Proces ciągnienia drutu w efekcie zmienił się bardzo niewiele na przestrzeni lat. Wykorzystuje kombinację matrycy i / lub serii matryc do rysowania drutu do wybranej grubości. Drut ciągniony jest w wielu zastosowaniach poza tymi, które normalnie uważamy za drut elektryczny i kable telewizyjne. Na przykład, sprężyny wszelkiego rodzaju są wykonane z drutu ciągnionego, jak również pręty zbrojeniowe stosowane w budownictwie na całym świecie. Spinacze do papieru i zszywki są wykonane z cienkiego drutu ciągnionego. Szprychy na kołach, szczotki druciane, uchwyty metalowe są wykonane z drutu ciągnionego, jak również. Istnieją dosłownie tysiące gotowych produktów, które opierają się na drut ciągniony. Aby zaspokoić to stale rosnące zapotrzebowanie, firmy zajmujące się obróbką metali przeciągają rocznie wiele milionów mil drutu. Z tego powodu ciągnienie drutu, choć niezmienione w procesie od wielu lat, jest niezwykle wrażliwym na koszty i konkurencyjnym rynkiem. Z kolei firmy, które produkują urządzenia do ciągnienia drutu oraz urządzenia procesowe związane z ciągnieniem drutu, są bardzo zainteresowane każdą przewagą w zakresie wydajności i efektywności, jaką mogą uzyskać. Jedną z tych podstawowych zalet jest zastosowanie falownika prądu przemiennego. Inwertery są znacznie bardziej wydajne, zużywają mniej części i pozwalają na większą produktywność niż tradycyjne konstrukcje.

Powszechny schemat pokazany poniżej ilustruje proces ciągnienia drutu. Jeśli używanych jest wiele matryc, są one połączone ze sobą seryjnie aż do osiągnięcia wymaganego przekroju poprzecznego. Niezwykle ważne jest, aby utrzymywać stałe i znane napięcie oraz prędkość drutu podczas jego przemieszczania się przez maszynę. To zapewnia stały przekrój poprzeczny.

Science Behind the Wire Drawing

Metalurgia jest nauką o metalu i procesach zachodzących w metalu. Istnieje określone tempo zmian właściwości metalu w oparciu o napięcie i wytrzymałość w zakresie temperatur, gdy metal jest manipulowany. Ciągnienie drutu jest procesem obróbki metalu używanym do zmniejszenia przekroju poprzecznego drutu poprzez przeciąganie go przez serię matryc. Proces ten jest rodzajem kucia. Kucie to plastyczna, lub trwała, zmiana kształtu metalu. Kucie może być wykonywane w gorącej, ciepłej lub zimnej temperaturze. Ponieważ metale mają różne właściwości w różnych temperaturach, możliwa jest zmiana właściwości samego metalu wraz ze wzrostem temperatury. Kiedy drut jest ciągnięty, jest on ciągnięty w temperaturze pokojowej. W tym momencie, jest on „zimno pracował” kute. Obróbka metalu na zimno jest terminem używanym do plastycznego odkształcania w temperaturze pokojowej bez zmiany właściwości metalu. Kiedy drut jest ciągnięty, metal nie zmienia właściwości, zmienia tylko kształt.

Proces ciągnienia drutu

Proces sam w sobie jest dość prosty. Aby rozpocząć proces ciągnienia drutu, szpula drutu jest umieszczana na początku maszyny na szpuli. W celu przeprowadzenia go przez maszynę, koniec drutu musi zostać obcięty lub spłaszczony. Jest on podawany przez maszynę i przez serię matryc, aby osiągnąć swój ostateczny przekrój poprzeczny. Koniec maszyny ma zazwyczaj szpulę lub zwijarkę, więc produktem końcowym jest cewka drutu o pożądanym przekroju poprzecznym. Proces końcowy może być również pakowacz beczek, w którym umieszcza się beczkę, a zwinięty drut jest zwijany bezpośrednio do beczki za pomocą stołu obrotowego.

Bardzo ważne jest, aby temperatura maszyn nie była zbyt wysoka (głównie z powodu energii uwalnianej podczas odkształcania metalu), a drut miał stałe napięcie i prędkość, gdy przechodzi przez serię matryc. Historycznie było to osiągane wyłącznie za pomocą środków mechanicznych. Jednak napędy prądu stałego zaczęły być używane do obsługi silników na pewnych poziomach w zależności od metalu i przekroju wymaganego. W miarę doskonalenia technologii dodano oprogramowanie do zastosowań nawijarki, które utrzymywało materiał w ruchu z odpowiednią prędkością i naprężeniem, aby zapewnić dobry produkt. W ten sposób usunięto część mechaniki i przeniesiono ją do technologii elektronicznej. Wraz z wprowadzeniem wysokowydajnych/ wysokowydajnych napędów ac z potężnymi procesorami dla oprogramowania, mechaniczna zależność od maszyn została znacznie zmniejszona.

Napędy i proces ciągnienia drutu

Jak omówiono powyżej, falowniki AC mogą być używane do wielu funkcji w maszynach do ciągnienia drutu, ponieważ są one bardzo podobne do nawijarki. Elektroniczny wałek liniowy, sterowanie wektorowe i komunikacja szeregowa są używane w wielu z tych nowoczesnych maszyn.

Definicja oprogramowania Electronic Lineshaft Software

Elektroniczny wałek liniowy umożliwia synchronizację jednego lub więcej napędzanych silników z sygnałem enkodera głównego. Enkoder główny dostarcza impuls referencyjny do nadążnego, który powoduje, że nadążny nakazuje swojemu silnikowi utrzymanie określonej pozycji wału. Napęd nadążny monitoruje sprzężenie zwrotne impulsów z enkodera nadrzędnego i własnego enkodera. Następnie napęd nadążny kompensuje wszelkie błędy pozycji poprzez regulację prędkości wyjściowej swojego silnika, co skutkuje niemal idealnym zestrojeniem pomiędzy systemem nadrzędnym a silnikiem nadążnym. Nie ma akumulacji błędu pozycji, więc wyrównanie zawsze będzie utrzymane…

W szufladzie przewodowej, używany jest napęd główny, a reszta to napędy podążające. Definicja oprogramowania mówi dalej:

Następca posiada również funkcję przekładni elektronicznej. Pozwala to na pracę urządzenia podążającego w stosunku do głównego, tak jakby oba były mechanicznie sprzężone poprzez pasy lub przekładnie. Oprogramowanie to zawiera „ulepszoną” komunikację Modbus. Funkcja kontroli rejestracji pozwala napędowi podążającemu na przyjęcie znaku rejestracyjnego z produktu ruchomego i regulowanie jego pozycji kątowej. Jest to używane do specjalnych zastosowań, takich jak maszyny pakujące, latające odcięcia, etykiety…

OprogramowanieELS jest idealne dla szuflady drutu, ponieważ jego charakterystyka jak nawijarka wymaga, aby drut poruszał się przy znanym i ciągłym napięciu i prędkości. Musi stale korygować błędy i śledzenie.

Wprowadzenie napędów AC nie tylko zapewniło bardzo dobre osiągi, ale dało użytkownikowi przewagę nie polegania na częściach mechanicznych, które podlegają zużyciu. W związku z tym konserwacja zapobiegawcza i rutynowe uszkodzenia są znacznie zredukowane.

Wyzwania aplikacji ciągnienia drutu obejmują:

• Szybkie czasy procesu.
• Wysoki moment obrotowy i kontrola prędkości.
• Szybkie przyspieszenia do prędkości i zwalnianie do prędkości zerowej ponownie bez utraty napięcia.
• Zróżnicowane zakresy prędkości i wymagania momentu obrotowego w zależności od materiału.
• Proces może cierpieć z powodu bardzo małych przestojów.
• Dzięki prędkości, problemy z procesem mogą powodować duże ilości złomu i utratę przychodów.

Cięcie

Wiele firm, które dostarczają sprzęt do ciągnienia drutu, dostarcza również sprzęt peryferyjny. Po przeciągnięciu drutu istnieje potrzeba przycięcia go na określoną długość. VFD z elektronicznym wałem liniowym bardzo dobrze spełnia tę funkcję. Za kołem tnącym znajduje się napęd główny w pętli zamkniętej oraz napęd nadążny. Napęd główny musi utrzymywać dokładne napięcie i prędkość w połączeniu z napędem nadążnym.

Pakowacze beczek

Pakowacz beczek z drutem jest zespołem, który może być umieszczony bezpośrednio w szufladzie na drut – lub zwinięty drut może być przeniesiony do innej stacji. W funkcji pakowania beczek, beczka jest umieszczona na obrotowym stole. Drut jest w sposób ciągły podawany na dno beczki i zwijany. Na pakowarce do beczek znajdują się zwykle dwa silniki, jeden do układania drutu, a drugi do obracania stołu obrotowego. Ponieważ proces ten jest znacznie wolniejszy i nie zależy od napięcia, a jedynie umiarkowanie od prędkości, mały napęd w pętli otwartej jest sprzężony z napędem wektorowym w pętli zamkniętej dla stołu obrotowego. Istnieje również wersja tego zespołu składająca się wyłącznie z obrotnicy. W tym przypadku zainstalowany jest tylko pojedynczy napęd ac.

Zwijacze i szpule

Szpule często znajdują się na końcu maszyn do ciągnienia drutu. Zwijarki to oddzielne maszyny, które zwijają drut i produkty końcowe o różnej grubości i wytrzymałości. Ich jedynym celem jest nawijanie, lub szpulowanie produktu końcowego do wysyłki. Zwijarki mogą być używane do nawijania bardzo dużych kabli z dużymi prędkościami, a ich moc sięga nawet 1000 KM. Szpule wydają się być mniejsze i nie przekraczają 50 KM. Chociaż spełniają tę samą funkcję, szpulowce wydają się być mniejsze niż zwijarki i tak są określane w branży.

Wymagania dotyczące zastosowań

.

Funkcje napędu odpowiednie dla procesu ciągnienia drutu

Funkcje, które mogą być zastosowane podczas obsługi szuflady do drutu, zwijarki i szpulownicy są bardzo podobne do funkcji nawijarki. W poniższej tabeli przedstawiono cechy i korzyści wynikające z zastosowania silników VFD w aplikacji nawijania.

Więcej informacji o firmie Yaskawa America można znaleźć na stronie www.yaskawa.com.

.