چرا روغن کاری برای عملکرد ماشین کشش سیم بسیار مهم است؟

روغن کاری بسیار مهم است دستگاه سیم کشی عملکرد زیرا به طور همزمان کنترل می کند اصطکاک، گرما، سایش قالب، کیفیت سطح سیم و نیروی کشش - همه در فرآیندی که سیم و قالب در هر گذر تنها برای میلی ثانیه در تماس هستند. لایه روان کننده را بردارید یا تخریب کنید و هر یک از این متغیرها به یکباره خراب می شوند. مطالعات روی خطوط کشش سیم مسی نشان می دهد که روغن کاری ناکافی تا 40 درصد از خرابی های برنامه ریزی نشده را تشکیل می دهد و علت اصلی شکست زودرس مرگ است.

این راهنما دقیقاً توضیح می‌دهد که روغن کاری در هر مرحله از فرآیند ترسیم چه کاری انجام می‌دهد، وقتی از کار می‌افتد چه اتفاقی می‌افتد، و چگونه می‌توان یک سیستم روانکاری ساخت که از قالب‌ها، سیم و دستگاه شما محافظت می‌کند.

روغن کاری واقعاً در داخل قالب انجام می دهد

برای درک اینکه چرا روغن کاری اهمیت دارد، به تجسم آنچه در ناحیه تماس قالب می افتد کمک می کند. هنگامی که سیم با سرعت 10 تا 30 متر بر ثانیه وارد قالب کششی می شود، ناحیه کاهش سیم را با فشار زیادی بر روی سطح قالب فشرده می کند - فشار تماس در کشش سیم مسی معمولاً از 500 تا 2000 مگاپاسکال بسته به نسبت کاهش و مواد سیم.

در این فشارها و سرعت ها، یک فیلم روان کننده پنج کار را به طور همزمان انجام می دهد:

• سیم را از سطح قالب جدا می کند: یک فیلم هیدرودینامیکی یا مرزی از تماس مستقیم فلز با فلز جلوگیری می کند که باعث سایش سریع چسب در سطح سیم و یاتاقان قالب می شود.
• کاهش ضریب اصطکاک: بدون روانکاری، ضریب اصطکاک بین مس و کاربید تنگستن تقریباً 0.3-0.4 است. با روانکاری امولسیونی مناسب، این کاهش می یابد 0.04-0.08 - کاهش تا 85٪.
• گرما را از ناحیه دای حذف می کند: در کشش مرطوب، روان کننده به عنوان خنک کننده عمل می کند و قبل از اینکه بتواند خواص مکانیکی سیم را کاهش دهد یا به ماده قالب آسیب برساند، گرما را از نقطه تماس قالب دور می کند.
• جلوگیری از جمع شدن فلز (گال زدن): بدون یک لایه محافظ، ذرات ریز سیم به سطح یاتاقان قالب می‌چسبند و ناحیه‌ای ناهموار ایجاد می‌کنند که سیم بعدی را خراش می‌دهد.
• نیروی کششی را کاهش می دهد: اصطکاک کمتر به این معنی است که موتورهای کاپستان سیم را با نیروی کمتری از داخل هر قالب می کشند و مصرف انرژی و فشار مکانیکی بر یاتاقان های کاپستان و اجزای محرک را کاهش می دهند.

سه رژیم روغن کاری و چرایی اهمیت آنها

کشش سیم تحت یک شرایط روانکاری کار نمی کند. بسته به سرعت کشش، هندسه قالب، ویسکوزیته روان کننده و نسبت کاهش، منطقه تماس در یکی از سه رژیم تریبولوژیکی عمل می کند - و درک اینکه فرآیند شما در کدام رژیم است، نحوه مدیریت روانکاری را تعیین می کند.

روغن کاری مرزی

در سرعت های کم یا فشار تماس بالا، لایه روان کننده آنقدر نازک است که سیم را از قالب جدا نمی کند. حفاظت به افزودنی های شیمیایی متکی است - اسیدهای چرب، ترکیبات EP (فشار شدید)، یا عوامل گوگرد-فسفر - که به سطح فلز متصل می شوند و یک لایه محافظ قربانی تشکیل می دهند. این رژیم بیشتر در کشش سیم فولادی خشک رایج است و در چند مورد اول از یک خط پر سرعت که در آن سرعت سیم هنوز کم است می میرد.

در روغنکاری مرزی، نرخ سایش قالب بالاترین میزان است. تغییر به یک روان کننده با افزودنی های قوی تر EP یا افزایش زاویه نزدیک برای کاهش فشار تماس می تواند عملکرد را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.

روغنکاری مخلوط

منطقه انتقال بین مرزی و روغن کاری هیدرودینامیکی کامل. بخشی از ناحیه تماس قالب توسط یک فیلم مایع جدا می شود. بخش هنوز هم شامل تماس ناهنجار است. اکثر نقشه کشی سیم های ریز مسی در این رژیم عمل می کنند در سرعت تولید استاندارد 10-20 متر بر ثانیه.

روغن کاری ترکیبی سطح خوب و عمر قالب قابل قبولی را ارائه می دهد. بهینه سازی ویسکوزیته و غلظت روان کننده، فرآیند را در انتهای بالایی این رژیم، نزدیک به شرایط هیدرودینامیک کامل نگه می دارد.

روغن کاری هیدرودینامیک (فول فیلم).

در سرعت های کشش بالا، حرکت سیم، روان کننده را به منطقه تماس قالب می کشد و یک فیلم جداکننده کامل می سازد. سطوح سیم و قالب کاملاً از هم جدا شده اند - اصطکاک به حداقل می رسد، سایش قالب تقریباً صفر است و سطح سیم در بهترین حالت خود قرار دارد. خطوط سیم مسی با سرعت بالا با سرعت 25 تا 30 متر بر ثانیه کار می کنند می تواند با امولسیون های کشش مرطوب فرموله شده مناسب به شرایط تقریباً هیدرودینامیکی دست یابد.

سیستم های کشش قالب تحت فشار - که روان کننده را تحت فشار 200 تا 400 بار وارد قالب می کند - به طور عمدی شرایط فیلم کامل را در سرعت های پایین تر مهندسی می کند و به مزایای روانکاری هیدرودینامیکی در کل سری قالب ها دست می یابد.

انواع روان کننده های سیم کشی و زمان استفاده از هر کدام

انتخاب نوع غلط روان کننده برای مواد سیم و روش کشش یکی از رایج ترین و پرهزینه ترین خطاها در عملیات سیم کشی است. چهار دسته روان کننده اصلی هر کدام دارای شیمی مجزا، ویژگی های عملکردی و کاربردهای سازگار هستند.

امولسیون کشش مرطوب (روغن در آب)

روان کننده استاندارد برای کشش مس، آلومینیوم و سیم ریز. یک پایه روغن معدنی یا مصنوعی در آب امولسیون می شود غلظت 3 تا 10 درصد وزنی . فاز آب خنک کننده را فراهم می کند. فاز روغن روانکاری را فراهم می کند. امولسیون های مدرن همچنین حاوی بازدارنده های خوردگی، بیوسیدها و عوامل مرطوب کننده هستند.

• بهترین برای: سیم مسی (همه گیج ها)، سیم آلومینیومی بالای 0.5 میلی متر، ماشین های پیوسته چند دای
• دمای عملیاتی معمولی: 20-35 درجه سانتیگراد در ورودی قالب
• هر 4 تا 8 هفته یک بار مخزن پر را تعویض کنید. تمرکز را در هر نوبت بررسی کنید

روان کننده های صابون خشک (پودر / خمیر)

عمدتا در کشش سیم فولادی، به ویژه برای فولاد پر کربن و فنر استفاده می شود. پودر صابون سدیم یا کلسیم سیم را قبل از ورود به جعبه قالب می پوشاند. صابون تحت فشار تماس کمی ذوب می شود و یک لایه محافظ تشکیل می دهد. پوشش آهک (پیش تصفیه فسفات یا بوراکس) معمولاً روی میله فولادی اعمال می شود. قبل از کشیدن به عنوان یک حامل صابون عمل می کند و چسبندگی را بهبود می بخشد.

• بهترین برای: فولاد پر کربن، سیم فنر، سیم کامپیوتر، سیم لاستیک
• دمای جعبه صابون باید حفظ شود 60-80 درجه سانتیگراد برای اطمینان از ذوب و چسبندگی مناسب به سیم
• باقی مانده روان کننده روی سیم تمام شده باید قبل از گالوانیزه کردن یا پردازش بیشتر حذف شود

روغن های طراحی تمیز (رقیق نشده).

روغن‌های معدنی یا مصنوعی که بدون رقیق‌سازی استفاده می‌شوند، معمولاً برای کشش با سرعت آهسته و با گیج سنگین یا برای مواد حساس به تماس با آب. روغن های تمیز در مقایسه با امولسیون ها روغن کاری مرزی بالاتری دارند اما ظرفیت خنک کنندگی کمتری دارند.

• بهترین برای: سیم ریز فولاد ضد زنگ، آلیاژهای ویژه، سیم فلز گرانبها
• انتخاب ویسکوزیته بسیار مهم است - خیلی ضخیم ورود قالب را کاهش می دهد. خیلی نازک اجازه می دهد تا فیلم تحت فشار تماس بالا شکسته شود

روان کننده های مصنوعی مبتنی بر استر

فرمولاسیون های پیشرفته ای که برای سیم های آلومینیومی و سیم کشی با سرعت بالا استفاده می شود که در آن سطوح سیم تمیز ضروری است. استرهای مصنوعی پایداری حرارتی عالی، باقیمانده کم دارند و باعث اکسیداسیون سطحی نمی شوند که روغن های معدنی می توانند روی آلومینیوم ایجاد کنند.

• بهترین برای: کشیدن سیم آلومینیومی، سیم برای بازپخت روشن یا میناکاری
• هزینه 2 تا 4 برابر بیشتر از امولسیون های استاندارد است، اما کاهش باقی مانده می تواند مرحله تمیز کردن پس از کشیدن را حذف کند.

چگونه روانکاری به طور مستقیم بر زندگی مرده تأثیر می گذارد

رابطه بین کیفیت روانکاری و عمر قالب مستقیم و قابل اندازه گیری است. در آزمایش‌های تولید کنترل‌شده روی خطوط کشش سیم مسی 0.5 میلی‌متری، تفاوت‌های عمر مفید قالب زیر ثبت شده است:

• امولسیون بهینه شده (غلظت صحیح، تمیز، به خوبی سرد شده): عمر قالب PCD 3000-5000 کیلوگرم در هر ایستگاه قالب
• امولسیون تخریب شده (آلوده، غلظت کم، دمای بالا): عمر قالب PCD به 800-1500 کیلوگرم کاهش می یابد - کاهش آن 50-70٪
• اجرای خشک (شکست کامل روغن کاری): شکست قالب در عرض چند دقیقه، اغلب با شکستن سیم و آسیب سطح بلبرینگ همراه است که به جای سنگ زنی مجدد نیاز به تعویض قالب دارد.

برای کارخانه ای که 200 قالب در ماه مصرف می کند با 150 دلار به ازای هر قالب PCD، بهبود مدیریت روانکاری برای افزایش عمر قالب تنها 30 درصد صرفه جویی می کند. تقریباً 10800 دلار در ماه فقط در هزینه های قالب می باشد - بدون سرمایه گذاری

چگونه روغن کاری بر کیفیت سطح سیم و خواص مکانیکی تأثیر می گذارد

فراتر از حفاظت قالب، کیفیت روانکاری تاثیر مستقیمی بر کیفیت خود سیم دارد. این برای سیم هایی که برای میناکاری، آبکاری الکتریکی، یا کاربردهای دقیقی که تمیزی سطح و قوام ابعاد غیرقابل مذاکره هستند، اهمیت بیشتری دارد.

پایان سطح

یک لایه روان کننده کامل بین سیم و یاتاقان قالب، سطح سیم آینه مانندی را ایجاد می کند (Ra 0.05-0.1 میکرومتر برای مس). هنگامی که لایه شکسته می شود - به دلیل غلظت کم روان کننده، دمای بالا، یا آلودگی - تماس میکرو اسپریتی باعث ایجاد خراش های طولی و زبری سطح می شود که می تواند نرخ سوراخ مینای دندان را 3-5× افزایش دهید در عملیات میناکاری پایین دست

دمای سیم و اثر آنیلینگ

سیم مسی باید از قالب نهایی زیر خارج شود 80 درجه سانتی گراد برای حفظ استحکام کششی سخت کاری شده خود قبل از بازپخت درونی عمدی. اگر روغن کاری ناکافی باشد و دمای سیم در قالب به 150 تا 200 درجه سانتیگراد افزایش یابد، بازپخت خود به خودی جزئی رخ می دهد - سیم را به طور ناهموار نرم می کند و تغییر استحکام کششی در طول قرقره ایجاد می کند. این اثر در طول ترسیم برای اپراتور نامرئی است اما در آزمایش کیفیت پایین دست به صورت کشیدگی ناسازگار نشان می دهد.

باقیمانده روان کننده روی سطح سیم

مقداری روان کننده همیشه پس از کشیدن روی سطح سیم باقی می ماند. نوع و مقدار باقیمانده به طور قابل توجهی برای فرآیندهای پایین دستی اهمیت دارد:

• خطوط میناکاری: باقیمانده بیش از حد روغن معدنی باعث از بین رفتن چسبندگی مینا می شود. روان‌کننده‌های مبتنی بر استر مصنوعی که در حین عبور میناکاری کوره (در دمای 350 تا 500 درجه سانتی‌گراد) به طور تمیز می‌سوزند.
• گالوانیزه (مفتول فولادی): باقیمانده صابون باید قبل از پوشش روی با اسید ترشی به طور کامل حذف شود - سیم ناقص تمیز شده باعث ایجاد لکه های خالی در لایه روی می شود.
• هادی های مسی لخت: بقایای روغن معدنی در صورت حذف نشدن باعث ایجاد مشکلات مقاومت در برابر تماس در نقاط پایانی می شود. تعیین امولسیون کم باقیمانده نیاز به مرحله تمیز کردن جداگانه را از بین می برد.

پارامترهای روانکاری بحرانی برای نظارت بر هر تغییر

خرابی روغن کاری تقریباً هرگز ناگهانی نیست - با خارج شدن پارامترها از محدوده به تدریج ایجاد می شود. اندازه‌گیری‌های زیر که در هر جابجایی انجام می‌شوند، قبل از اینکه باعث آسیب به قالب یا خرابی کیفیت سیم شوند، مشکلاتی را ایجاد می‌کنند.

هزینه پنهان آلودگی روان کننده

آلودگی امولسیونی رایج ترین و دست کم گرفته شده ترین مشکل روانکاری در کارخانه های سیم کشی است. منابع آلودگی شامل ریزه‌های فلزی حاصل از فرآیند کشیدن، روغن گیربکس‌های گیربکس و یاتاقان‌های دستگاه، رشد باکتری در مخزن و رسوبات معدنی آب سخت است.

ایجاد ریزه فلزی

هر پاس کششی ذرات مس یا فولاد میکروسکوپی تولید می کند که در امولسیون جمع می شوند. در غلظت های بالاتر 500 پی پی ام ریزه فلزی این ذرات به عنوان مواد ساینده عمل می کنند و سرعت سایش قالب را افزایش می دهند و باعث ایجاد خراش های سطحی روی سیم می شوند. یک سیستم فیلتراسیون که به درستی نگهداری می شود (عناصر فیلتر 20 تا 50 میکرون) ریزه های فلزی را زیر این آستانه نگه می دارد. فیلترهای نادیده گرفته شده در عرض چند روز در یک خط با حجم بالا اشباع می شوند و روان کننده را به ترکیب ملایمی تبدیل می کنند.

آلودگی باکتریایی

مخازن امولسیون گرم (25 تا 40 درجه سانتی گراد) محیط های ایده آل برای رشد باکتری ها هستند. مستعمرات باکتری ها امولسیفایر و افزودنی های EP را در روان کننده مصرف می کنند و عملکرد روانکاری را کاهش می دهند در حالی که قرائت انکسارسنج بدون تغییر باقی می ماند و آلودگی را برای بررسی غلظت استاندارد نامرئی می کند. شاخص های آلودگی باکتریایی عبارتند از:

• کاهش pH به زیر 8.5 بین تیمارهای بیوساید
• بوی ترش یا گوگرد از مخزن
• افزایش سایش قالب یا عیوب سطح سیم علیرغم قرائت صحیح غلظت
• لجن سیاه یا قهوه ای که در کف مخزن جمع می شود

هنگامی که آلودگی باکتریایی ایجاد شد، درمان بیوسید به تنهایی به ندرت کافی است. الف تخلیه کامل مخزن، تمیز کردن مکانیکی و شارژ امولسیون تازه مورد نیاز است. گیاهانی که این مرحله را نادیده می گیرند و به سادگی بیوسید اضافه می کنند، معمولاً در عرض 1 تا 2 هفته مشکل را مشاهده می کنند.

روغن ولگرد از سیستم های ماشینی

روغن گیربکس و مایع هیدرولیک که به داخل امولسیون کشش نشت می کنند، یک لایه سطحی را تشکیل می دهند که مانع از رسیدن روانکار به منطقه تماس قالب می شود. روغن ولگرد بالا 2 درصد حجمی به طور قابل توجهی سایش قالب را افزایش می دهد و می تواند باعث خوردگی سطوح سیم مسی شود. اسکیمرهای روغن را روی مخازن امولسیونی بزرگ نصب کنید و به جای مدیریت علائم، نشت دستگاه را به سرعت تعمیر کنید.

طراحی سیستم روانکاری: یک راه اندازی خوب مهندسی شده چگونه به نظر می رسد

عملکرد روانکاری فقط به کیفیت روانکار بستگی ندارد، بلکه به نحوه تحویل، فیلتر کردن، خنک کردن و گردش مجدد روانکار توسط سیستم بستگی دارد. یک سیستم تحویل ضعیف طراحی شده، روان کننده خوب را هدر می دهد و مزایای آن را نفی می کند.

• ظرفیت مخزن: حداقل 10× سرعت جریان در دقیقه - برای خطی که با سرعت 40 لیتر در دقیقه جریان دارد، مخزن باید حداقل نگه دارد. 400 لیتر . مخازن کم حجم روان کننده را خیلی سریع چرخانده و از اتلاف حرارت کافی بین مسیرهای عبوری از سیستم جلوگیری می کند.
• فیلتراسیون: فیلتراسیون دو مرحله ای - درشت (100 میکرون) برای حذف ذرات بزرگ، ریز (20-50 میکرون) برای حذف ریزه های فلزی. هنگامی که فشار تفاضلی در فیلتر بیشتر شد، عناصر فیلتر را تعویض یا تمیز کنید 0.5 بار بالاتر از خط پایه .
• واحد چیلر: اندازه برای حفظ امولسیون در دمای ورودی 20-28 درجه سانتیگراد حتی در حداکثر سرعت تولید. یک چیلر با 20 درصد ظرفیت خنک کننده کمتر، می تواند دمای ورودی را 8 تا 12 درجه سانتی گراد افزایش دهد و سیستم را از شرایط بهینه روانکاری خارج کند.
• طراحی و موقعیت نازل: نازل ها باید روان کننده را به نقطه ورودی قالب هدایت کنند - نه اینکه فقط جعبه قالب را سیل کنند. نازل های جریان مستقیم در زاویه 45 درجه نسبت به ورودی سیم به حداکثر رساندن حباب روان کننده به منطقه رویکرد قالب.
• جداسازی جریان برگشتی: اطمینان حاصل کنید که خطوط برگشت روان کننده برای به حداقل رساندن تلاطم و تولید کف طراحی شده اند. کف بیش از حد چگالی فیلم روان کننده را کاهش می دهد و راندمان انتقال حرارت را کاهش می دهد.

مدیریت عملی روغن کاری: یک برنامه خلاصه

مدیریت روانکاری مداوم از اکثر مشکلات سایش قالب، کیفیت سیم و قابلیت اطمینان دستگاه در عملیات سیم کشی جلوگیری می کند. جدول زیر همه اقدامات کلیدی را در یک چارچوب مرجع واحد ادغام می کند.