¿Cuáles son las técnicas de trefilado actualmente?

El alambre metálico es una forma de producto común, refiriéndose generalmente a alambre, hilo o varilla. A medida que la economía continúa desarrollándose, la demanda y la producción también están creciendo como nunca antes. En una era de competencia cada vez más feroz, la presión competitiva para producir productos que satisfagan a los clientes al menor costo ha promovido el progreso continuo de la tecnología de trefilado. Aunque el alambre de metal más delgado ha alcanzado varias micras y la resistencia más alta del alambre de acero ha superado los 4000 MPa, todavía nos enfrentamos a necesidades cambiantes y a la competencia de materiales no metálicos, por lo que necesitamos una tecnología de trefilado mejor y más rápida.

1. Reseña histórica de la tecnología del trefilado

El alambre metálico más antiguo conocido fue un alambre múltiple fabricado por los egipcios alrededor del año 2750 d.C. En la arqueología de los guerreros y caballos de terracota de Qin Shihuang en Xi'an, mi país, se encontró una gran cantidad de armaduras de piedra usando alambre de cobre. Esta puede ser la evidencia más antigua de alambre de metal en China. Entre el 400 y el 1100 d.C., la tecnología del alambre metálico comenzó a desarrollarse en muchos países y el trefilado se inició a mano o con métodos tirados por caballos. Poco a poco se fueron inventando algunas tecnologías, como los cabrestantes, los columpios, los trinquetes y el uso de la gravedad. En el siglo XVII, los europeos comenzaron a utilizar el dibujo hidráulico. La invención de la máquina de vapor en 1769 reemplazó la tecnología de trefilado humano y el trefilado hidráulico [1]. La promoción de la tecnología de motores en el siglo XX proporcionó un nuevo impulso al salto en la tecnología del trefilado.

En 1632, el artesano que desarrolló la aguja de alambre descubrió accidentalmente que la capa residual de orina humana en el alambre lubricaba el alambre y descubrió que la lubricación podía reducir la necesidad de energía.

Al principio, algunas personas probaron con moldes de piedra, y más tarde se utilizaron moldes de hierro. De la descripción hecha por Song Yingxing, un nativo de Jiangxi en la dinastía Ming en 1637 en "Tiangong Kaiwu" escrito por Fenyi, se puede encontrar que los moldes de hierro se utilizan para estirar alambre: "La aguja primero martilla el hierro en tiras finas . Utilice una regla de hierro para afilarlo en una tira delgada. El ojo del hilo se saca de una tira de hierro para formar un hilo y luego se rompe en una aguja centímetro a centímetro...". En 1970, todavía había trabajadores viejos en Xinyu tirando alambre a mano con un tornillo de banco. Los artesanos de joyería de Guizhou todavía tiran hilo de plata a mano.

En 1834, el alemán Wilhelm Albea inventó el cable de acero. Al mismo tiempo, instaló una línea telegráfica en el Reino Unido y comenzó a construir una línea telegráfica submarina.

La invención del motor eléctrico propició la aparición de las máquinas trefiladoras de un solo tambor. Para mejorar la eficiencia y la calidad, se implementan dos o incluso tres pasadas de trefilado (trefilado deslizante) en una sola máquina trefiladora, y se adopta un iniciador de alambre tipo montar y tecnología de refrigeración por agua que continúa mejorando. En 1993, cuando el autor visitó United Wire Rope Company en Kansas, vi que todavía estaban usando máquinas de tracción individuales, pero una persona operaba 6 de ellas y el peso de la bobina era de aproximadamente 1 tonelada, por lo que la eficiencia aún no era baja. . Las máquinas trefiladoras simples invertidas y las máquinas trefiladoras de tambor horizontal todavía se utilizan ampliamente, que son adecuadas para procesar productos de alambre de acero con pocas pasadas y tamaños medianos y grandes, y pueden lograr fácilmente una producción pesada a gran escala.

Con el desarrollo de los motores de CA y la tecnología de control, a principios del siglo XX se inventó la máquina trefiladora continua, que redujo los costos de mano de obra y aumentó la velocidad de trefilado. MORGAN fue uno de los primeros fabricantes importantes de máquinas trefiladoras. A finales de la década de 1930, Marchal Richard Barcro Company inventó la máquina trefiladora B-B (alambre de doble acumulación), que mejoraba la refrigeración y reducía los problemas de torsión. El equipo era particularmente popular entre los fabricantes de cables metálicos y cuando la empresa cerró en 1976, miles de ellos estaban en uso.

Las máquinas trefiladoras que aparecieron posteriormente eran del tipo looper. A finales de los años 70, la empresa alemana KOCH inventó la trefiladora de rodillos lineales SEN-SOR ARM. La tecnología de refrigeración por espacio estrecho, inventada alrededor de 1970, proporciona condiciones muy favorables para aumentar la velocidad de estirado. El diseño mejorado del tambor, la refrigeración por aire externo del tambor, la matriz giratoria y el uso de refrigeración directa por agua son tecnologías que mejoran el rendimiento de la máquina trefiladora. Las máquinas trefiladoras continuas horizontales aparecen desde los años 90, principalmente por la necesidad de reducir la intensidad de mano de obra y facilitar el mantenimiento. Al estirar los filamentos, se pueden disponer en dos filas, lo que reduce el espacio del suelo. Se han desarrollado rollos de gran tamaño con un diámetro de 1270 mm

.

Al tiempo que evita la torsión del alambre, la máquina trefiladora lineal tiene excelentes capacidades de coordinación de paso y velocidad. Es más rápido, tiene mejor calidad, es fácil de operar y mantener y puede combinarse de manera flexible con moldes. El desarrollo de la tecnología eléctrica ha reducido el consumo de energía.

Con el desarrollo de la tecnología digital, el estado de funcionamiento de un grupo de máquinas trefiladoras se puede controlar a través de un ordenador.

El diámetro del rollo de la máquina trefiladora continua en seco es de 250-1270 mm y la potencia del motor de CC o CA es de 15-160 kW. La velocidad de trabajo de las máquinas trefiladoras en seco pequeñas alcanza más de 25 m/s, y la capacidad de producción de las máquinas trefiladoras grandes ha superado las 20.000 t/a.

Los equipos de trefilado en húmedo basados ​​en tecnología de trefilado deslizante se han utilizado ampliamente en metales no ferrosos y alambres de acero de pequeño tamaño, como alambres de cobre, alambres de aluminio, cordones de acero, alambres de acero para cables de acero, alambres de resorte delgados, etc., usando líquido lubricante a base de agua o aceite. La tecnología de dibujar varios hilos de colores al mismo tiempo está disponible desde hace mucho tiempo. La velocidad de la máquina trefiladora con tanque de agua es muy alta y el número de pasadas de trefilado varía de varias a más de veinte, lo que puede lograr una gran cantidad de compresión. El tanque de agua de alta resistencia puede producir φ5,5 mm con alto contenido de carbono. alambre de acero directamente en los productos, pero el alambre de acero está en el tanque de agua. Hay algo de torsión y requiere habilidad y experiencia para ajustar la planitud.

2. Rompiendo la barrera de la velocidad

La tecnología de las máquinas trefiladoras ha logrado grandes avances y algunos récords de velocidad pueden reflejar los logros actuales: al trefilar alambre eléctrico de aluminio de φ9,5 mm La velocidad puede alcanzar más de 30 m/s, y la velocidad de trefilado de filamentos de acero con alto contenido de carbono también puede estar cerca de esta velocidad; el récord de velocidad de entrada de alambre de acero φ1lmm 82B y salida de 94,22 mm es de 12 m/s. La producción de alambre de acero de alta calidad a alta velocidad requiere condiciones integrales. A continuación se resumen y analizan varios factores que afectan el dibujo a alta velocidad y la dirección del avance. A menos que se especifique lo contrario en el texto, el alambrón se refiere al alambrón de acero.

2.1 Materias primas

El gran peso de las placas puede reducir el tiempo de inactividad requerido para las juntas, lo cual es muy importante para mejorar la eficiencia operativa de los equipos de trefilado. La industria de los metales no ferrosos introdujo equipos avanzados en el decenio de 1970, mientras que la producción pesada de alambrón en la industria del acero comenzó en la segunda mitad del decenio de 1980. Antes de 1988, los alambrones con un peso de bobina de 300 kg se consideraban pesados ​​en China, y algunos productos pesaban sólo unos 60 kg cada uno. La pequeña cantidad de equipos importados por las empresas de productos metálicos sólo podía ser eficaz si utilizaban alambres importados de gran capacidad. En 1988, apareció en Ma'anshan la primera fábrica de alambrón de alta velocidad con un peso de bobina de aproximadamente 2 toneladas. Más tarde, el peso de bobina de aproximadamente 2 toneladas se convirtió gradualmente en la corriente principal en China. país las condiciones para desarrollar el trefilado de alta velocidad. En el extranjero ya se encuentran alambres con un peso de bobina de aproximadamente 3 toneladas.

La calidad de las materias primas también es muy importante. Un buen alambre rara vez se rompe y se puede trefilar más rápido, lo que garantiza la eficiencia operativa de la máquina trefiladora. Además, un buen alambre es la base de calidad del alambre de acero de alta calidad y puede reducir los costos del producto. Al trefilar alambre de PC, un buen material se romperá menos de una vez por cada cien agujeros. Los cables de acero son más sensibles a la rotura del alambre debido a los muchos pasos de procesamiento y a los pequeños diámetros del producto. La metalurgia moderna y la tecnología de laminación de acero han mejorado la estructura metálica y la calidad del alambre, facilitando el trefilado y reduciendo los costos de producción.

2.2 Preparación de la superficie del alambrón

Se producirán incrustaciones de óxido de hierro en la superficie del alambrón durante el laminado en caliente. Algunas empresas siderúrgicas brindan servicios de decapado, especialmente para alambrón de acero inoxidable. En la mayoría de los casos, la preparación de la superficie antes del trefilado la realiza la empresa de alambre de acero. Una buena preparación de la superficie garantiza una fricción normal entre el metal y el molde cuando se deforma y es muy importante para garantizar un estirado suave y de alta velocidad.

El proceso más común sigue siendo el decapado + fosfatado + boronado (o saponificación, o remojo en cal líquida). Se utilizan tecnologías como la vibración, los ultrasonidos y la electrólisis, combinadas con algunas otras tecnologías, para reducir las emisiones contaminantes garantizando al mismo tiempo la calidad. Francia dispone de materiales de revestimiento no reactivos que sustituyen al fosfatado y pueden reducir los problemas de contaminación. Para resolver los problemas medioambientales, cada vez más personas adoptan la tecnología de desincrustación mecánica, pero en la práctica también surgen algunas dificultades, especialmente en la producción de alambres de acero acabados.

La empresa alemana ECOFORM ha lanzado la tecnología de recubrimiento en línea, que utiliza una tecnología similar a la extrusión para aplicar lubricante a la superficie del alambre de acero, mejorando enormemente el efecto de lubricación, aumentando la vida útil del molde y la velocidad de trefilado. . En la aplicación, al trefilar alambre de acero al carbono con W (C) = 0,83%, el diámetro del alambre entrante es de 5,5 mm, el diámetro del alambre saliente es de 2,2 mm y la velocidad del producto terminado aumenta de 12 m/s a 20 m/s. Convierta el proceso pasivo que ocurre en el molde en un proceso activo fácil de controlar.

2.3 Tecnología de retracción y desenrollado del cable

Después de que aumenta la velocidad de salida del producto terminado, la velocidad de pago del cable se mantendrá naturalmente. Sin embargo, cuando la velocidad de pago del cable alcanza un cierto nivel, aumenta. Es fácil causar cables aleatorios y fenómenos de cables atascados, restringiendo así la mejora de la velocidad.

Al elegir la tecnología de pago, también se debe considerar la tecnología de pago de primera línea. El pago se puede considerar como un proceso inverso al de pago de primera línea. La selección de la tecnología de absorción debe considerarse sistemáticamente, considerando principalmente las necesidades del siguiente proceso. Si se trata de un producto terminado, hay que estudiar el método que sea más adecuado para el cliente. Normalmente la tecnología de recogida afecta al coste y la eficiencia del cliente.

Los alambrones generalmente usan horquillas horizontales o tubos verticales para extender el cable. Sin embargo, la lengüeta de pato de la horquilla horizontal puede reducir el problema de que la bobina se agote demasiado rápido. el alambre, es difícil aumentar la velocidad de la horquilla horizontal. El uso de una rueda en forma de I para alambre de acero de diámetro pequeño es el método ideal de abono a alta velocidad.

La rueda en forma de I puede recoger el cable a alta velocidad y la disposición del cable es ordenada, lo que favorece el desenrollado del cable. El desenrollado activo de la rueda I puede lograr un control preciso de la tensión, pero rara vez se utiliza para trefilado. Algunos equipos realizan el cambio automático de discos, como algunas máquinas trefiladoras de alambre de acero de KOCH y algunas máquinas trefiladoras de alambre de aluminio de otras compañías, lo que mejora significativamente la eficiencia de la producción.

La recogida de trompa de elefante (cuello de cisne) también es una tecnología que puede lograr un funcionamiento continuo. El alambre de acero tiene cierta torsión, lo que puede provocar una recogida intensa de discos grandes o pequeños. sin parar la máquina. La velocidad de diseño del equipo GCR alcanza los 28 m/s y el diámetro es de 400-760 mm. No hay problema de torsión con el tensor invertido. La velocidad máxima de diseño en el extranjero es de 25 m/s y se puede lograr una producción pesada a gran escala.

El control de la tensión de las líneas de retracción y desenrollado es muy importante. El equipo puede juzgar si la velocidad es coordinada y normal a través de la tensión, y la tensión también afecta la calidad de la línea de recogida. El desenrollado pasivo se basa principalmente en el frenado para generar tensión, mientras que el desenrollado activo puede utilizar tecnologías como motores de torsión, loopers y rodillos sensores de tensión. No hay control de tensión para el desenrollado pasivo del desenrollado de carretes sueltos, pero se requiere la lengua de pato de la horquilla horizontal para producir una amortiguación adecuada.

2.4 Lubricación

El estirado es inseparable de la lubricación, y la posibilidad de fallo de la lubricación es una de las razones importantes para limitar la velocidad. La falla de lubricación hace que la temperatura del alambre de acero aumente bruscamente y el metal trefilado se adhiere al molde, lo que genera problemas como una vida útil más corta del molde y daños en la superficie del producto.

Los materiales lubricantes comúnmente utilizados incluyen estearatos (polvo de trefilado) a base de calcio o sodio, aceites y grasas lubricantes. El mismo material lubricante a veces se comporta de manera diferente en diferentes fábricas. Esto se debe a que otros factores provocan diferentes presiones y temperaturas en el molde, lo que hace que los lubricantes se comporten de manera diferente.

Además de la tecnología de lubricación descrita en 2.2, el troquel de presión también puede lograr un recubrimiento seco similar. Cuando se realiza un trefilado sin ácido, agregar un dispositivo de boroización en línea frente a la máquina trefiladora es efectivo y reduce los requisitos de la tecnología de recubrimiento en polvo. Agregar un agitador a la caja de polvo de trefilado de la máquina trefiladora puede evitar el efecto túnel. La abrazadera de polvo es una herramienta que se pega al alambre de acero para facilitar la introducción del polvo de trefilado en el molde. A veces funciona bien, pero también puede provocar que se introduzca demasiado polvo en el molde. La presión y la forma de contacto de la abrazadera de polvo afectarán el efecto de uso [1].

El fallo de lubricación se puede juzgar según el estado del polvo. Normalmente no hay coquización.

El polvo plastificado se adhiere al alambre de acero. muy duro y aglomerado

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Muestra color negro por alta temperatura. En casos severos, se producirá una fricción severa, la película de fosfatación en la superficie del alambre de acero se dañará e incluso aparecerán martensita estirada y grietas transversales.

2.5 Máquina trefiladora

Las características electromecánicas, la capacidad de enfriamiento y la tecnología de retracción y desenrollado de alambre mencionada anteriormente de la máquina trefiladora afectan la velocidad y la calidad del trefilado. El trefilado de alta velocidad requiere el apoyo de motores, mecanismos de transmisión, sistemas de control de coordinación de velocidad y efectos de equilibrio dinámico de tambores giratorios.

La capacidad de equilibrio térmico del sistema de trefilado también es un factor clave. La fricción y la deformación durante el trefilado y la deformación del metal generan calor. el tambor y el enfriamiento por aire del alambre de acero externo, cuanto más rápida es la velocidad, más calor se genera por unidad de tiempo y la capacidad de enfriamiento de la máquina trefiladora es limitada. Las altas temperaturas provocan fragilidad por envejecimiento. Generalmente se recomienda que la temperatura de salida del molde no sea superior a 180 °C. Por encima de 220 °C se producirá una fragilidad grave.

Italian Wire Technology Co., Ltd. propuso el siguiente método de cálculo para el volumen de agua de enfriamiento de los carretes de trefilado:

El volumen de agua de enfriamiento de cada carrete por minuto (20 ℃): W20=f·Pinst, donde / Es un coeficiente de 0,7-1,0, y Pinst es la potencia instalada.

Por ejemplo, si se instalan ocho máquinas trefiladoras continuas con motores de 75 kW, el coeficiente es 0,85 y el suministro total de agua de refrigeración (excluidas las cajas de moldes) debe ser 8*75*60*0,85=30,6 t/h.

La corrosión en la pared interior del tambor tiene un gran impacto en el enfriamiento y la transferencia de calor. En el Manual de alambre de acero de WAI [2] se puede encontrar que la corrosión de 0,25 mm de espesor reduce la capacidad de transferencia de calor en un 50. %. La aplicación de técnicas adecuadas de prevención de la oxidación debería ser beneficiosa, pero se debe tener cuidado de evitar recubrimientos con baja conductividad térmica.

El enfriamiento de espacio estrecho se ha convertido en una tecnología popular en todo el mundo. También hay empresas que fabrican máquinas trefiladoras de ranura en V refrigeradas por agua. El alambre de acero terminado fabricado mediante el método de refrigeración directa por agua. en estado cálido, tiene buena tenacidad y una resistencia ligeramente menor. Cuando la temperatura es más alta, aunque la resistencia del alambre trefilado es mayor, también hay una pérdida de tenacidad plástica. Incluso si no es grave, la resistencia no se puede mantener de manera estable. La experiencia en la fabricación de cordones de acero pretensados ​​muestra que una vez estabilizados los cordones, la resistencia de los alambres de acero de baja resistencia y baja temperatura enfriados directamente por agua rebotará, mientras que la resistencia de los alambres de acero calientes de muy alta resistencia tendrá una pérdida significativa. En la década de 1970, Kobe Steel estudió el enfriamiento directo por agua de alambres de acero después de desmoldar, y tardó dos años en poner esta tecnología en práctica. Algunas empresas también han intentado rociar agua pulverizada junto al carrete.

El diseño del tambor inclinado es un medio eficaz para mejorar la refrigeración y aumentar el potencial de velocidad. Debido a que el tambor inclinado aumenta la altura de la línea, es decir, aumenta el tiempo de enfriamiento del alambre de acero en el tambor. Aumentar el número de rodillos también es una idea de diseño, que puede reducir la tasa de compresión de cada pasada, es decir, reducir la carga en el sistema de enfriamiento de cada pasada.

Para la producción de alta velocidad, algunas empresas han desarrollado tecnología de trefilado continuo, utilizando tecnología de desenrollado de alambre antimanipulación de carrete pesado de 3 t, las primeras cuatro líneas de alta acumulación y el husillo. La máquina cambia automáticamente los carretes. La capacidad de la rueda de caracteres alcanza las 3t.

2.6 Mejorar el proceso de embutición

Los investigadores coreanos adoptaron el principio de distribución de la relación de compresión isotérmica [3], es decir, la temperatura prevista de cada salida del molde se controla a 166°C para evitar Esto resuelve el primer problema de utilización insuficiente de la capacidad de refrigeración en los métodos de distribución tradicionales. El resultado de esta distribución es que la tasa de compresión disminuye gradualmente desde la primera pasada, aprovechando al máximo la capacidad de refrigeración de cada pasada. La regla general es controlar la tasa de compresión del primer paso a un nivel bajo, lo que puede lograr un mejor efecto de recubrimiento lubricante en el primer paso, pero este efecto también se ve afectado por las características del lubricante, la cantidad de compresión, la velocidad y la capacidad de enfriamiento. . Influencia. Lo ideal sería considerar exhaustivamente las características y el rendimiento del polvo de trefilado, el rendimiento del equipo, la capacidad de enfriamiento, la capacidad de deformación del material y la tasa de compresión total para maximizar el potencial del equipo y al mismo tiempo garantizar la calidad.

El uso de un troquel de presión puede mejorar el efecto de lubricación y mejorar la plasticidad del material durante la deformación por estirado, lo que es beneficioso para aumentar la velocidad.

La instalación de un troquel de rodillo en la máquina trefiladora para trefilado también puede lograr un trefilado a alta velocidad. Cuando se utiliza el método de trefilado con rodillo para producir alambre de acero, se obtiene una textura [110] más fuerte que un troquel fijo. , con deformación uniforme y menor generación de calor, tiene un alto índice de resistencia y plasticidad [4]. Se ha utilizado una tecnología con una marca registrada de MICROROLLING para procesar cobre, zinc, aluminio, titanio, aleaciones de cobre, aleaciones de aluminio, acero al carbono, acero inoxidable, alambre para herramientas y alambre de soldadura protegido con gas y alambre de soldadura con núcleo fundente. Cuando se procesa alambre de acero de medio y alto carbono de φ1,8 mm, la velocidad de salida del alambre alcanza los 16 m/s, y la velocidad del alambre blando de la misma especificación puede alcanzar los 25 m/s.

3. Conclusión

Para trefilar alambre más rápido y mejor, debemos prestar atención a los siguientes puntos: (1) Utilice materias primas de alta calidad con un peso de placa lo más grande posible. como sea posible (2) hacer un buen trabajo adecuado La preparación de la superficie para la tecnología de procesamiento posterior de alta velocidad puede incluso integrarse con la máquina trefiladora en una línea (3) utilizar tecnología adecuada de retracción y desenrollado del cable para evitar roturas aleatorias; cables y adáptese a la velocidad de trefilado correspondiente (4) Utilice un agente lubricante adecuado para adaptarse a las condiciones de procesamiento esperadas (5) Utilice una máquina trefiladora de alta velocidad con control estable, sin torsión y excelente enfriamiento, e incluso; utilizar el trefilado con rodillos para lograr el proceso de deformación (6) Consideración integral de la preparación de superficies, lubricación, enfriamiento, moldes y materiales La influencia de las características en el proceso de trefilado, aprovechando al máximo el potencial de enfriamiento y velocidad del equipo mientras se controla la temperatura y asegurando la calidad de la superficie.