기계 공학 - 제조 시리즈
와이어 드로잉의 조용한 물리학
두꺼운 금속 막대를 머리카락처럼 얇은 가닥으로 바꾸는 기계적 안무는 한 번에 하나의 다이, 하나의 당김, 1 마이크론입니다.
강제가 아닌 긴장을 바탕으로 구축된 프로세스
와이어 드로잉에는 특별한 종류의 우아함이 있습니다. 이 과정은 겉으로는 거의 수월해 보이지만 표면 아래에는 엄격한 기계적 원리가 적용됩니다. 금속 막대는 일련의 경화된 금형을 통해 당겨지기 때문에 재료가 손실되지 않습니다. 순수한 인장 변형을 통해 모양이 바뀌고, 길어지고, 세련됩니다.
다이를 통과할 때마다 불변의 부피 보존 법칙에 따라 와이어의 길이가 늘어나면서 와이어의 직경이 압축됩니다. 그 결과는 지속적인 변화입니다. 절단이나 연삭이 아닌 제어된 응력 하에서 재형성 .
다이 내부: 세 개의 보이지 않는 영역
크기나 재료에 관계없이 모든 다이에는 와이어가 순차적으로 통과하는 세 가지 기능 영역이 포함되어 있습니다. 이러한 영역을 이해하면 드로우 와이어가 놀라운 치수 일관성을 달성하는 이유를 설명할 수 있습니다.
- 진입 구역 - 윤활제가 다이 안으로 유입되어 제어된 접촉을 위한 표면을 준비합니다.
- 감소구역 - 와이어가 방사형으로 압축되어 소성 변형이 발생합니다.
- 베어링 존 — 정확한 직경을 확정하는 짧은 교정 섹션.
변형 경화 — 저항을 통해 얻은 힘
와이어의 내부 입자가 늘어나면서 결정 격자 내의 전위가 증가하기 시작합니다. 이 미세한 저항은 야금학자들이 변형 경화라고 부르는 것입니다. 이는 금속이 연속적으로 통과할 때마다 점점 더 강해지지만 더 부서지기 쉬운 현상입니다.
대략 220MPa의 인장 강도로 라인에 들어가는 구리 막대는 단 한도의 열도 가해지지 않고 여러 번의 인발 과정을 거친 후 400MPa를 초과할 수 있습니다.
이것이 바로 어닐링이 생산 라인에 종종 포함되는 이유입니다.
프로세스가 생성하는 바로 그 힘에 대한 필요한 균형.
구리 와이어 드로잉 머신
일반적인 감축 일정
아래 표는 각각 계산된 면적 감소 비율에 따라 결정되는 4개의 드로잉 패스에 걸쳐 구리 막대가 점차적으로 좁아지는 방식을 보여줍니다.
| 패스 | 면적 감소 | 직경(mm) |
|---|---|---|
| 공급원료 | — | 8.00 |
| 패스 1 | 22% | 7.05 |
| 패스 2 | 20% | 6.30 |
| 패스 3 | 18% | 5.70 |
| 패스 4 | 17% | 5.15 |
마찰, 열 및 윤활의 역할
마찰은 모든 드로잉 라인의 조용한 적입니다. 관리하지 않으면 열이 발생하고 다이 마모가 가속화되며 와이어의 최종 치수가 왜곡됩니다. 이를 방해하기 위해 윤활제가 존재합니다. 금속과 금속 사이의 얇은 기계적 장벽입니다.
참고
순환하는 윤활제-냉각제 유제에 다이를 담그는 습식 인발 시스템은 더 빠른 속도로 인해 미세 및 중간 게이지 구리 와이어의 표준입니다.
건식 접촉이 0.15~0.20 근처의 마찰 계수를 생성할 수 있는 경우 적절한 윤활을 통해 이를 0.03~0.05 정도로 낮출 수 있어 다이 수명을 5~10배 연장할 수 있습니다.
역학이 잘못되었을 때
주의
단일 패스에서 과도한 장력이나 지나치게 공격적인 감소율은 와이어 투 넥(wire to neck)을 유발하고 다이를 제거하기 전에 파손될 수 있습니다. 이는 계획되지 않은 가동 중지 시간의 가장 일반적인 원인 중 하나입니다.
모범 사례
동기화된 캡스턴 속도와 함께 여러 패스에 걸쳐 감소를 균등하게 분배하여 안전한 여유 범위 내에서 장력을 유지하고 와이어 무결성을 유지합니다.
마무리 생각
와이어 드로잉은 결국 규율 있는 구속 행위입니다. 이는 재료를 추가하는 것이 아니라 특정 순간에 금속이 견딜 수 있는 응력의 양을 신중하게 제어하여 강도를 구축하는 과정입니다. 하나의 다이, 하나의 패스, 하나의 미크론씩 장인정신의 인내로 실천되는 기계공학입니다.
