신선기 속도 (Wire Drawing Machine Speed) 계산

신선 (Wire Drawing) 은 일련의 다이를 통해 금속 와이어의 단면적을 줄이기 위한 인발 공정 중의 하나이다.

신선기의 속도는 제품의 품질과 원가에 큰 영향을 미치므로, 정확히 계산하여 제어할 필요가 있다.

신선기의 속도에 영향을 미치는 요인은 재료의 물성, 신선유의 종류, 단면감소율, 다이와 재료의 마찰계수, 공정 pass에 의한 온도상승 등이다.  

 

그림 1. 신선기 속도와 와이어 속도

 

신선기의 속도는 아래와 같이 구한다.

 

(식 1) Vc = πDN / 60

 

다이 이전 (V0)과 이후 (Vf)의 와이어 속도 비율은 아래 식 2에 따라 다이 이전 (d0)과 이후 (df)의 와이어 직경 비율의 제곱과 반비례하다.

 

(식 2) Vf / Vo = (do / df) ²

 

그러나, 실제 와이어의 속도는 슬립 (Slip)으로 인해 신선기 속도 (캡스탄 속도)와 차이가 난다.

신선 기계에서 슬립은 캡스탄이 회전하는 속도와 와이어가 다음 다이에 공급되는 속도 사이의 차이이며, 식은 아래와 같다.

 

(식 3) % Slip, S = (Vc - Vf) / Vc x 100

여기서,

D : 캡스탄 (capstan)의 직경 (m)

N : 캡스탄의 회전 속도 (rpm)

Vc : 캡스탄 속도 (m/s)

Vo, Vf : 와이어 속도 (m/s)

이다.

 

계산된 슬립이 음수인 경우 캡스탄은 와이어를 당기지 않고 다음 캡스탄은 두 개의 다이를 통해 와이어를 끌어당겨 장력으로 인해 와이어가 파손될 수 있다. 그러므로 슬립을 0 으로 만들기 위해 신선기는 각 캡스탄 다음에 와이어 장력 조절을 위한 댄서를 사용하여 각 캡스탄의 속도를 제어한다.

 

캡스탄의 직경, D (m) :

캡스탄의 회전 속도, N (rpm) :

     

신선기 속도, V (m/s) :