Het proces van draadtrekken is in feite in de loop der jaren weinig veranderd. Het gebruikt een combinatie van een matrijs en/of een reeks matrijzen om draad tot een geselecteerde maat te trekken. Getrokken draad is in vele toepassingen buiten wat wij normaal zoals elektrodraad en TV-kabels zouden denken. Veren van welke soort dan ook worden bijvoorbeeld gemaakt van getrokken draad, evenals staven die wereldwijd in de bouw worden gebruikt. Paperclips en nietjes worden gemaakt van dun getrokken draad. Spaken op wielen, draadborstels, metalen handvatten worden eveneens van getrokken draad gemaakt. Er zijn letterlijk duizenden eindproducten die op getrokken draad zijn gebaseerd. Om aan deze steeds groeiende behoefte te voldoen, worden jaarlijks vele miljoenen kilometers draad getrokken door metaalverwerkende bedrijven. Om deze reden is draadtrekkerij, hoewel het proces al vele jaren onveranderd is, een uiterst kostengevoelige en concurrerende markt. De bedrijven die draadtrekapparatuur en de procesapparatuur rond draadtrekken maken, zijn dan ook zeer gebrand op elk productiviteits- of efficiencyvoordeel dat zij kunnen krijgen. Een van die primaire voordelen is het gebruik van een wisselstroomomvormer. Inverters zijn veel efficiënter, gebruiken minder onderdelen, en maken een hogere productiviteit mogelijk dan traditionele ontwerpen.

Een algemeen schema hieronder illustreert het draadtrekkingsproces. Indien veelvoudige matrijzen worden gebruikt, worden zij serieel met elkaar verbonden tot de vereiste doorsnede is bereikt. Het is van vitaal belang om continue en bekende spanning en snelheid op de draad te houden terwijl deze door de machine gaat. Dit zorgt voor een consistente doorsnede.

Wetenschap achter het draadtrekken

Metallurgie is de studie van metaal en metaalprocessen. Er is een bepaalde snelheid van verandering van metaalkenmerken gebaseerd op spanning en sterkte over een waaier van temperaturen wanneer het metaal wordt gemanipuleerd. Draadtrekken is een metaalbewerkingsproces dat wordt gebruikt om de doorsnede van draad te verkleinen door deze door een reeks matrijzen te trekken. Dit proces is een vorm van smeden. Smeden is het plastisch, of permanent, veranderen van een metaalvorm. Het smeden kan bij warme, warme of koude temperaturen gebeuren. Aangezien metalen bij verschillende temperaturen verschillende kenmerken hebben, is het mogelijk de kenmerken van het metaal zelf te veranderen naarmate de temperatuur stijgt. Wanneer draad wordt getrokken, wordt het getrokken bij kamertemperatuur. Op dat ogenblik wordt het “koud bewerkt” gesmeed. Koud bewerken van een metaal is een term die wordt gebruikt voor het plastisch vervormen bij kamertemperatuur zonder de eigenschappen van het metaal te veranderen. Wanneer de draad wordt getrokken, verandert het metaal niet van eigenschappen, het verandert alleen van vorm.

Het draadtrekkingsproces

Het proces zelf is eigenlijk vrij eenvoudig. Om het draadtrekkingsproces te beginnen, wordt een spoel draad aan het begin van de machine op een spoel geplaatst. Om het door de machine te voeden, moet het eind van draad worden gesneden of worden afgevlakt. Het wordt door de machine en door een reeks matrijzen gevoerd om zijn definitieve dwarsdoorsnede te bereiken. Aan het einde van de machine bevindt zich gewoonlijk een spoel of haspel, zodat het eindproduct een spoel van draad is met de gewenste dwarsdoorsnede. Het eindprocédé kan ook een vatpakker zijn waar een vat wordt geplaatst en de opgerolde draad direct in het vat met behulp van een draaischijf wordt gespoeld.

Het is van vitaal belang dat de temperatuur van de machines niet te heet wordt (voornamelijk veroorzaakt door de energie die vrijkomt bij het vervormen van het metaal) en dat de draad een constante spanning en snelheid heeft terwijl hij door de reeks matrijzen beweegt. Historisch gezien werd dit uitsluitend met mechanische middelen bereikt. Men begon echter gelijkstroomaandrijvingen te gebruiken om de motoren op bepaalde niveaus te laten werken, afhankelijk van het vereiste metaal en de doorsnede. Naarmate de technologie verbeterde, werd software toegevoegd voor wikkeltoepassingen die het materiaal op de juiste snelheid en spanning hield om een goed product te garanderen. Hierdoor werd een deel van de mechanica verwijderd en overgebracht naar de elektronische technologie. Met de introductie van ac-aandrijvingen met hoge prestaties/hoog rendement en krachtige processors voor software, is de mechanische afhankelijkheid van de machines sterk verminderd.

Aandrijvingen en het draadtrekproces

Zoals hierboven besproken, kunnen AC-omvormers worden gebruikt voor een breed scala van functies op een draadtrekmachine, aangezien zij veel lijken op een wikkelaar. De elektronische Lijnas, de vectorcontroles en de seriële mededelingen worden gebruikt op veel van deze moderne machines.

Definitie van Elektronische Lijnas Software

Elektronische Lijnas Software maakt het mogelijk een of meer aangedreven motoren te synchroniseren met een master encodersignaal. De master-encoder levert een pulsreferentie aan de volger die resulteert in de volger die zijn motor beveelt om een specifieke aspositie te behouden. De volgaandrijving controleert de pulsterugkoppeling van de master-encoder en zijn eigen encoder. De volger compenseert dan eventuele positiefouten door de uitgangssnelheid van zijn motor aan te passen, wat resulteert in een vrijwel perfecte uitlijning tussen de master van het systeem en de volgmotor. Er is geen accumulatie van positiefouten, zodat de uitlijning altijd gehandhaafd blijft…

Op een draadlade wordt een hoofdaandrijving gebruikt en de rest zijn volgaandrijvingen. De softwaredefinitie zegt verder:

De volger bezit ook een elektronische tandwieloverbrenging. Dit stelt de volger in staat te werken in een verhouding van de master alsof de twee mechanisch waren gekoppeld via riemen of tandwielen. Deze software omvat “Verbeterde” Modbus-communicatie. De registratiecontrolefunctie stelt de volgaandrijving in staat een registratiemarkering van het bewegende product te aanvaarden en de hoekpositie ervan te regelen. Dit wordt gebruikt voor speciale toepassingen zoals verpakkingsmachines, vliegende afsnijdingen, etiket…

ELS software is ideaal voor een draad lade als het is winder zoals kenmerken vereist de draad om te bewegen bij een bekende en continue spanning en snelheid. Het moet zich voortdurend aanpassen voor fouten en tracking.

De introductie van frequentieregelaars leverde niet alleen zeer goede prestaties, maar gaf de gebruiker ook het voordeel dat hij niet afhankelijk was van mechanische onderdelen, die aan slijtage onderhevig zijn. Daarom zijn preventief onderhoud en routineonderbrekingen aanzienlijk verminderd.

Uitdagingen van de draadtrekkerstoepassing omvatten:

• Snelle procestijden.
• Hoog koppel en snelheidscontrole.
• Snelle versnellingen tot een snelheid en vertragingen tot nul snelheid weer zonder verlies van spanning.
• Verschillende snelheidsbereiken en koppelvereisten afhankelijk van materiaal.
• Proces kan lijden onder zeer weinig downtime.
• Door de snelheid kunnen problemen met het proces grote hoeveelheden schroot en verloren inkomsten veroorzaken.

Cutters

Veel bedrijven die draadtrekapparatuur leveren, leveren ook perifere apparatuur. Na het trekken van de draad, zijn er vereisten om op een bepaalde lengte te knippen. Een VFD met elektronische lijnas vervult deze functie zeer goed. Er is een gesloten lus hoofdaandrijving en een volgaandrijving na het snijwiel. De hoofdaandrijving moet een nauwkeurige spanning en snelheid handhaven in combinatie met de volgaandrijving.

Barrel Packers

Een wire barrel packer is een assemblage die direct van de draadlade kan worden geplaatst -of opgerolde draad kan worden overgebracht naar een ander station. In de vatverpakkingsfunctie wordt een vat op een draaiende draaitafel geplaatst. Draad wordt continu in de bodem van de trommel gevoerd en weer opgerold. Er zijn gewoonlijk twee motoren op een “barrel packer”, één voor het uitleggen van de draad en één voor het ronddraaien van de draaitafel. Aangezien dit proces veel trager verloopt en niet afhankelijk is van de spanning, maar slechts matig van de snelheid, wordt een kleine open-lusaandrijving gekoppeld aan een vectoraandrijving met gesloten lus voor de draaitafel. Er is ook een versie van deze assemblage die alleen de draaitafel aandrijft. In dat geval is slechts een enkele ac-aandrijving geïnstalleerd.

Coilers en Spoolers

Spoolers zijn vaak te vinden aan het einde van draadtrekmachines. Coilers zijn afzonderlijke machines die draad en eindproducten van verschillende diktes en sterktes oprollen. Hun enige doel is het wikkelen, of spoelen, van het eindproduct voor verzending. Coilers kunnen worden gebruikt om zeer grote kabels met hoge snelheden op te winden, tot wel 1000 pk. Spoelers lijken kleiner te zijn en gaan niet verder dan 50 pk. Hoewel ze dezelfde functie vervullen, lijken spoelen kleiner dan spoelen, en worden ze in de industrie ook zo genoemd.

Toepassingsvereisten

Drive Functions Appropriate for Wire Drawing Process

De functies die kunnen worden toegepast tijdens het bedienen van een draadlade, coiler en spooler zijn zeer vergelijkbaar met een wikkelaar. De onderstaande tabel toont de kenmerken en voordelen van het gebruik van VFD’s in de wikkeltoepassing.

Voor meer informatie over Yaskawa America kunt u terecht op www.yaskawa.com.