طرح تولید مفتول کششی به روش وایرکات

کشش مفتول یا سیم‌کشی (به انگلیسی: (Wire Drawing) یک فرایند فلزکاری است که با عبور دادن و کشیدن یک مفتول از میان یک یا چند قالب کشش برای کاهش سطح مقطع استفاده می‌شود. کشش مفتول در سیم‌کشی برق، کابل‌ها، فنرها، گیره‌های کاغذ، اسپیک‌های چرخ، آلات موسیقی سیمی و … استفاده می‌شود. گرچه این فرایند در عمل شبیه به اکستروژن است، اما در کشش، مفتول از میان قالب کشیده می‌شود درحالی‌که در اکستروژن میله از میان قالب هل داده می‌شود. کشش معمولاً در دمای اتاق انجام می‌شود، پس یک نوع کار سرد محسوب می‌شود. کشش برای مفتول‌های بزرگ ممکن است در دمای بالا انجام شود تا نیروی لازم برای کشش کاهش یابد.
مفتول سخت صنعتی معمولاً در تولید انواع توری ها، شبکه های فولادی، تیرچه، میخ، کرپی (بست سیم بکسل)، سیم بکسل، سیم خادار، زنجیر فلزی، پیچ، پرچ، سیم، الکترود جوشکاری، فنس، فنر، سایر مفتول های صنعتی و غیره مورد استفاده قرار می گیرد.

شرح مختصری از فرآیند طرح تولید مفتول کشی به روش وایرکات

مفتول سخت صنعتی معمولاً در تولید انواع توری ها، شبکه های فولادی، تیرچه، میخ، کرپی (بست سیم بکسل)، سیم بکسل، سیم خادار، زنجیر فلزی، پیچ، پرچ، سیم، الکترود جوشکاری، فنس، فنر، سایر مفتول های صنعتی و غیره مورد استفاده قرار می گیرد.
در این فعالیت مفتول سخت صنعتی به روش نورد سرد تولید می شود؛ در روش نورد سرد ابتدا میلگردهای کلاف نمره ۵.۵ تا ۸ که اصطلاحاً به آنها مفتول صنعتی(Wire) گفته می شود، توسط دستگاه های کشش مفتول به قطر ۱.۵ تا ۵ میلیمتر باریک شده و سپس به صورت کلاف های ۲۵ تا ۵۰۰ کیلوگرمی و تحت عنوان مفتول سخت صنعتی بسته بندی می شوند.
در روش‌های بالا از روان‌کننده‌های مختلف مانند روغن استفاده می‌شود. دیگر روش روان‌کاری فروبردن مفتول در محلول مس(II) سولفات است، به‌طوری‌که یک غشا مس روی مفتول می‌نشیند که یک نوع روان‌کننده را شکل می‌دهد. گاهی اوقات در این روش، بعد از کشش نهایی مفتول، پوشش مسی را از بین نمی‌برند؛ زیرا می‌توان از آن برای پیشگیری از زنگ‌زدگی و جوش‌کاری آسان‌تر استفاده کرد. بهترین مثال از مفتول با پوشش مس، مفتول میگ (MIG) است که در جوش‌کاری از آن استفاده می‌شود.

قالب های کشش

قالب‌های کشش معمولاً از فولاد ابزار، تنگستن کاربید، یا الماس ساخته می‌شوند؛ که تنگستن کاربید و الماس مصنوعی بیشتر استفاده می‌شوند. برای ایجاد یک مفتول باکیفیت خیلی عالی از قالب الماسی تک کریستال، برای کشش با دمای بالا از قالب فولادی ریخته‌گری شده و برای کشش مفتول فولادی از قالب تنگستن کاربید استفاده می‌شود.

سیم وایرکات

نقش سیم وایرکات انتقال جرقه است و باید رسانایی خوب و استحکام کافی داشته باشد. بطورکلی دونوع سیم مصرف شونده و رفت و برگشتی وجود دارد. سیمهای مصرفی در وایرکات از جنس مسی یا برنجی با پوششهای متفاوت روی و اکسید روی بی فرمولهایی برای برش بهتر می‌باشد. اخیراً کشورهای کره تایوان و چین محصولات خوبی ارائه کرده‌اند. این سیمها با کششهای متفاوت معمولاً”۹۰۰–۵۰۰> نیوتن برمتر مصرفی بوده و به دلیل فرسودگی با جرقه وافت سایز فقط یکبار مصرف می‌شوند. سیمهای رفت و برگشتی عمدتاً” ترکیبات مولیبدن وتنگستن است.
مفتول سخت صنعتی به دو شکل ساده و آجدار تولید شده و ترکیبات شیمیایی آن، کاملاً مشابه میلگردی است که در تولید آن استفاده می شود؛ ولی خواص مکانیکی آن بسته به میزان کشیدگی، تغییر می کند. بدین صورت که درصد ازدیاد طول آن کاهش و شکنندگی و مقاومت کششی افزایش می یابد.
میلگرد کلاف (Coil Bar) که در تولید مفتول سخت صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد از طریق نورد گرم شمش های فولادی از نوع شمشال (بیلت) تولید و در صنایع پایین دستی از جمله تولید انواع مفتول های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.

روان کاری

در فرایند کشش، روان‌کاری برای افزایش کیفیت سطح مفتول و عمر قالب ضروری است. در ادامه روش‌های مختلف روان‌کاری بیان شده‌است:
کشش مرطوب: قالب‌ها و مفتول یا میله در روان‌کننده کاملاً غوطه‌ور می‌شوند.
کشش خشک: مفتول یا میله از ظرف حاوی روان‌کننده عبور می‌کند و روان‌کننده سطح آن را می‌پوشاند.
پوشش فلزی: مفتول یا میله با فلزی نرم که به‌عنوان روان‌کننده جامد عمل می‌کند، پوشیده می‌شود.
ارتعاش فراصوت: قالب‌ها و سنبه‌ها ارتعاش می‌کنند که به کاهش نیروها کمک می‌کند.
کشش با استفاده از قالب غلتکی (کشش غلتکی): به‌جای قالب‌های ثابت از قالب‌های غلتکی استفاده می‌شود که باعث تبدیل اصطکاک برشی به اصطکاک غلتشی و کاهش نیروهای کشش می‌شود.

مزایای سیم وایرکات

یکی از مزایای اختصاصی وایرکات اساس کار به صورت تخلیه الکتریکی است. با این روش اسپارک مانند فشاری روی قطعه کار و محورهای دستگاه نیست و این دستگاه به صورت میکرون به میکرون حرکت می‌کند و مادامی که از کامپیوتر خود فرمان می‌گیرد، بدون هیچ خطایی در مسیر خود حرکت می‌کند. با این مزیت می‌توان انواع قطعات دقیق و قالبهای مرحله‌ای سنبه و ماتریس و پلاستیک را طراحی و اجرا کرد. به عنوان مثال در قالبهای مرحله‌ای نمی‌توان قابلیت وایرکات را با بقیه دستگاه‌ها حتی فرز CNC مقایسه کرد. چون در تمام طول و ارتفاع به صورت یکسان براده برداری می‌کند. این توانایی را در هیچ‌یک از دستگاه‌های فرز یا تراش CNC نمی‌توان مشاهده کردٍ همچنین متریالهای رسانا را که سختی بسیار بالایی دارند و با هیچ ابزار نمی‌توان آن‌ها را ماشینکاری کرد با این روش به راحتی قابل براده برداری است .

تاریخچه دستگاه وایرکات

در سال ۱۹۴۳ دو دانشمند اهل کشور شوروی ( برادران لازارنکوف ) در خلال جنگ جهانی دوم . نتایج جالبی از تحقیقات خود در مورد ارتباط تخلیه الکتریکی با فلزات رسانا. ( فلزاتی با قابلیت تحرک بالای الکترون های آزاد در ساختار ملکولی خود. ) دست یافتند. نتایج حاصل از مطالعات این دو دانشمند باعث شد. پس از پیگیری های یک شرکت سویسسی در سال ۱۹۶۰ این دستگاه را برای اولین بار بسازد. و روانه بازار کند. هرچند تا به امروز تحولات شگرفی در این دستگاه داده شده است. که دستگاه های امروزی تفاوت های بسیار زیادی با نمونه های اولیه وایرکات از نظر ابعاد و کارایی دارند.

نحوه کارکردن دستگاه وایرکات

اساس کار دستگاه وایر کات بر پایه تخلیه الکتریکی می باشد. EDM : electrical discharge machine به این صورت که به وسیله تخلیه الکتریکی بین وایر دستگاه و قطعه کار عملیات ماشینکاری صورت می گیرد. به این ترتیب که با ایجاد جریان بالا ی الکترون ها فی ما بین سیم و قطعه دما بالا رفته و حرکت شکل دهی رو فلز قطعه کار امکان پذیر می شود. دلیل این که قطعه کار ما حتما باید رسانا باشد. این است که در صورتی که قطعه رسانای الکتریکی نباشد تخلیه الکترون سیم بر روی قطعه کار به هیچ عنوان صورت نخواهد گرفت.