와이어 드로잉

Wire drawing
손으로 잡아당겨 은줄을 그린다.
크랭킹된 당김으로 더 두꺼운 은선 그리기.

와이어 드로잉은 단일 또는 일련의 드로잉 다이(die)를 통해 와이어를 당겨 와이어의 단면을 줄이는 금속 작업 공정이다. 와이어 드로잉에는 전기 배선, 케이블, 장력이 탑재된 구조 부품, 스프링, 종이 클립, 바퀴용 스포크, 현악기 등 여러 가지 용도가 있다. 비록 과정은 비슷하지만 압출과 다른데, 왜냐하면 도면은 주사위를 통해 밀기 보다는 철사를 당기기 때문이다. 드로잉은 보통 상온에서 실시되므로 냉간 작업 공정으로 분류되지만, 힘을 줄이기 위해 대형 와이어의 경우 상승된 온도에서 할 수 있다.[1]

과정

와이어 드로잉 개념

와이어 그리기 과정은 개념적으로 꽤 간단하다. 철사는 그것의 시작 부분을 축소하고, 망치질, 파일링, 롤링 또는 스와핑을 통해 준비된다. 그러면 철사는 주사위를 통해 당겨진다. 다이를 통해 와이어를 잡아당기면 부피는 그대로 유지되기 때문에 지름이 줄어들수록 길이가 늘어난다. 일반적으로 와이어는 원하는 크기에 도달하기 위해 연속적으로 더 작은 다이를 통해 둘 이상의 추첨을 필요로 한다. 미국의 와이어 게이지 눈금은 이것을 기반으로 한다. 이것은 드로 플레이트로 작은 규모로 할 수도 있고, 자동화된 기계를 사용하여 큰 상업적 규모로 할 수도 있다.[1][2] 와이어 드로잉 공정은 냉간 가공으로 인해 재료 특성이 달라진다.

소형 와이어의 면적 감소율은 일반적으로 15–25%, 대형 와이어의 면적 감소율은 20–45%[1]이다. 특정 작업에 대한 정확한 다이 순서는 면적 감소, 입력 와이어 크기 및 출력 와이어 크기의 함수다. 면적 감소가 변화함에 따라 다이 시퀀스도 변화한다.[3]

매우 미세한 전선은 보통 다발로 그려진다. 묶음에서는 전선이 비슷한 성질을 지녔지만 화학적 저항성이 낮아 그림을 그린 후 제거할 수 있다.[citation needed] 면적의 감소량이 50% 이상일 경우 공정을 다시 그리기 전에 중간 단계의 어닐링이 필요할 수 있다.

상용 와이어 도면은 보통 직경 9 mm (0.35 in)의 열간 압연 와이어의 코일로 시작한다. 표면은 먼저 비늘을 제거하기 위해 처리된다. 그런 다음 하나 이상의 블록이 직렬로 있을 수 있는 와이어 그리기 기계에 공급된다.

단일 블록 와이어 그리기 기계는 다이를 정확히 제자리에 고정하고 구멍을 통해 와이어를 꾸준히 끌어내기 위한 수단을 포함한다. 통상적인 디자인은 다이를 지탱하기 위해 서 있는 받침대가 있는 주철 벤치나 테이블로 구성되며, 회전하고 전선을 표면에 감아 넣는 수직 드럼은 다이를 통과하게 되며, 다른 드럼에 저장되는 와이어의 코일이나 다이 뒤에 놓여져 있는 "변형"은 필요 시 빨리 전선을 벗겨낸다. 와이어 드럼 또는 "블록"은 와이어의 움직임을 즉시 정지하거나 시작할 수 있도록 수직축에 빠르게 결합하거나 분리할 수 있는 수단이 제공된다. 블록도 테이퍼로 되어 있어 와이어 코일이 마무리되면 쉽게 위쪽으로 미끄러져 내려갈 수 있다. 와이어를 블록에 부착하기 전에 충분한 길이의 와이어를 다이를 통해 당겨야 한다. 이는 회전 드럼 주위에 감겨 있는 체인 끝에 있는 한 쌍의 잡는 핀커에 의해 영향을 받으므로, 작은 나사 클램프나 바이스로 끝이 고정되는 블록에 와이어를 두 세 번 정도 코일 수 있다. 와이어가 블록 위에 있을 때, 그것은 동작으로 설정되고 와이어가 다이(Die)를 통해 꾸준히 그려진다. 블록이 고르게 회전하고, 그것이 참으로 이어져 일정한 속도로 와이어를 끌어당기는 것이 매우 중요하다. 그렇지 않으면 와이어가 약해지거나 끊어질 수 있는 "스캐칭"이 발생한다. 와이어를 그리는 속도는 재료와 감소량에 따라 크게 다르다.

연속 블록을 가진 기계는 연속된 방식으로 와이어가 그려지는 일련의 다이(die)를 가지고 있기 때문에 단일 블록 기계와 다르다. 연장과 미끄러짐으로 인해, 철사의 속도는 연속적으로 다시 그리면 바뀐다. 이 증가된 속도는 각 블록에 대해 다른 회전 속도를 가지면 수용할 수 있다. 이러한 기계 중 하나는 3 - 12개의 다이를 포함할 수 있다.[2] 모든 다이와 블록 둘레를 통해 와이어를 나사산하는 작업을 "끈업"이라고 한다. 윤활 장치에는 다이에 홍수를 일으키는 펌프가 포함되며, 많은 경우 블록의 하단 부분이 윤활유로 작동된다.[4]

종종 중간 안네는 냉간 작업의 효과에 대항하고 추가 도면을 허용하기 위해 필요하다. 연성과 전기 전도성을 최대화하기 위해 완제품에 최종 안네알을 사용할 수도 있다.[5]

연속 와이어 그리기 기계에서 생산되는 제품의 예는 전화선이다. 그것은 뜨거운 압연 로드 스톡에서 20~30번 그려진다.[2]

원형 횡단면이 대부분의 그리기 공정을 지배하는 반면, 비원형 횡단면이 그려진다. 단면이 작고 수량이 너무 적어 구르는 것이 정당화될 수 없을 때 주로 그린다. 이러한 과정에서는 블록이나 투르크 머리 기계가 사용된다.[6]

윤활

표면 마감 상태가 양호하고 다이 수명을 길게 유지하기 위해서는 도면 공정의 윤활이 필수적이다. 다음은 윤활의 다른 방법들이다.[1]

  • 습식 도면: 다이와 와이어 또는 로드가 윤활유에 완전히 담근 상태
  • 건조도면: 와이어 또는 로드가 와이어 또는 로드 표면을 코팅하는 윤활유 용기를 통과함
  • 금속 코팅: 와이어 또는 로드는 고형 윤활유 역할을 하는 부드러운 금속으로 코팅됨
  • 초음파 진동: 다이와 맨드렐이 진동하여 힘을 줄이고 패스 당 더 큰 감소를 허용한다.
  • 롤러 다이 드로잉(롤러 드로잉이라고도 함): 람비아제가 보고한 바와 같이 전단 마찰을 롤링 마찰로 변환하기 위해 고정된 다이 대신 롤러 다이를 사용한다.[7][8][9] 롤러 다이를 채택하면 2-4개의 유휴 롤로 도면 단계를 구성하고 롤 간격 내에 와이어를 당긴다. 이러한 유형의 용액은 평평하거나 프로파일링된 그리기 와이어를 생산하는 데도 쉽게 채택될 수 있다.

기름과 같은 다양한 윤활유가 사용된다. 또 다른 윤활 방법은 철사를 구리에 담그는 것이다.II) 황산염 용액, 일종의 윤활유를 형성하는 구리의 필름이 침전되는 용액. 일부 등급의 철사에서 구리는 최종 도안 후 녹을 예방하거나 납땜이 용이하도록 남겨둔다.[citation needed]구리 코팅 와이어의 가장 좋은 예로는 용접에 사용되는 MIG 와이어가 있다.[10]

기계적 특성

와이어 드로잉의 강도 향상 효과는 상당할 수 있다. 어떤 강철에서도 사용할 수 있는 최고 강도는 지름이 작은 오스테나이트 스테인리스 와이어에 기록되었다.

드로잉 다이

카바이드 와이어 그리기 다이 다이어그램

드로잉 다이(drawing die)는 일반적으로 공구강, 텅스텐 카바이드 또는 다이아몬드로 만들어지며, 텅스텐 카바이드와 제조된 다이아몬드가 가장 흔하다.[2] 매우 미세한 철사를 그리기 위해 하나의 크리스털 다이아몬드 다이(Die)가 사용된다.[2] 핫도그에는 캐스트-스틸 다이(cast-steel die가 사용된다. 강철 와이어 도면의 경우 텅스텐 카바이드 다이(die)가 사용된다. 다이는 강철 케이스에 넣어 다이를 지지하고 쉬운 다이 변경을 허용한다.[2] 다이 각도는 보통 6~15°의 범위를 가지며, 각 다이에는 입력각과 접근각의 최소 2개의 다른 각도가 있다.[2]

참고 항목

메모들

  1. ^ a b c d 칼팍지안, 415-419페이지.
  2. ^ a b c d e f g 드가모, 페이지 434.
  3. ^ 와이어 도면 다이에 대한 다이 시퀀스 계산
  4. ^ Chisholm, Hugh, ed. (1911). "Wire" . Encyclopædia Britannica. Vol. 28 (11th ed.). Cambridge University Press. p. 738.
  5. ^ 데가모, 페이지 435.
  6. ^ Davis, Joseph R; Handbook Committee, ASM International (2001-08-01). Copper and copper alloys. ISBN 978-0-87170-726-0.
  7. ^ Lambiase, F.; Di Ilio, A. (2011). "A parametric study on residual stresses and loads in drawing process with idle rolls". Materials & Design. 32 (10): 4832–4838. doi:10.1016/j.matdes.2011.06.019.
  8. ^ Lambiase, F.; Di Ilio, A. (2012). "Experimental and Finite Element Investigation of Roll Drawing Process". Journal of Materials Engineering and Performance. 21 (2): 161–166. doi:10.1007/s11665-011-9932-1.
  9. ^ Lambiase, F.; Di Ilio, A. (2012). "Deformation inhomogeneity in roll drawing process". Journal of Manufacturing Processes. 14 (3): 208–215. doi:10.1016/j.jmapro.2011.12.005.
  10. ^ 와이어 속성 미그

참조

  • Budinski, Kenneth G. (1996). Engineering Materials: Properties and Selection (5th ed.). Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, Inc. ISBN 978-0-13-367715-7.
  • Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003). Materials and Processes in Manufacturing (9th ed.). Wiley. ISBN 978-0-471-65653-1..
  • Kalpakjian, Serope; Schmid, Steven R. (2006). Manufacturing Engineering and Technology (5th ed.). Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall. p. 429. ISBN 978-0-13-148965-3.