Le processus de tréfilage a en effet très peu changé au fil des ans. Il utilise une combinaison d’une filière et/ou d’une série de filières pour étirer le fil à un calibre sélectionné. Le fil tréfilé est dans de nombreuses applications au-delà de ce que nous pensons normalement comme le fil électrique et les câbles de télévision. Par exemple, les ressorts de toutes sortes sont fabriqués à partir de fil tréfilé, de même que les barres d’armature utilisées dans le monde entier pour la construction. Les trombones et les agrafes sont fabriqués à partir de fil tréfilé fin. Les rayons des roues, les brosses métalliques, les poignées en métal sont également fabriqués à partir de fil tréfilé. Il existe littéralement des milliers de produits finis qui dépendent du fil tréfilé. Pour satisfaire ce besoin toujours croissant, des millions de kilomètres de fil sont tréfilés chaque année par les entreprises de métallurgie. C’est la raison pour laquelle le tréfilage, bien que le processus n’ait pas changé depuis de nombreuses années, est un marché extrêmement sensible aux coûts et extrêmement concurrentiel. Par conséquent, les entreprises qui fabriquent des équipements de tréfilage et des équipements de processus autour du tréfilage sont très attentives à tout avantage de productivité ou d’efficacité qu’elles peuvent obtenir. L’un de ces principaux avantages est l’utilisation d’un inverseur de courant alternatif. Les onduleurs sont beaucoup plus efficaces, utilisent moins de pièces et permettent une plus grande productivité que les conceptions traditionnelles.

Un schéma commun présenté ci-dessous illustre le processus de tréfilage. Si plusieurs filières sont utilisées, elles sont reliées entre elles en série jusqu’à ce que la section transversale requise soit atteinte. Il est d’une importance vitale de maintenir une tension et une vitesse continues et connues sur le fil pendant qu’il traverse la machine. Cela garantit une section transversale cohérente.

Science derrière le tréfilage

La métallurgie est l’étude du métal et des processus métalliques. Il existe un taux défini de changement des caractéristiques du métal basé sur la tension et la résistance sur une gamme de températures lorsque le métal est manipulé. Le tréfilage est un procédé de travail du métal utilisé pour réduire la section transversale du fil en le tirant à travers une série de filières. Ce procédé est un type de forgeage. Le forgeage est la modification plastique, ou permanente, d’une forme métallique. Le forgeage peut être effectué à des températures chaudes, tièdes ou froides. Les métaux ayant des caractéristiques différentes à des températures variables, il est possible de modifier les caractéristiques du métal lui-même lorsque la température augmente. Lorsque le fil est tréfilé, il l’est à température ambiante. À ce stade, il est forgé par « travail à froid ». Le travail à froid d’un métal est le terme utilisé pour la déformation plastique à température ambiante sans modification des caractéristiques du métal. Lorsque le fil est étiré, le métal ne change pas de caractéristiques, il change seulement de forme.

Le processus de tréfilage

Le processus lui-même est en fait assez simple. Pour commencer le processus de tréfilage, une bobine de fil est placée au début de la machine sur une bobine. Afin de l’alimenter à travers la machine, l’extrémité du fil doit être coupée ou aplatie. Il est acheminé dans la machine et dans une série de filières pour obtenir sa section transversale finale. L’extrémité de la machine est généralement équipée d’une bobine ou d’un enrouleur, de sorte que le produit fini est une bobine de fil ayant la section transversale souhaitée. Le processus d’extrémité peut également être un packer de baril où un baril est placé et le fil enroulé est enroulé directement dans le baril en utilisant un plateau tournant.

Il est d’une importance vitale que la température de la machinerie ne devienne pas trop chaude (principalement causée par l’énergie libérée lors de la déformation du métal) et que le fil ait une tension et une vitesse constantes lorsqu’il se déplace à travers la série de matrices. Historiquement, ce résultat était obtenu uniquement par des moyens mécaniques. Cependant, on a commencé à utiliser des variateurs de vitesse à courant continu pour faire fonctionner les moteurs à certains niveaux en fonction du métal et de la section requise. Au fur et à mesure que la technologie s’est améliorée, des logiciels ont été ajoutés pour les applications de bobinage afin de maintenir le matériau en mouvement à la vitesse et à la tension appropriées pour garantir un bon produit. Cela a supprimé une partie de la mécanique et l’a transférée à la technologie électronique. Avec l’introduction d’entraînements à courant alternatif de haute performance/ haute efficacité avec des processeurs puissants pour le logiciel, la dépendance mécanique de la machine est grandement diminuée.

Les variateurs et le processus de tréfilage

Comme discuté ci-dessus, les variateurs AC peuvent être utilisés pour une large gamme de fonctions sur une machine de tréfilage car ils sont très similaires à un enrouleur. L’arbre de ligne électronique, les contrôles vectoriels et les communications en série sont utilisés sur beaucoup de ces machines modernes.

Définition du logiciel d’arbre de ligne électronique

Le logiciel d’arbre de ligne électronique permet à un ou plusieurs moteurs entraînés d’être synchronisés à un signal d’encodeur maître. Le codeur maître fournit une référence d’impulsion au suiveur qui a pour résultat que le suiveur commande son moteur pour maintenir une position spécifique de l’arbre. L’entraînement du suiveur surveille le retour d’impulsion du codeur maître et de son propre codeur. Le suiveur compense alors toute erreur de position en ajustant la vitesse de sortie de son moteur, ce qui permet d’obtenir un alignement quasi parfait entre le système maître et le moteur du suiveur. Il n’y a pas d’accumulation d’erreur de position, donc l’alignement sera toujours maintenu…

Sur un tiroir à fil, un entraînement principal est utilisé et les autres sont des entraînements suiveurs. La définition du logiciel précise encore :

Le suiveur possède également une fonction d’engrenage électronique. Cela permet au suiveur de fonctionner à un rapport du maître comme si les deux étaient couplés mécaniquement par des courroies ou des engrenages. Ce logiciel comprend des communications Modbus « améliorées ». La fonction de contrôle de l’enregistrement permet à l’entraînement du suiveur d’accepter une marque d’enregistrement du produit en mouvement et de réguler sa position angulaire. Ceci est utilisé pour des applications spéciales telles que les machines d’emballage, les coupes volantes, les étiquettes…

Le logicielELS est idéal pour un tiroir à fil car ses caractéristiques semblables à celles d’une bobineuse exigent que le fil se déplace à une tension et une vitesse connues et continues. Il doit continuellement s’ajuster aux erreurs et au suivi.

L’introduction des entraînements à courant alternatif a non seulement fourni de très bonnes performances, mais a donné à l’utilisateur l’avantage de ne pas compter sur des pièces mécaniques, qui sont sujettes à l’usure. Par conséquent, la maintenance préventive et les démontages de routine sont considérablement réduits.

Les défis de l’application de tréfilage comprennent :

• Des temps de processus rapides.
• Un couple élevé et un contrôle de la vitesse.
• Des accélérations rapides à une vitesse et une décélération à la vitesse zéro à nouveau sans perte de tension.
• Des gammes de vitesse et des exigences de couple variées en fonction du matériau.
• Le processus peut souffrir de très peu de temps d’arrêt.
• En raison de la vitesse, les problèmes avec le processus peuvent causer de grandes quantités de déchets et une perte de revenus.

Coupeurs

De nombreuses entreprises qui fournissent des équipements de tréfilage fournissent également des équipements périphériques. Après avoir tréfilé le fil, il y a des exigences pour couper à une certaine longueur. Un VFD avec arbre de ligne électronique remplit très bien cette fonction. Il y a un entraînement principal en boucle fermée et un entraînement suiveur après la roue de coupe. L’entraînement principal doit maintenir une tension et une vitesse précises en conjonction avec l’entraînement suiveur.

Enveloppeurs de barils

Un enveloppeur de barils de fil est un ensemble qui peut être placé directement hors du tiroir à fil -ou le fil enroulé peut être amené à une station différente. Dans la fonction d’emballage en tonneau, un tonneau est placé sur une table tournante. Le fil est alimenté en continu dans le fond du tonneau et enroulé. Une emballeuse de fûts est généralement équipée de deux moteurs, l’un pour déposer le fil et l’autre pour faire tourner le plateau tournant. Comme ce processus est beaucoup plus lent et ne dépend pas de la tension mais seulement modérément de la vitesse, un petit entraînement en boucle ouverte est couplé à un entraînement vectoriel en boucle fermée pour la table tournante. Il existe également une version de cet ensemble réservée à la table tournante. Dans ce cas, un seul entraînement à courant alternatif est installé.

Bobineurs et bobinoirs

Les bobinoirs se trouvent souvent à l’extrémité des tréfileuses. Les bobinoirs sont des machines distinctes qui enroulent des fils et des produits finis de différents calibres et résistances. Leur seul but est d’enrouler, ou de bobiner le produit final pour l’expédition. Les enrouleurs peuvent être utilisés pour enrouler de très gros câbles à des vitesses élevées, allant jusqu’à 1000 chevaux. Les bobinoirs semblent être plus petits et ne dépassent pas 50 ch. Bien qu’ils remplissent la même fonction, les spoolers semblent être plus petits que les coilers, et sont désignés comme tels dans l’industrie.

Exigences des applications

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Fonctions d’entraînement appropriées au processus de tréfilage

Les fonctions qui peuvent être appliquées lors de l’exploitation d’un tréfileur, d’un enrouleur et d’un dévidoir sont très similaires à celles d’une bobineuse. Le tableau ci-dessous présente les caractéristiques et les avantages de l’utilisation des VFD dans l’application de bobinage.

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