ماشین‌های سیم کشی توضیح داده شده: چگونه کار می‌کنند، چه انواعی وجود دارند و چگونه می‌توان ماشین مناسب را انتخاب کرد

ماشین نقشه کشی سیمی چه کاری انجام می دهد - و چرا اهمیت دارد

یک دستگاه سیم کشی قطر میله یا سیم فلزی را با کشیدن آن از طریق یک سری قالب های به تدریج کوچکتر تحت کشش کاهش می دهد. خروجی سیمی با قطر دقیق، خواص مکانیکی بهبود یافته، و سطح صاف تر است - کیفیتی که نمی توان به طور قابل اعتماد از طریق نورد یا اکستروژن به تنهایی به دست آورد.

کشیدن سیم فرآیند اساسی در پشت هر محصول سیمی در تولید مدرن است - از هادی های الکتریکی و کابل های خودرو گرفته تا فولاد فنری، بخیه های جراحی و سیم پیانو. ماشینی که با میله فولادی 5.5 میلی‌متری شروع به کار می‌کند، می‌تواند آن را از طریق گذرهای کششی متوالی به 0.1 میلی‌متر یا ظریف‌تر کاهش دهد، که هر کدام درصد کنترل‌شده‌ای از سطح مقطع را حذف می‌کنند.

انتخاب سمت راست دستگاه سیم کشی - چه برای مس، آلومینیوم، فولاد یا آلیاژهای خاص - به درک مکانیک فرآیند، پیکربندی ماشین، طراحی قالب، نیازهای روانکاری و مشخصات سیم نهایی مورد نیاز برنامه شما بستگی دارد. این راهنما هر یک از آن مناطق را با ویژگی های مورد نیاز برای تصمیم گیری آگاهانه تجهیزات پوشش می دهد.

فرآیند کشیدن سیم: گام به گام

فرآیند ترسیم بدون توجه به ماده ای که ترسیم می شود از یک منطق مکانیکی ثابت پیروی می کند. درک هر مرحله به تشخیص مشکلات و بهینه سازی کیفیت خروجی کمک می کند.

1. اشاره کردن: انتهای میله مخروطی است - یا با چرخاندن، غلتاندن یا آسیاب کردن - بنابراین می توان آن را از طریق دهانه قالب عبور داد و توسط کلاهک کشش یا بلوک گرفت.
2. ورودی قالب: سیم نوک تیز وارد زنگ قالب (مخروط ورودی) می شود که آن را به سمت زاویه نزدیکی که تغییر شکل شروع می شود هدایت می کند.
3. منطقه کاهش: سیم هنگام عبور از ناحیه یاتاقان قالب به صورت شعاعی فشرده می شود. سطح مقطع کاهش می یابد در حالی که طول به طور متناسب افزایش می یابد. کاهش در هر پاس معمولا از 15 تا 25 درصد برای فولاد و تا 30٪ تا 35٪ برای فلزات نرمتر مانند مس و آلومینیوم .
4. منطقه بلبرینگ: یک بخش استوانه ای کوتاه که قطر نهایی و پرداخت سطح را کنترل می کند.
5. تسکین کمر: یک مخروط جزئی در خروجی قالب که از اتصال سیم هنگام خروج جلوگیری می کند.
6. سیم پیچی: سیم کشیده شده روی یک کلاهک یا قرقره برای پاس بعدی یا بسته بندی نهایی می پیچد.

هر عبور از یک قالب باعث سفت شدن سیم به دلیل تغییر شکل پلاستیک می شود. برای موادی مانند فولاد پرکربن و ضد زنگ، ممکن است نیاز به بازپخت میانی (نرم شدن از طریق عملیات حرارتی) پس از چندین بار عبور برای بازیابی شکل‌پذیری قبل از ادامه کشیدن باشد. مس و آلومینیوم معمولاً قبل از نیاز به بازپخت کاهش بیشتری را می دهند.

انواع اصلی ماشین های سیم کشی

ماشین‌های سیم کشی عمدتاً بر اساس تعداد بلوک‌های کششی (تک در مقابل چند گذر)، ترتیب آن بلوک‌ها و نوع مواد و گیج سیم در حال پردازش طبقه‌بندی می‌شوند. هر پیکربندی با یک سناریوی تولید متفاوت مطابقت دارد.

ماشین های نقشه کشی تک بلوکی (یک قالبی).

ساده ترین پیکربندی: یک قالب، یک کاپستان. میله از یک قالب عبور می کند و روی یک درام چرخان می پیچد. ماشین های تک بلوک برای کشیدن سیم و میله سنگین - معمولاً با یک کشش میله را از 5 تا 12 میلی متر به 2 تا 4 میلی متر کاهش می دهد. آنها به عنوان اولین مرحله در یک خط کشش چند ماشینی رایج هستند و همچنین برای کاربردهای تخصصی که در آن تغییرات مکرر قالب مورد نیاز است استفاده می شود.

سرعت کشش برای ماشین های تک بلوک که با میله های سنگین کار می کنند معمولاً هستند 1 تا 5 متر در ثانیه . مزیت آن سادگی مکانیکی و سهولت نصب است. محدودیت این است که تنها یک کاهش در هر پاس ماشین به دست می آید.

ماشین های نقشه کشی چند گذری (پیوسته).

ماشین های چند گذر سیم را از طریق یک سری قالب ها و کاپستان ها در یک گذر پیوسته عبور می دهند. هر کاپستان سریعتر از قبلی می چرخد ​​تا سرعت و طول افزایش یافته سیم را پس از هر بار کاهش جبران کند. این ماشین‌ها اسب‌های کار سیم کشی هستند - یک دستگاه 12 دای می‌تواند میله 5.5 میلی‌متری را بگیرد و بدون توقف آن را تا زیر 1 میلی‌متر بکشد.

ماشین‌های چند گذری مدرن برای سیم مسی ریز می‌توانند به سرعت خروجی بیش از حد دست یابند 30 متر در ثانیه ، با رسیدن برخی از ماشین های سیم ریز با سرعت بالا 40-50 متر بر ثانیه . تعداد قالب ها در دستگاه به طور معمول از 6 تا 25 بسته به گیج نهایی و مواد متغیر است.

ماشین های ترسیم مرطوب

در ماشین های کشش مرطوب، قالب ها و کاپستان ها به طور کامل در محلول روان کننده- خنک کننده مایع غوطه ور می شوند. این پیکربندی استاندارد برای کشیدن سیم ریز و بسیار ریز - قطرهای کمتر از 0.5 میلی متر - جایی که گرمای تولید شده در سرعت های کشش بالا به سیم یا قالب ها آسیب می رساند. ماشین های مرطوب در تولید سیم آهنربا، سیم مخابراتی و سیم فولادی ضد زنگ ریز غالب هستند.

ماشین های نقشه کشی خشک

ماشین های کشش خشک به جای حمام مایع از روان کننده های پودری یا خمیری استفاده می کنند. برای استفاده می شوند سیم متوسط تا درشت ، به ویژه سیم فولادی در محدوده 0.5-5 میلی متر، که در آن روان کننده های خشک مانند استئارات سدیم یا کلسیم، روانکاری کافی را بدون عوارض سیستم مایع فراهم می کنند. سیم تایر فولادی و سیم فنر معمولاً در تجهیزات کشش خشک تولید می شود.

ماشین های ترسیم خط مستقیم

در یک ماشین خط مستقیم، سیم به صورت افقی از میان قالب‌ها حرکت می‌کند، بدون اینکه به دور کاپستان‌های میانی بپیچد. این تنش خمشی ایجاد شده توسط سیم پیچی در اطراف یک درام را از بین می برد و ماشین های خط مستقیم را ترجیح می دهد مواد سخت، شکننده یا با ارزش بالا - مانند تنگستن، مولیبدن، سیم تیتانیوم، و سیم الکترود جوشکاری - که در آن خستگی خمشی در طول کشش باعث شکستگی می شود.

مشخصات ماشین کشش سیم در مقایسه با کاربرد

Dies: مؤلفه ای که کیفیت سیم را تعریف می کند

قالب طراحی قلب فرآیند است. هندسه قالب، مواد و پوشش سطح مستقیماً تحمل قطر سیم، کیفیت سطح و طول عمر قالب را تعیین می کند. یک قالب ضعیف یا فرسوده سیمی تولید می کند که تحمل آن، ناهموار یا مستعد شکستگی است.

مواد قالب

• کاربید تنگستن: مواد قالب استاندارد برای اکثر کاربردهای فولادی و سیم متوسط. مقاومت در برابر سایش عالی، مقرون به صرفه، در طیف گسترده ای از نمرات موجود است. سیم فولادی کربنی کشش عمر مفید معمولی: 200-500 کیلوگرم سیم در هر قالب بسته به سختی و کاهش سیم
• الماس پلی کریستالی (PCD): برای کشیدن سیم های ریز و بسیار ریز مس و فلزات گرانبها استفاده می شود. عمر مفید بسیار طولانی تر از کاربید - اغلب 10-50× طولانی تر - توجیه هزینه بسیار بالاتر برای تولید سیم ریز با حجم بالا.
• الماس طبیعی: هنوز برای بهترین گیج های سیم کمتر از حدود 0.05 میلی متر استفاده می شود، جایی که کمال کریستالوگرافی الماس طبیعی پوشش های سطحی و تحمل ابعادی را فراهم می کند که جایگزین های مصنوعی نمی توانند مطابقت داشته باشند.
• سرامیک: در کاربردهای خاص مانند کشیدن فولاد ضد زنگ یا تیتانیوم استفاده می شود که در آن واکنش شیمیایی بین سیم و کاربید باعث سایش تسریع می شود.

زاویه مرگ و برنامه کاهش

نیم‌زاویه تقریب قالب - زاویه بین محور قالب و ناحیه کاهش مخروطی - معمولاً از 6 درجه تا 12 درجه برای اکثر برنامه ها زاویه کوچکتر نیروی کششی و سایش قالب را کاهش می دهد اما طول تماس و اصطکاک را افزایش می دهد. زاویه بزرگتر تماس را کوتاه می کند اما تغییر شکل اضافی را افزایش می دهد که دمای سیم و سرعت سخت شدن کار را افزایش می دهد. زاویه بهینه برای یک ماده معین و کاهش به صورت تجربی تعیین می شود و یک پارامتر نزدیک در عملیات کشش سیم تجاری است.

برنامه کاهش - میزان کاهش مساحت به هر قالب در یک ماشین چند گذری اختصاص داده شده است - باید متعادل باشد تا زمانی که ماشین در اوج توان کار می کند، هیچ قالبی بیش از حد بارگذاری نشود. کاهش سطح معمولی در هر پاس است 17 تا 22 درصد برای فولاد و 20-30٪ برای مس . فشار دادن به بالای این آستانه ها فرکانس قطع سیم و سایش قالب را به طور تصاعدی افزایش می دهد.

روانکاری: برای عملکرد ماشین و کیفیت سیم بسیار مهم است

روانکاری در سیم کشی سه کارکرد را انجام می دهد: کاهش اصطکاک بین سیم و قالب، حذف گرمای ایجاد شده در اثر تغییر شکل و اصطکاک، و جلوگیری از جوشکاری یا گاز گرفتن بین سطح سیم و مواد قالب. روانکاری اشتباه رایج ترین علت خرابی زودرس قالب، شکستگی بیش از حد سیم و کیفیت پایین سطح است.

• روان کننده های خشک (پودر صابون): استئارات سدیم و استئارات کلسیم رایج ترین روان کننده های خشک برای کشش سیم فولادی هستند. سیم از قبل با یک لایه حامل آهک یا بوراکس پوشانده شده است که با صابون واکنش می دهد تا یک فیلم صابون روی در رابط قالب ایجاد کند. برای خرابی میله و سیم متوسط ​​موثر است اما برای سیم ریز مناسب نیست.
• روان کننده های مرطوب (امولسیون ها و روغن های تمیز): امولسیون های مبتنی بر آب حاوی مواد افزودنی روان کننده مصنوعی برای ماشین های کشش مرطوب استاندارد هستند. تمرکز معمولا بین حفظ می شود 3% و 10% حجمی با pH کنترل شده بین 8.5 تا 9.5 برای جلوگیری از رشد باکتری ها و خوردگی. روغن های تمیز (غیر امولسیون) برای کاربردهای خاص ضد زنگ و آلیاژهای خاص استفاده می شود.
• پوشش های فلزی: برای فولاد با کربن بسیار بالا (سیم لاستیک، سیم رشته PC)، میله با آبکاری الکتریکی یا ثبت اختراع داغ قبل از کشیدن با برنج یا روی پوشش داده می شود. این پوشش های فلزی به عنوان حامل های روان کننده جامد عمل می کنند و در طول کشش مصرف می شوند و یک فیلم روان کننده نازک را در سطح مشترک قالب قرار می دهند.

فاکتورهای کلیدی هنگام انتخاب ماشین کشش سیم

خرید یا تعیین دستگاه سیم کشی نیازمند تطبیق چندین پارامتر فنی با نیازهای تولید شما است. اینها عواملی هستند که بیشترین تأثیر را بر کیفیت خروجی، هزینه عملیاتی و بازگشت سرمایه دارند:

محدوده گیج مواد و سیم

قبل از ارزیابی هر ماشینی محدوده قطر ورودی و خروجی خود را مشخص کنید. ماشینی که برای کشیدن سیم ریز مسی بهینه شده است برای خرابی میله های فولادی مناسب نیست و بالعکس. اگر محدوده محصول شما یک پنجره گیج وسیع را در بر می گیرد - به عنوان مثال، 5 میلی متر تا 0.3 میلی متر - به احتمال زیاد به دو دستگاه سری به جای یک واحد نیاز خواهید داشت.

قدرت موتور و نیروی کشش

نیروی کششی متناسب با سطح مقطع سیم، استحکام تسلیم ماده و کاهش سطح کل در هر عبور است. کم کردن اندازه قدرت موتور منجر به توقف کشش و قطع شدن بیش از حد سیم می شود. بزرگی بیش از حد باعث هدر رفتن سرمایه و انرژی می شود. برای ماشین‌های سیم فولادی متوسط که سیم 1 تا 3 میلی‌متری را پردازش می‌کنند، قدرت موتور نصب شده معمولاً از 15 کیلو وات تا 75 کیلو وات در هر بلوک رسم بسته به تعداد پاس ها و سرعت کشیدن.

کنترل سرعت و همگام سازی

در ماشین‌های چند پاس، سرعت هر کاپستان باید دقیقاً هماهنگ باشد تا کشش معکوس صحیح بین پاس‌ها حفظ شود. ماشین های مدرن استفاده می کنند درایوهای فرکانس متغیر (VFD) با کنترل کشش حلقه بسته در هر بلوک، امکان تنظیم خودکار تغییرات طول سیم را فراهم می کند. ماشین‌های قدیمی‌تر از نسبت‌های سرعت مکانیکی استفاده می‌کنند که به تنظیم دستی هنگام تغییر درجه سیم یا زمان‌بندی قالب نیاز دارند.

قابلیت آنیل درون خطی

برای کشیدن سیم مسی و آلومینیومی، بازپخت پیوسته خطی - عبور سیم تمام شده از یک ناحیه گرمایش مقاومتی کوتاه قبل از قرقره برداشت - شکل پذیری را بدون چرخه آنیل کوره ای جداگانه بازیابی می کند. بازپخت درونی می تواند یک مرحله پردازش جداگانه را حذف کند ، زمان تولید و هزینه انرژی به ازای هر کیلوگرم سیم تولید شده را به طور قابل توجهی کاهش می دهد. بررسی کنید که آیا سرعت خروجی دستگاه با زمان ماندگاری حرارتی مورد نیاز برای بازپخت کافی آلیاژ مورد نظر شما سازگار است یا خیر.

تشخیص شکست و راه اندازی مجدد خودکار

قطع شدن سیم بخش اجتناب ناپذیری از عملیات کشش است، به ویژه در ماشین های سیم ریز که با سرعت بالا کار می کنند. تأثیر هزینه یک شکست تا حد زیادی به سرعت توقف دستگاه و اینکه اپراتور با چه سرعتی می تواند دوباره رشته کند و راه اندازی مجدد کند بستگی دارد. ماشین آلات مدرن شامل آشکارسازهای شکست نوری یا تماسی که ماشین را در چند میلی ثانیه پس از وقفه متوقف می کند و در برخی از مدل ها، می تواند به طور خودکار بدون دخالت اپراتور مجدداً نخ و راه اندازی مجدد شود. در یک ماشین سیم ریز با سرعت بالا که با سرعت 40 متر بر ثانیه کار می کند، کاهش زمان نخ مجدد از 15 دقیقه به 2 دقیقه می تواند بازیابی شود. صدها ساعت تولید سالانه روی یک دستگاه

مشکلات رایج سیم کشی و علل ریشه ای آنها

دانش تشخیصی مشکلات رایج ترسیم، زمان خرابی و ضایعات را کاهش می دهد. بیشتر عیوب به یکی از سه منبع باز می گردد: وضعیت قالب، خرابی روغن کاری، یا ناسازگاری مواد.

• قطع شدن مکرر سیم: اغلب به دلیل کاهش بیش از حد در هر پاس، قالب های فرسوده یا ترک خورده، روغن کاری ناکافی، یا نقاط سخت در میله ورودی به دلیل جداسازی یا عمل نادرست کارخانه نورد ایجاد می شود. ابتدا وضعیت قالب را بررسی کنید، سپس برنامه کاهش را مرور کنید.
• امتیازدهی سطحی یا خطوط مرگ: نشان دهنده سایش قالب، آلودگی سطح قالب یا خرابی روان کننده است. قالب را تعویض کرده و سیستم روغن کاری را بشویید. امتیازدهی بدون آدرس باقی بماند به قالب های پایین دستی منتشر می شود و کل طول محصول را کاهش می دهد.
• تغییر قطر در امتداد سیم: می تواند ناشی از نوسانات کشش (بررسی کالیبراسیون VFD و وضعیت سطح کاپستان)، مناطق فرسوده یاتاقان در قالب ها، یا ناسازگاری قطر میله ورودی باشد.
• تولید گرمای بیش از حد: به ناکافی بودن روغن کاری، سرعت کشش بیش از حد برای ظرفیت خنک کننده سیستم روانکار، یا کاهش در هر گذر بیش از تحمل حرارتی ماده اشاره می کند. دمای سیم مسی در خروجی قالب معمولاً باید پایین تر بماند 150 درجه سانتی گراد برای جلوگیری از اکسیداسیون سطح
• مشکلات سیم پیچی یا ریختگی روی سیم قرقره ای: تنش پسماند حاصل از فرآیند کشش می تواند باعث شود که سیم از قرقره خارج شود یا سیم پیچ های ناهماهنگی ایجاد کند. معمولاً با تنظیم کشش برگشتی روی کاپستن نهایی یا اضافه کردن یک غلتک صاف کننده قبل از قرقره جمع‌آوری، این مشکل برطرف می‌شود.