직경이 약 0.5mm 미만인 경우 - 높은 드로잉 속도에서 발생하는 열로 인해 와이어나 다이가 손상될 수 있습니다. 마그넷 와이어, 통신 와이어, 정밀 스테인리스 스틸 와이어 생산에서는 습식 기계가 지배적입니다.

건식 드로잉 머신

건식 연신기는 액체 욕조 대신 분말 또는 페이스트 윤활제를 사용합니다. 그들은 다음을 위해 사용됩니다 중간에서 거친 와이어 특히 0.5-5mm 범위의 강철 와이어에서는 나트륨이나 칼슘 스테아레이트와 같은 건성 윤활제가 액체 시스템의 합병증 없이 적절한 윤활을 제공합니다. 강철 타이어 코드와 스프링 와이어는 일반적으로 건식 인발 장비에서 생산됩니다.

직선 드로잉 머신

직선 기계에서 와이어는 중간 캡스턴을 감싸지 않고 다이를 통해 수평으로 이동합니다. 이는 드럼을 감아서 발생하는 굽힘 응력을 제거하므로 직선형 기계가 선호됩니다. 단단하거나 부서지기 쉬운 또는 고가의 재료 - 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄 와이어 및 용접 전극 와이어와 같은 - 인발 중 굽힘 피로로 인해 파손될 수 있습니다.

용도별 신선기 사양 비교

다이: 와이어 품질을 정의하는 구성 요소

드로잉 다이는 프로세스의 핵심입니다. 다이 형상, 재료 및 표면 마감은 와이어 직경 공차, 표면 품질 및 다이 서비스 수명을 직접적으로 결정합니다. 잘못 지정되거나 마모된 다이는 허용 오차를 벗어나거나 거칠거나 파손되기 쉬운 와이어를 생성합니다.

다이 재료

• 텅스텐 카바이드: 대부분의 강철 및 중간 와이어 응용 분야에 대한 표준 다이 재료입니다. 내마모성이 뛰어나고 비용 효율적이며 다양한 등급으로 제공됩니다. 탄소강선의 일반적인 사용 수명: 다이당 와이어 200~500kg 와이어 경도 및 감소에 따라 다릅니다.
• 다결정 다이아몬드(PCD): 구리 및 귀금속의 미세 및 초세선 신선에 사용됩니다. 초경합금보다 사용 수명이 훨씬 더 깁니다. 10~50배 더 길다 — 대량의 미세 와이어 생산에 대한 상당히 높은 비용을 정당화합니다.
• 천연 다이아몬드: 천연 다이아몬드의 완벽한 결정학적 특성으로 인해 합성 다이아몬드가 따라올 수 없는 표면 마감과 치수 공차를 제공하는 약 0.05mm 미만의 가장 미세한 와이어 게이지에 여전히 사용됩니다.
• 세라믹: 와이어와 카바이드 사이의 화학적 반응으로 인해 마모가 가속화되는 스테인레스강이나 티타늄 인발과 같은 특정 용도에 사용됩니다.

다이 각도 및 감소 일정

다이 접근 반각(다이 축과 테이퍼형 감소 영역 사이의 각도)의 범위는 일반적으로 다음과 같습니다. 6° ~ 12° 대부분의 응용 분야에 사용됩니다. 각도가 작을수록 인발력과 다이 마모가 감소하지만 접촉 길이와 마찰이 증가합니다. 각도가 클수록 접촉은 짧아지지만 중복 변형이 증가하여 와이어 온도와 가공 경화 속도가 높아집니다. 주어진 재료 및 감소에 대한 최적의 각도는 경험적으로 결정되며 상업용 와이어 드로잉 작업에서 밀접하게 유지되는 매개변수입니다.

축소 일정(다중 패스 기계의 각 다이에 할당된 면적 감소 정도)은 기계가 최대 처리량으로 작동하는 동안 단일 다이에 과부하가 걸리지 않도록 균형을 맞춰야 합니다. 패스당 일반적인 면적 감소는 다음과 같습니다. 강철의 경우 17~22% 그리고 구리의 경우 20~30% . 이러한 임계값을 초과하면 와이어 파손 빈도와 다이 마모가 기하급수적으로 증가합니다.

윤활: 기계 성능 및 와이어 품질에 매우 중요

와이어 드로잉의 윤활은 와이어와 다이 사이의 마찰을 줄이고, 변형과 마찰로 인해 발생하는 열을 제거하고, 와이어 표면과 다이 재료 사이의 용착이나 마손을 방지하는 세 가지 기능을 수행합니다. 잘못된 윤활은 조기 금형 고장, 과도한 와이어 파손 및 표면 품질 저하의 가장 일반적인 원인 중 하나입니다.

• 건조 윤활제(분말비누): 스테아르산나트륨과 스테아르산칼슘은 강선 인발에 가장 흔히 사용되는 건식 윤활제입니다. 와이어는 비누와 반응하여 다이 경계면에 아연 비누막을 형성하는 석회 또는 붕사 캐리어 층으로 사전 코팅되어 있습니다. 로드 파손 및 중간 와이어에는 효과적이지만 세선에는 적합하지 않습니다.
• 습식 윤활제(에멀젼 및 순수 오일): 합성 윤활제 첨가제를 함유한 수성 유제는 습식 연신 기계의 표준입니다. 농도는 일반적으로 다음 사이에서 유지됩니다. 부피 기준 3% 및 10% , pH는 8.5~9.5 사이로 조절되어 박테리아 성장과 부식을 방지합니다. 순수 오일(비유화)은 특정 스테인리스 및 특수 합금 응용 분야에 사용됩니다.
• 금속 코팅: 초고탄소강(타이어 코드, PC 연선)의 경우, 인발 전 로드에 전기도금이나 용융 특허 가공을 통해 황동이나 아연을 코팅합니다. 이러한 금속 코팅은 고체 윤활제 캐리어 역할을 하며 드로잉 중에 소모되어 다이 인터페이스에 얇은 윤활 필름을 증착합니다.

신선기 선택 시 주요 요소

신선 기계를 구매하거나 지정하려면 여러 기술 매개변수를 생산 요구 사항에 맞춰야 합니다. 출력 품질, 운영 비용 및 투자 수익에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 다음과 같습니다.

재료 및 전선 게이지 범위

기계를 평가하기 전에 입력 및 출력 직경 범위를 정의하십시오. 구리 세선 신선에 최적화된 기계는 강철봉 파손에 적합하지 않으며, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 제품 범위가 넓은 게이지 창에 걸쳐 있는 경우(예: 5mm에서 0.3mm까지) 단일 장치가 아닌 두 대의 기계가 직렬로 필요할 가능성이 높습니다.

모터 출력 및 인발력

인발력은 와이어의 단면적, 재료의 항복 강도 및 패스당 총 면적 감소에 비례합니다. 모터 전력의 부족으로 인해 인발이 지연되고 와이어가 과도하게 끊어집니다. 대형화는 자본과 에너지를 낭비합니다. 1~3mm 와이어를 처리하는 중간 강철 와이어 기계의 경우 일반적으로 설치된 모터 출력 범위는 다음과 같습니다. 15kW ~ 75kW 패스 수와 드로잉 속도에 따라 드로잉 블록당.

속도 제어 및 동기화

다중 패스 기계에서는 패스 간 올바른 백텐션을 유지하기 위해 각 캡스턴의 속도를 정밀하게 동기화해야 합니다. 현대 기계 사용 폐쇄 루프 장력 제어 기능을 갖춘 가변 주파수 드라이브(VFD) 각 블록마다 와이어 신장 변화를 자동으로 조정할 수 있습니다. 구형 기계는 와이어 등급이나 다이 일정을 변경할 때 수동 조정이 필요한 기계적 속도 비율을 사용합니다.

인라인 어닐링 기능

구리 및 알루미늄 와이어 인발의 경우, 테이크업 스풀 전에 짧은 저항성 가열 영역을 통해 완성된 와이어를 통과시키는 연속 인라인 어닐링은 별도의 퍼니스 어닐링 사이클 없이 연성을 복원합니다. 인라인 어닐링은 별도의 전체 처리 단계를 제거할 수 있습니다. , 생산 리드타임과 생산된 와이어 1kg당 에너지 비용을 크게 줄입니다. 기계의 출구 속도가 대상 합금의 적절한 어닐링에 필요한 열 체류 시간과 호환되는지 확인하십시오.

중단 감지 및 자동 재시작

와이어 끊김은 인발 작업에서 피할 수 없는 부분이며, 특히 고속으로 작동하는 가는 와이어 기계에서는 더욱 그렇습니다. 파손으로 인한 비용 영향은 기계가 얼마나 빨리 멈추는지, 작업자가 얼마나 빨리 나사산을 다시 끼우고 다시 시작할 수 있는지에 따라 크게 달라집니다. 현대 기계에는 다음이 포함됩니다. 광학 또는 접촉 기반 파손 감지기 중단 후 1000분의 1초 이내에 기계를 멈추고, 일부 모델에서는 작업자의 개입 없이 자동으로 스레드를 다시 연결하고 다시 시작할 수 있습니다. 40m/s의 속도로 작동하는 고속 가는 선재 기계에서 재실 시간을 15분에서 2분으로 단축하면 복구 가능 연간 수백 시간의 생산 단일 기계에서.

일반적인 와이어 드로잉 문제와 근본 원인

일반적인 도면 문제에 대한 진단 지식을 통해 가동 중지 시간과 폐기 시간을 줄일 수 있습니다. 대부분의 결함은 다이 상태, 윤활 실패, 재료 불일치 등 세 가지 원인 중 하나로 인해 발생합니다.

• 빈번한 단선: 패스당 과도한 감소, 다이 마모 또는 균열, 부적절한 윤활, 분리 또는 부적절한 압연기 실행으로 인해 들어오는 로드의 딱딱한 부분으로 인해 가장 흔히 발생합니다. 먼저 다이 상태를 확인한 후 감소 일정을 검토하십시오.
• 표면 득점 또는 다이 라인: 다이 마모, 다이 표면 오염 또는 윤활제 파손을 나타냅니다. 다이를 교체하고 윤활 시스템을 세척하십시오. 해결되지 않은 스코어링은 다운스트림 다이로 전파되어 전체 제품 길이를 저하시킵니다.
• 와이어에 따른 직경 변화: 장력 변동(VFD 보정 및 캡스턴 표면 상태 확인), 다이의 베어링 영역 마모 또는 일관되지 않은 들어오는 로드 직경으로 인해 발생할 수 있습니다.
• 과도한 열 발생: 윤활 부족, 윤활 시스템의 냉각 용량에 대한 과도한 연신 속도 또는 재료의 열 허용 오차를 초과하는 패스당 감소를 지적합니다. 다이 출구의 구리선 온도는 일반적으로 아래로 유지되어야 합니다. 150°C 표면 산화를 방지합니다.
• 스풀링된 와이어의 코일링 또는 주조 문제: 인발 과정에서 발생하는 잔류 응력으로 인해 와이어가 스풀에서 튀어 나오거나 일관되지 않은 코일이 형성될 수 있습니다. 일반적으로 테이크업 스풀 전에 최종 캡스턴의 백 텐션을 조정하거나 교정 롤러를 추가하면 이 문제가 해결됩니다.