고속 멀티 블록 직선 와이어 드로잉 머신은 어떻게 작동합니까?

멀티 블록 직선 와이어 드로잉이란 무엇입니까?

멀티 블록 직선 신선은 직선형, 선형 구성으로 배열된 일련의 경화 다이를 통해 와이어 또는 로드 공급원료의 직경이 점진적으로 감소되는 금속 성형 공정입니다. 시퀀스의 각 다이는 제어된 비율(감소 비율 또는 면적 감소로 알려진 값)에 따라 와이어의 단면적을 줄이는 동시에 볼륨을 보존하기 위해 와이어의 길이를 비례적으로 늘립니다. "멀티 블록"이라는 용어는 와이어를 잡고 각 다이를 통해 와이어를 끌어당기는 데 필요한 당기는 힘을 제공하는 연속 다이 사이에 위치한 여러 드로잉 블록(전동식 캡스턴 또는 드럼)을 의미합니다. 다음 다이로 진행하기 전에 와이어가 각 캡스턴 주위를 여러 번 감는 축적형 또는 코일-코일 드로잉 기계와 달리 직선 기계는 중간 단계에서 측면 편차나 코일링 없이 입구에서 출구까지 단일의 직접적인 경로로 와이어를 공급합니다.

직선 구성은 중간 단계의 코일링으로 인해 허용할 수 없는 가공 경화, 표면 손상 또는 치수 불일치가 발생하는 재료 및 와이어 크기에 특히 유리합니다. 고탄소강, 스테인리스강, 구리 합금, 티타늄 와이어와 같은 경질 재료는 누적 드로잉 기계가 각 다이 패스 사이에 부과하는 굽힘 및 직선화 주기가 없기 때문에 상당한 이점을 얻습니다. 그 결과, 길이에 따라 더 균일한 기계적 특성, 더 나은 치수 정확성, 우수한 표면 품질을 갖춘 완성된 와이어가 탄생했습니다. 이 모든 특성은 자동차 와이어 형태, 용접 와이어, 스프링 와이어, 정밀 기기 와이어 등 까다로운 최종 용도에 중요한 특성입니다.

고속 드로잉 프로세스가 단계별로 작동하는 방법

고속 멀티 블록 직선 와이어 드로잉 기계의 작업 순서를 이해하면 시스템의 각 구성 요소가 정밀하게 엔지니어링되고 동기화되어야 하는 이유가 명확해집니다. 프로세스는 입력 로드 또는 와이어 코일이 제어된 장력으로 기계에 재료를 공급하는 전동식 언릴러 또는 회전식 페이오프에 장착되는 페이오프 스테이션에서 시작됩니다. 입구 장력의 변동은 전체 드로잉 순서를 통해 전파되고 최종 다이 출구에서 와이어 파손이나 직경 변화를 일으킬 수 있으므로 일관된 보상 장력이 필수적입니다.

결과적으로 와이어는 첫 번째 드로잉 다이(텅스텐 카바이드 또는 다결정 다이아몬드로 제작되고 견고한 강철 케이스에 들어 있는 정밀 가공 인서트)로 들어갑니다. 다이의 원추형 입구 각도, 작업 영역 형상 및 출구 베어링 영역은 마찰을 최소화하고 재료 흐름을 제어하며 인발 와이어에 매끄럽고 가공 경화된 표면을 생성하도록 설계되었습니다. 와이어는 다이 직후 첫 번째 드로잉 블록에 의해 고정되고 블록의 회전 속도와 드럼 직경에 의해 결정되는 속도로 당겨집니다. 각각의 연속적인 다이-블록 쌍 사이에서 와이어는 고속에서 처짐이나 측면 이동을 방지하는 정밀 가이드 롤러에 의해 지지되는 직선으로 이동합니다.

각 드로잉 블록은 직경이 감소함에 따라 와이어의 신장을 설명하기 위해 이전 블록보다 약간 더 높은 표면 속도(속도 계단식이라고 불리는 관계)로 실행됩니다. 인접한 블록 사이의 연속 속도 비율은 각 다이의 면적 감소와 정확히 일치해야 합니다. 비율이 너무 낮으면 와이어가 블록 사이에서 느슨해지고 장력이 약해집니다. 너무 높으면 와이어가 과도하게 늘어져 다이 패스 사이에 파손되거나 과도한 가공 경화가 발생할 위험이 있습니다. 최신 고속 기계에서 이러한 속도 일치는 각 블록의 독립적인 AC 벡터 드라이브 또는 서보 드라이브에 의해 자동으로 유지되며, 드로잉 장력을 모니터링하고 블록 속도를 실시간으로 조정하여 생산 실행 전반에 걸쳐 일관된 블록 간 와이어 장력을 유지하는 중앙 PLC에 의해 제어됩니다.

주요 구성 요소 및 엔지니어링 기능

의 성능 고속 멀티 블록 직선 와이어 드로잉 머신 핵심 기계 및 전기 하위 시스템 각각의 정밀도와 신뢰성에 따라 달라집니다. 단일 구성 요소의 오류 또는 성능 저하가 즉시 제품 품질 및 라인 처리량에 전파됩니다.

드로잉 다이

드로잉 다이는 와이어 드로잉 공정의 핵심입니다. 최신 고속 기계에서는 강철 및 구리 합금 와이어에 텅스텐 카바이드 펜촉이 있는 다이를 사용하고 가는 와이어, 비철 금속 및 변경 사이에 가능한 가장 긴 다이 수명이 필요한 응용 분야에는 다결정 다이아몬드(PCD) 또는 천연 다이아몬드 펜촉이 있는 다이를 사용합니다. 다이 형상, 특히 접근 각도(일반적으로 6° ~ 12° 반각), 베어링 길이 및 백 릴리프는 와이어 재질, 윤활 시스템 및 각 패스의 감속비를 기준으로 선택됩니다. 고속 응용 분야에서는 20m/s 이상의 드로잉 속도에서 발생하는 높은 접촉 압력과 온도로 인해 다이 마모율이 가속화되므로 다이 재료 선택과 윤활 시스템 설계가 생산 톤당 비용을 결정하는 데 중요한 요소가 됩니다.

도면 블록 및 드라이브 시스템

캡스턴 또는 불 블록이라고도 하는 드로잉 블록은 각 다이 후에 와이어를 잡고 다음 드로잉 단계에 당기는 힘을 제공하는 경화 강철 또는 주철 드럼입니다. 직선 기계에서 와이어는 축적 기계에서 사용되는 다중 랩이 아닌 각 블록 주위를 부분적으로 감습니다(일반적으로 180° ~ 270°). 이는 와이어와 블록 표면 사이의 접촉 시간을 제한하고 열간 인발 와이어에서 블록으로 전달되는 열을 감소시킵니다. 블록 표면 경도와 표면 마감은 매우 중요합니다. 블록 표면이 거칠거나 마모되면 와이어에 표면 자국이 생기고, 경도가 부적절하면 블록이 빠르게 마모되어 유효 드럼 직경이 변경되고 속도 계단식 교정이 중단됩니다. 각 블록은 정밀 기어박스를 통해 독립적인 가변 속도 모터로 구동되며, 구동 제어 시스템은 일관된 블록 간 장력을 보장하기 위해 ±0.1% 이내의 속도 정확도를 유지합니다.

윤활 및 냉각 시스템

고속 와이어 드로잉은 와이어의 소성 변형과 다이 인터페이스의 마찰을 통해 상당한 열을 발생시킵니다. 효과적인 윤활 및 냉각이 없으면 다이 수명이 단축되고, 와이어 표면 품질이 저하되며, 각 연속 다이에 들어가는 와이어 온도 상승으로 인해 가공 경화가 제어되지 않아 와이어 파손 위험이 발생합니다. 액체 윤활제(일반적으로 3~10% 농도의 비누 에멀젼, 합성 드로잉 컴파운드 또는 수중유 에멀젼)가 다이 입구 영역을 넘치게 하는 습식 드로잉 시스템은 고속 구리, 알루미늄 및 스테인레스 스틸 와이어 드로잉의 표준입니다. 윤활제는 동시에 다이 마찰을 줄이고, 다이와 와이어 표면에서 열을 전달하며, 높은 접촉 응력 하에서 다이 펜촉을 보호하는 극압 첨가제의 캐리어 역할을 합니다. 다이 박스는 일반적으로 재순환 워터 재킷에 의해 냉각되며, 냉각수 시스템은 30m/s 이상의 생산 속도에서도 다이 박스 온도를 40°C 미만으로 유지합니다.

장력 제어 및 PLC 자동화

각 다이-블록 쌍 사이에 일관된 와이어 장력을 유지하는 것은 고속 다중 블록 드로잉에서 기술적으로 가장 까다로운 제어 과제입니다. 블록 간 장력은 와이어 편향 또는 힘을 지속적으로 측정하고 이 데이터를 드라이브 제어 시스템에 공급하는 댄서 롤러 또는 로드 셀 시스템에 의해 모니터링됩니다. PLC는 개별 블록 속도를 밀리초 이내에 조정하여 들어오는 와이어의 재료 특성 변화, 다이 마모 또는 윤활유 필름 변화로 인한 장력 편차를 수정합니다. 또한 고급 기계는 각 다이 위치에서 인발력 데이터를 모니터링하고 기록하므로 공정 엔지니어가 다이 마모 추세를 감지하고, 들어오는 로드 코일의 재료 불일치를 식별하고, 생산을 중단하지 않고 감소 일정을 최적화할 수 있습니다.

성능 사양 및 생산 능력

고속 멀티 블록 직선 와이어 드로잉 기계는 대상 와이어 제품 및 재료에 따라 광범위한 와이어 직경, 드로잉 속도 및 설치 전력 수준에 걸쳐 지정됩니다. 다음 표에는 주요 시장 부문에 걸쳐 기계의 일반적인 성능 매개변수가 요약되어 있습니다.

고속 다중 블록 직선 기계에 설치된 모터 전력은 와이어 크기 및 인발 속도에 따라 크게 확장됩니다. 중간 와이어용 기계는 일반적으로 총 설치 구동 전력이 50~200kW인 반면, 고속 미세 와이어 기계는 40m/s 이상의 출구 속도에서 필요한 인장 캐스케이드를 유지하기 위해 300~800kW의 설치 전력이 필요할 수 있습니다. 따라서 에너지 효율성은 의미 있는 운영 비용 요소이며, 현대 기계는 감속 및 장력 수정 중에 운동 에너지를 회수하는 회생 제동 시스템을 도면 블록에 통합하여 비회생 구동 시스템에 비해 순 에너지 소비를 10~20% 줄입니다.

다른 와이어 드로잉 머신 구성에 비해 장점

고속 멀티 블록 직선 구성은 대체 와이어 드로잉 기계 유형(특히 누적 드로잉 기계 및 단일 다이 드로잉 기계)에 비해 뚜렷한 기술 및 운영상의 이점을 제공하므로 특정 생산 시나리오에서 선호됩니다.

• 우수한 와이어 직진도: 와이어는 중간 캡스턴 주위에 감겨져 있지 않기 때문에 어큐뮬레이션 기계에서 생산된 와이어보다 훨씬 더 나은 직진도로 기계에서 배출됩니다. 이는 잔여 컬이 다운스트림 처리 문제를 일으키는 스프링 와이어, 전극 와이어 및 정밀 기기 와이어와 같은 응용 분야에 중요합니다.
• 와이어 길이에 따른 일관된 기계적 특성: 다이 패스 사이에 굽힘 및 역굽힘 주기가 없다는 것은 가공 경화가 와이어를 따라 균일하게 축적되어 각 코일의 시작부터 끝까지 보다 일관된 인장 강도, 항복 강도 및 연신율 값을 제공한다는 것을 의미합니다. 이는 자동차 및 항공우주 와이어 응용 분야에서 특히 중요한 품질 이점입니다.
• 단단하고 부서지기 쉬운 재료와의 호환성: 중간 드로잉 단계에서 작은 반경으로 구부릴 때 균열이나 표면 손상이 발생하기 쉬운 고탄소강, 스테인리스강, 티타늄 및 경동 합금은 패스 사이에 굽힘이 제거되는 직선 기계에서 안정적으로 가공할 수 있습니다.
• 더 높은 그리기 속도: 직접 선형 와이어 경로를 사용하면 각 중간 캡스턴에서 와이어 코일링 및 풀림의 역학에 의해 부과되는 제한이 없기 때문에 동등한 다이 수의 축적 기계에서 달성할 수 있는 것보다 훨씬 더 높은 인발 속도를 허용합니다. 이는 기계당 더 높은 생산 처리량으로 직접적으로 해석됩니다.
• 표면 마킹 및 산화 감소: 다이 패스 사이의 와이어와 기계 구성요소 사이의 최소 접촉은 표면 긁힘의 위험을 줄이고, 기계를 통과하는 빠른 이동 시간과 함께 새로 인발된 와이어 표면이 대기 산화에 노출되는 것을 제한합니다. 이는 광택 마감 및 전기도금 와이어 제품의 중요한 품질 요소입니다.

직선 인출 와이어의 일반적인 산업 응용 분야

고속 멀티 블록 직선 기계에서 생산된 와이어는 다양한 산업 최종 용도에 사용되며, 직선 인발 와이어의 우수한 치수 정확도, 표면 품질 및 기계적 특성 일관성은 단순한 인발 구성에 비해 더 높은 기계 자본 비용을 정당화합니다.

• 용접 와이어 및 전극 와이어: MIG, TIG 및 서브머지드 아크 용접 와이어는 안정적인 아크 특성과 용접 토치 라이너를 통한 안정적인 공급을 보장하기 위해 매우 엄격한 직경 공차(일반적으로 1.2mm 직경 와이어에서 ±0.01mm)와 매끄럽고 일관된 표면이 필요합니다. 고속 직선 드로잉 기계는 이러한 까다로운 사양을 위한 표준 생산 방법입니다.
• 자동차 와이어 형태 및 스프링: 자동차 엔진용 고탄소강 스프링 와이어와 밸브 스프링 와이어는 균일한 가공 경화와 표면 결함이 없어야 하는 엄격한 인장 강도 및 피로 수명 요구 사항을 충족해야 합니다. 대부분의 자동차 OEM 와이어 사양에서는 이러한 중요한 안전 구성 요소에 대해 직선 그리기를 지정합니다.
• 의료 기기용 스테인레스 스틸 와이어: 오스테나이트계 스테인리스강 또는 니티놀로 제작된 가이드 와이어, 수술용 봉합사 및 의료용 임플란트 와이어에는 탁월한 치수 정밀도, 표면 청결도 및 일관된 기계적 특성이 필요하며, 이는 제어된 속도로 직선을 그리는 것만이 생산 규모에서 안정적으로 제공할 수 있습니다.
• 전기 모터용 구리 자석 와이어: 모터 권선 및 변압기 코일용 가는 구리선에는 완벽하게 둥글고 매끄러운 단면과 전체 길이에 걸쳐 일관된 전기 전도성이 필요합니다. 다이아몬드 다이와 정밀 장력 제어 기능을 갖춘 고속 직선 연신 기계는 직경 0.05mm까지 가는 자석 와이어를 생산하는 데 선호되는 생산 경로입니다.
• PC 강연선 및 프리스트레스트 콘크리트 와이어: 프리스트레스트 콘크리트용 고강도 강철 와이어는 적절한 연성과 일치하는 달성 가능한 최대 인장 강도가 필요합니다. 이는 멀티 블록 직선 기계만이 전체 생산 실행 전반에 걸쳐 안정적으로 유지할 수 있는 감소율 및 패스 간 장력의 정밀한 제어를 요구하는 균형입니다.

고속 멀티 블록 머신을 선택할 때 평가해야 할 사항

고속 멀티 블록 직선 와이어 드로잉 기계를 조달하는 것은 상당한 자본 투자를 의미하며, 올바른 기계 구성을 선택하려면 현재 생산 요구 사항과 예상되는 미래 제품 범위에 대한 철저한 평가가 필요합니다. 사양을 확정하기 전에 다음 요소를 체계적으로 평가해야 합니다.

• 와이어 직경 범위 및 재질: 기계의 다이 홀더 치수, 블록 직경, 드라이브 토크 등급 및 윤활 시스템 설계가 현재와 예측 가능한 미래 제품 개발 모두에서 처리하려는 모든 와이어 크기 및 재료와 호환되는지 확인하십시오. 가장 단단한 재료나 가장 작은 목표 직경에 비해 기계 크기가 작으면 즉각적인 생산 병목 현상이 발생합니다.
• 도면 통과 횟수 및 축소 일정: 필요한 다이-블록 쌍의 수는 입력 로드에서 완성된 와이어 직경까지의 총 면적 감소와 대상 재료의 와이어 파손 없이 달성할 수 있는 패스당 최대 감소에 따라 달라집니다. 기계 블록 수를 지정하기 전에 총 감소율과 강철의 경우 15~25%, 구리 합금의 경우 20~30%의 일반적인 패스당 감소율을 사용하여 필요한 패스 수를 계산합니다.
• 드라이브 시스템 기술: 각 블록에 완전히 독립적인 AC 벡터 드라이브 또는 서보 드라이브가 있는 최신 기계는 기계식 기어박스 결합 드라이브 시스템이 있는 구형 기계보다 훨씬 더 나은 장력 제어, 와이어 파손 이벤트에 대한 더 빠른 응답 및 더 유연한 속도 캐스케이드 조정을 제공합니다. 최대 속도에서 장력 정확도를 유지하는 드라이브 시스템의 능력은 생산 시 와이어 직경의 일관성과 파손율을 결정하는 주요 요인입니다.
• 윤활 시스템 용량 및 여과: 윤활유 탱크 용량, 펌프 유량, 여과 시스템 및 냉각 용량이 최대 드로잉 속도에서 연속 작동할 수 있는 크기인지 확인하십시오. 부적절한 윤활유 냉각은 생산 교대 중에 점진적인 윤활유 저하를 유발하여 교대가 진행됨에 따라 다이 온도가 증가하고 와이어 파손율이 증가하며 표면 품질이 저하됩니다.
• 판매 후 지원 및 예비 부품 가용성: 고속 드로잉 기계에는 드로잉 다이의 주기적인 교체, 드로잉 블록 표면 보수, 드라이브 부품 유지 관리 및 가끔 구조 수리가 필요합니다. 기계 공급업체가 현지 서비스 조직을 유지하고, 중요한 예비 부품을 지역 재고로 보유하고 있으며, 기계 가용성이 월간 생산량을 직접적으로 결정하는 생산 환경에서 계획되지 않은 가동 중지 시간을 최소화하기 위해 원격 진단 지원을 제공할 수 있는지 확인하세요.