سیستم کنترل تنش در a دستگاه کشش سیم متوسط با حفظ تنش دقیقاً متعادل و در زمان واقعی در هر گذر کشیدن، از شکستن سیم جلوگیری می کند - با استفاده از بازخورد حلقه بسته، کاپستانهای مبتنی بر سروو، و بازوی رقصنده خودکار یا حسگرهای لودسل برای از بین بردن جهشهای ناگهانی استرس که باعث ایجاد ضربه در سرعتهای بالا میشوند. این یک حفاظت غیرفعال نیست. این یک سیستم فعال و مرتباً مجدد است که در عرض میلی ثانیه به نوسانات مقاومت مواد، اصطکاک قالب و سرعت کشش پاسخ می دهد.
چرا سیم در طول کشیدن با سرعت بالا رخ می دهد؟
قبل از درک راه حل، درک مسئله ضروری است. شکستن سیم در حین کار با سرعت بالا در ماشین کشش سیم متوسط تقریباً هرگز توسط یک عامل ایجاد نمی شود. درعوض، از ترکیبی از تنشهای متقابل حاصل میشود که از حد کشش سیم در یک مرحله کاهش خاص فراتر میرود.
علل اولیه عبارتند از:
- جهشهای ناگهانی پستنش ناشی از مقاومت ناهماهنگ سیم پیچ
- عدم تطابق سرعت بین کاپستان های ترسیمی متوالی در یک راه اندازی چند بلوکی
- سایش قالب که نیروی کشش را به طور غیرقابل پیش بینی در طول زمان افزایش می دهد
- روانکاری ناکافی که باعث افزایش اصطکاک در رابط قالب می شود
- ناهماهنگی مواد مانند درزها، درزها، یا تغییرات سختی در انبار تغذیه میله
در یک ماشین کشش سیم متوسط معمولی که با سرعت های کششی بین کار می کند 8 متر بر ثانیه و 25 متر بر ثانیه ، پنجره تحمل برای انحراف تنش بسیار باریک است. حتی یک 10-15٪ اضافه بار کششی گذرا در این محدوده سرعت می توان سیم فولادی با کربن متوسط را زیر آستانه کششی نامی خود به دلیل بارگذاری خستگی دینامیکی شکست.
اجزای اصلی سیستم کنترل تنش
یک ماشین کشش سیم متوسط که به خوبی مهندسی شده است چندین جزء وابسته به هم را در معماری کنترل کشش خود ادغام می کند. هر کدام نقش خاصی در جلوگیری از شکستگی دارند.
لودسل ها و مجموعه های بازوی رقصنده
لودسل ها در موقعیت های استراتژیک بین بلوکی برای اندازه گیری کشش سیم در زمان واقعی نصب می شوند. مجموعههای بازوی رقصنده - بازوهای چرخشی با فنر یا با کنترل پنوماتیک - از نظر فیزیکی نوسانات کششی بین بلوکها را مهار میکنند. هنگامی که کشش سیم از نقطه تنظیم بالاتر می رود، بازوی رقصنده منحرف می شود و یک سیگنال اصلاحی به درایو کاپستان بالادست ارسال می کند تا سرعت را تا حدی کاهش دهد. این بافر فیزیکی میتواند نوکهای گذرا تا اندازه را جذب کند ± 20 نیوتن بدون ایجاد چرخه تصحیح سرعت، که برای حفظ کیفیت سطح بسیار مهم است.
درایوهای فرکانس متغیر (VFD) و سروو موتورها
ماشینهای کشش سیم متوسط مدرن استفاده میکنند درایوهای فرکانس متغیر کنترل بردار AC روی هر موتور کاپستان این درایوها اجازه میدهند تا سرعت بلوکهای فردی با وضوح کمتر از آن تنظیم شود 0.1 درصد سرعت اسمی ، سیستم را قادر می سازد تا تغییرات کاهش قطر بین پاس ها را جبران کند. سروو موتورها که در پیکربندیهای ممتاز استفاده میشوند، زمانهای پاسخگویی سریعتری را ارائه میکنند - معمولاً در زیر 5 میلی ثانیه - که در سرعت های کشش بالای 15 متر بر ثانیه که زمان پاسخ مکانیکی به یک گلوگاه مهم تبدیل می شود ضروری است.
کنترل بازخورد حلقه بسته مبتنی بر PLC
کنترلکننده منطقی قابل برنامهریزی (PLC) در قلب دستگاه رسم سیم متوسط، به طور مداوم خوانشهای تنش زنده از تمام سنسورهای بین بلوکی را با پروفایلهای تنش از پیش برنامهریزیشده مقایسه میکند. هنگامی که یک انحراف تشخیص داده می شود، PLC دستورات اصلاحی را در یک چرخه کنترلی به درایو مربوطه صادر می کند. هر 10 تا 20 میلی ثانیه . این معماری حلقه بسته تضمین میکند که هیچ بلوکی به صورت مجزا عمل نمیکند - سیستم بهعنوان یک قطار هماهنگ و متعادل رفتار میکند.
پیکربندی تنش تنظیم و برنامه ریزی نسبت کاهش
یکی از مهمترین جنبههای جلوگیری از شکستگی سیم در ماشینهای کشش سیم متوسط، اما اغلب نادیده گرفته میشود، پیکربندی صحیح اولیه نقاط تنظیم تنش با برنامه کاهش است.
هر بلوک ترسیمی یک کاهش مساحت خاصی را روی سیم اعمال می کند. برای کشیدن سیم متوسط، کاهش گذر فردی معمولاً بین آنها قرار می گیرد 15% و 25% در هر پاس ، با کاهش تجمعی تا رسیدن به 80-90٪ بیش از توالی کامل نقاشی با کاهش سطح مقطع، استحکام کششی سیم به دلیل سخت شدن کار افزایش می یابد، اما شکنندگی آن نیز افزایش می یابد. بنابراین سیستم کنترل کشش باید به تدریج سقف های کششی مختلف را بلوک به بلوک اعمال کند.
| بلوک طراحی | کاهش منطقه معمولی (%) | سطح تنش توصیه شده | خطر شکست در صورت کنترل نشدن تنش |
|---|---|---|---|
| بلوک 1 (ورودی) | 18-22٪ | کم – متوسط | کم |
| بلوک 3 (وسط) | 20-24٪ | متوسط | متوسط |
| بلوک 5-6 (خروج) | 15-20٪ | به شدت کنترل می شود | بالا |
همانطور که جدول نشان می دهد، بلوک های کششی نهایی بیشترین خطر شکستگی را دارند زیرا سیم نازک ترین، سخت ترین کار، و با بالاترین سرعت خطی حرکت می کند. در این مراحل است که کنترل کشش محکم بیشترین کاهش را در فرکانس شکستگی انجام می دهد.
همگام سازی سرعت خودکار بین بلوک های ترسیمی
همگامسازی سرعت، احتمالاً حیاتیترین عملکردی است که سیستم کنترل تنش بر روی یک ماشین کشش سیم متوسط انجام میدهد. از آنجا که سطح مقطع سیم در هر قالب کاهش می یابد، سرعت خطی آن باید به طور متناسب افزایش یابد تا پیوستگی مواد حفظ شود - این توسط اصل حفظ حجم کنترل می شود.
اگر بلوک 3 یکنواخت اجرا شود 0.5 درصد سریعتر نسبت به حجم سیم وارد شده از بلوک 2، پس کشش به سرعت ایجاد می شود. در سرعت 20 متر بر ثانیه، این عدم تعادل می تواند به یک رویداد اضافه بار کششی در زیر تبدیل شود. 0.3 ثانیه - خیلی سریع برای اپراتور برای مداخله دستی.
الگوریتم همگام سازی در ماشین های کشش سیم متوسط مدرن، نسبت سرعت نظری بین بلوک ها را بر اساس برنامه کاهش برنامه ریزی شده محاسبه می کند، سپس به طور مداوم سرعت های واقعی را با استفاده از موقعیت بازوی رقصنده به عنوان یک متغیر تصحیح بلادرنگ کاهش می دهد. این رویکرد ترکیبی - ترکیبی از کنترل نسبت پیشخور با تصحیح رقصنده بازخورد - به ثبات تنشی دست می یابد که سیستم های صرفا واکنشی نمی توانند مطابقت داشته باشند.
پروتکلهای تشخیص شکستگی سیم و واکنش اضطراری
علیرغم تمام اقدامات پیشگیرانه، شکستگی همچنان ممکن است رخ دهد - به ویژه در هنگام تغذیه میله های درجه پایین یا زمانی که قالب ها نزدیک به پایان عمر مفید خود هستند. یک ماشین کشش سیم متوسط با کیفیت بالا از تشخیص شکستگی با واکنش سریع برای به حداقل رساندن آسیب های پایین دست و زمان خرابی مجدد رشته استفاده می کند.
روش های تشخیصی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:
- سنسورهای افت تنش: از دست دادن ناگهانی سیگنال تنش زیر یک آستانه حداقل باعث توقف فوری ماشین در 50 تا 80 میلیثانیه میشود.
- نظارت بر جریان موتور: افت شدید جریان بار موتور کاپستان نشان دهنده عدم وجود سیم است و باعث خاموش شدن می شود
- سنسورهای حضور سیم نوری: حسگرهای مادون قرمز یا لیزری که در مناطق بین بلوک قرار دارند حضور سیم را در زمان واقعی تأیید می کنند
- آشکارسازهای انتشار صوتی: مورد استفاده در سیستم های پیشرفته برای تشخیص امضای صدای فرکانس بالا مشخصه شکستگی سیم در میکروثانیه قبل از جداسازی کامل
پس از تشخیص شکستگی، سیستم کنترل ماشین الف را اجرا می کند دنباله کاهش سرعت هماهنگ - نه یک توقف ناگهانی - برای جلوگیری از گره خوردن دم سیم شکسته در اطراف درام های کاپستان. همه بلوک ها در یک رمپ پایین هماهنگ شده در داخل کاهش می یابند 1-2 ثانیه ، پیچیدگی رشته مجدد را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و آسیب سطح کاپستان را به حداقل می رساند.
نقش یکپارچه سازی سیستم روانکاری با کنترل کشش
کنترل کشش در ماشین کشش سیم متوسط به صورت مجزا عمل نمی کند - این به طور مستقیم به سیستم روانکاری وابسته است. اصطکاک در سطح مشترک قالب یکی از منابع اصلی تغییرات کشش غیرقابل پیش بینی است و هر گونه کاهش کیفیت روانکاری بلافاصله به صورت ناپایداری کششی ظاهر می شود.
سیستم های کشش مرطوب، که جعبه قالب را با روان کننده مایع در فشارهایی که معمولاً بین آنها وجود دارد پر می کنند 2 و 6 بار ، یک فیلم هیدرودینامیکی ثابت را حفظ می کند که نیروی کششی و در نتیجه کشش برگشتی را که سیم تجربه می کند تثبیت می کند. برخی از پیکربندی های پیشرفته ماشین طراحی سیم متوسط را شامل می شود سنسور فشار روان کننده به PLC کنترل تنش متصل است، به طوری که کاهش فشار روان کننده - که به طور قابل پیش بینی می تواند اصطکاک قالب را افزایش دهد - باعث کاهش سرعت پیشگیرانه قبل از اینکه سنبله کشش واقعاً رخ دهد، می شود.
این ادغام پیشبینی نشاندهنده لبه برتر فناوری مدیریت تنش در عملیات کشش سیم متوسط مدرن است و الگوی کنترل را از تصحیح واکنشی به پیشگیری پیش بینی شده .
توصیه های عملی برای بهینه سازی عملکرد کنترل کشش
اپراتورها و مهندسان فرآیند برای به دست آوردن حداکثر مزیت جلوگیری از شکستگی از سیستم کنترل تنش در ماشین کشش سیم متوسط خود، باید این دستورالعمل های عملی را دنبال کنند:
- تنش فنر بازوی رقصنده را کالیبره کنید در شروع هر کمپین تولید برای مطابقت با درجه و قطر سیم خاص در حال پردازش.
- زاویه قالب و طول بلبرینگ را بررسی کنید قبل از هر اجرا - قالب های فرسوده تغییرپذیری نیروی کششی را افزایش می دهد که دامنه جبران سیستم کنترل کشش را تحت تأثیر قرار می دهد.
- پروفیل های کششی مواد خاص را برنامه ریزی کنید در PLC برای هر درجه سیم (به عنوان مثال، کربن کم، کربن بالا، ضد زنگ، مس) به جای استفاده از یک نقطه تنظیم جهانی واحد.
- ماهانه سلامت درایو VFD را نظارت کنید - کاهش زمان پاسخ درایو مستقیماً دقت همگامسازی سرعت را که زیربنای پیشگیری از شکستگی است، به خطر میاندازد.
- فرکانس شکست را بر اساس موقعیت بلوک ثبت کنید در طول زمان؛ مجموعه ای از شکستگی ها در یک بلوک خاص یک نشانگر تشخیصی کنترل تنش موضعی یا مشکل روانکاری است، نه یک مشکل مادی.
امکاناتی که ممیزی های کنترل تنش سیستماتیک را بر روی ماشین کشش سیم متوسط خود اجرا می کنند، معمولاً الف را گزارش می دهند کاهش نرخ شکستگی سیم 40-65٪ در مقایسه با ماشینهایی که در تنظیمات پیشفرض کارخانه بدون کالیبراسیون مجدد مداوم کار میکنند. این به طور مستقیم به بازدهی بیشتر، خرابی کمتر و هزینه های مصرف قالب کمتر در طول عمر عملیاتی دستگاه ترجمه می شود.
