Un fil de cuivre toronneuse est un système de production qui tord plusieurs fils de cuivre en un seul conducteur toronné. Il est utilisé dans presque toutes les usines de câbles qui fabriquent des câbles d'alimentation, des câbles de données, des câbles automobiles ou des câbles industriels flexibles. La machine détermine la flexibilité des conducteurs, la stabilité électrique et la vitesse de production avant le début de toute étape d'isolation ou de gainage.
Si vous évaluez une ligne de toronnage pour une nouvelle usine de câbles ou modernisez un atelier existant, la question pratique n'est pas de savoir si vous avez besoin d'une machine de toronnage. Il s’agit de savoir quel type, quelles spécifications et quelles fonctionnalités justifient réellement l’investissement. Cet article explique les types de machines à toronner les fils de cuivre, ce qu'elles font, comment les comparer et ce qu'il faut vérifier avant de commander.
Qu'est-ce qu'une toronneuse de fil de cuivre ?
Un fil de cuivre stranding machine takes several individual copper wires and lays them together helically to form a conductor with a larger cross-section. It is defined by the number of wires it can handle, the maximum stranding diameter, the lay length range, and the rotational speed of the main bow or cage. The output is commonly called a stranded conductor, a bunched conductor, or a rope-lay conductor depending on the strand geometry.
La définition est importante car le type de conducteur dont votre produit a besoin détermine la classe de machine que vous devez acheter.
Ce que fait réellement une toronneuse
La machine alimente chaque fil individuel à partir d'une bobine de gain, les guide vers un point central et fait tourner l'ensemble du groupe autour de l'axe du câble afin que les fils s'enroulent les uns autour des autres dans une hélice uniforme. Les deux principes mécaniques les plus courants sont le type arc et le type cage.
- Machines à toronner à arc : Les bobines de fil restent immobiles à l'extérieur de la partie tournante. Seuls les arceaux tournent autour du groupe de bobines. Cette conception permet des vitesses très élevées et est courante pour les fils téléphoniques, les conducteurs de câbles de données et les fils à torons fins.
- Machines de toronnage de type cage (planétaires) : Les bobines elles-mêmes tournent autour de l'axe central. Cette méthode contrôle plus précisément la géométrie des torons et est généralement utilisée pour les conducteurs de plus grande taille, les câbles électriques et les constructions à câbles.
- Machines à double et triple torsion : Le fil traverse les éléments rotatifs deux, voire trois fois par tour lorsque cela est nécessaire pour le retordage de paires ou pour des constructions très compactes.
Il n’existe pas une seule machine qui fasse tout correctement. La bonne réponse dépend de la section du conducteur, du volume de production et du fait que le processus en aval nécessite une direction de pose ou un pas de toron spécifique.
Types de machines à toronner le fil de cuivre
Le choix du type de machine est la décision la plus importante du processus d’achat. Chaque type est optimisé pour une gamme spécifique de tailles de conducteurs et de scénarios de production.
Machine à toronner à double arc
Une toronneuse à double arc utilise deux arcs rotatifs montés sur le même rotor, ce qui crée deux torsions par tour de rotor. Pour le regroupement de fils de cuivre et la production de brins fins, il offre un rendement par unité de surface au sol plus élevé qu'une conception à simple torsion. La toronneuse à double arc 1250 est une taille courante pour le regroupement à vitesse moyenne de fils de cuivre dans la plage de fils simples de 0,15 à 0,80 mm.
Utilisez cette machine lorsque vous avez besoin d'un rendement élevé, de petites sections de conducteur et d'une capacité de bobine élevée. Il est également utile pour fabriquer des conducteurs flexibles pour les câbles de robots, les câbles traînants et le câblage automobile, car le processus de toronnage ne plie ni ne tord les fils individuels.
Machine de toronnage de type planétaire (cage)
Une toronneuse de type planétaire transporte les bobines de fil à l'intérieur d'une cage rotative. Les bobines tournent autour de l'axe du conducteur tandis que la cage tourne, produisant une longueur de pas très uniforme et contrôlée. Cette conception est préférée pour les conducteurs de grande section et pour les câbles électriques basse tension où la géométrie des torons influence directement le diamètre du câble et la résistance électrique.
C'est le bon choix lorsque le conducteur est rond, a un sens de pose défini et est destiné à des applications moyenne ou haute tension, ou lorsque vous produisez régulièrement des conducteurs supérieurs à 10 mm. 2 .
Machine à toron simple en porte-à-faux
Une machine à fil unique de type cantilever est une machine de type arc avec le rotor supporté d'un côté, ce qui accélère l'enfilage et le remplacement de la bobine. Il est utilisé pour la torsion de fils conducteurs isolés, les paires et les unités de câbles où une seule torsion par tour est suffisante.
Son avantage est la simplicité, un accès facile et un coût de maintenance réduit. Pour un petit atelier de câbles, une machine de toronnage simple en porte-à-faux constitue souvent le premier investissement de toronnage, car elle peut faire passer à la fois du fil de cuivre nu et du fil à âme isolée.
Machine de toronnage de paires de torsion arrière
Les toronneuses à paires à contre-torsion horizontales ou verticales sont utilisées pour tordre deux conducteurs isolés ensemble pour former une paire. La fonction de torsion arrière empêche l'allongement et maintient la symétrie électrique de la paire. Ceci est important pour les câbles de communication de données, les câbles d'instrumentation et toute autre construction à paire torsadée qui doit répondre à des exigences de performances électriques élevées.
Machine à triple toronnage
Une machine à triple toronnage réalise trois torsions par tour de rotor en effectuant trois rotations de l'arc pour chaque groupe de fils. Il augmente la vitesse de production pour les applications de torsion de petites paires. Il est couramment utilisé dans les lignes de production de câbles de données lorsque la demande est élevée et que le nombre de torsions par mètre est élevé.
Principales spécifications techniques à comparer
La fiche technique d’une toronneuse de fils de cuivre n’est pas seulement une liste de données facultatives. C'est la base pour calculer si la machine peut réaliser le plan de production prévu.
| Spécification | Ce qu'il détermine | Que chercher |
|---|---|---|
| Nombre de bobines | Nombre maximum de fils individuels pouvant être toronnés en un seul passage | Adaptez-vous à la construction de conducteur dont vous avez besoin, par exemple 7, 19, 37 ou 61 fils |
| Vitesse de torsion maximale | Production par équipe | Mesuré en tours par minute ; une vitesse plus élevée n'est pas toujours bénéfique si le contrôle de la tension du fil est mauvais |
| Taille de la bobine | Longueur de passage par bobine, fréquence de changement | Les bobines plus grandes réduisent les temps d'arrêt, mais nécessitent plus d'espace au sol et un équipement de manutention plus lourd |
| Plage de longueur de pose | Flexibilité et performances électriques du conducteur fini | Vérifiez la longueur de pas minimale et maximale et comparez-la aux normes de câbles que vous produisez |
| Plage de diamètre de fil | Gamme de conducteurs que la machine peut traiter | Adapté à la fois à vos produits actuels et aux développements de produits futurs |
| Système de contrôle de tension | Qualité de toronnage et taux de casse | Les bras danseurs avec contrôle par rétroaction sont préférables lors de l'utilisation d'un fil de cuivre fin |
| Système de freinage | Sécurité et arrêt d'urgence | Assurez-vous que les freins pneumatiques ou électromagnétiques sont standard |
Comment une toronneuse améliore l'efficacité de la fabrication
Le gain d’efficacité d’une toronneuse de fil de cuivre n’est pas seulement une question de vitesse. Cela vient de la réduction des déchets de matériaux, du contrôle de la qualité du conducteur et de la réduction des besoins en main-d'œuvre par kilomètre de câble.
Vitesse de production plus élevée
Une machine à toronner bien adaptée peut augmenter le rendement horaire d'un facteur de deux à cinq par rapport à une machine à torsader obsolète. Pour une toronneuse à double arc 1250, la vitesse de torsion varie de 600 à 1400 torsions par minute selon le diamètre du fil et sa construction. Cette vitesse se traduit directement par davantage de kilomètres parcourus par jour.
Meilleure qualité de conducteur
Si les fils individuels ne sont pas tendus uniformément pendant le toronnage, le conducteur présentera une variation de résistance élevée et un diamètre extérieur irrégulier. Cela conduit à un rejet de câble au stade de l'isolation. Les toronneuses modernes avec contrôle individuel de la tension pour chaque bobine peuvent réduire les déchets. Cela est particulièrement vrai lors du traitement de fils de cuivre fins dans la plage 0,10 à 0,30 mm.
Coût de la main d'œuvre réduit
Une toronneuse avec contrôle de tension intégré, panneau de commande centralisé et chargement rapide des bobines réduit le nombre d'opérateurs. Deux opérateurs peuvent superviser plusieurs machines si la ligne est bien configurée.
Longueur de pose constante
La longueur de pas est la distance le long de l’axe du câble nécessaire pour une torsion complète du toron. Lorsque la longueur de pas est courte, le câble devient plus flexible mais la résistance augmente légèrement. Lorsque la longueur de pas est longue, le câble est plus rigide. Une toronneuse de fil de cuivre avec une boîte de vitesses précise ou une servocommande maintient la longueur de pas constante, et cette cohérence est ce qui fait ou défait la qualité du câble.
Principales caractéristiques à rechercher avant d’acheter
Avant de comparer les offres des fournisseurs, vous devez définir une courte liste de fonctionnalités obligatoires qui affectent directement votre efficacité de production.
Contrôle de tension du rouleau danseur
Le système de rouleaux danseurs absorbe les différences momentanées entre le fil d'alimentation et la vitesse d'enroulement. Il maintient la tension du fil constante même pendant l'accélération et la décélération. Les machines sans commande de rouleaux danseurs sont plus sujettes à la rupture des brins et aux variations de diamètre.
Freins pneumatiques ou électromagnétiques
En cas d'arrêt d'urgence, chaque pièce en rotation doit s'arrêter rapidement et simultanément. Les freins pneumatiques offrent une réponse rapide et sont plus faciles à régler. Les freins électromagnétiques sont plus simples mais peuvent générer de la chaleur lors de longs cycles de freinage.
Chargement et déchargement des bobines
Le temps requis pour remplacer des bobines pleines représente une grande partie du coût total de production. Certaines machines sont proposées avec un système de chargement manuel, d'autres avec des bras de levage hydrauliques ou pneumatiques. Calculez le nombre de changements de bobine que vous prévoyez par équipe et l'espace au sol disponible pour un appareil de levage.
Compteur numérique et lecture de la longueur de pose
Un compteur numérique de torsions, de mètres et de longueurs de pas est plus qu'une commodité. Il vous permet d'enregistrer les performances de chaque lot et de reproduire les mêmes paramètres la prochaine fois que vous exécuterez le même produit. Pour la traçabilité de la production, c’est essentiel.
Comparaison des mécanismes de torsion
Le mécanisme de torsion détermine la vitesse maximale, la gamme de produits et le niveau de qualité que vous pouvez atteindre. Le tableau ci-dessous résume la comparaison des principaux types.
| Caractéristique | Type d'arc | Cage / Planétaire | Machine à paires de torsion arrière |
|---|---|---|---|
| Produit typique | Conducteurs groupés, fils flexibles, brins fins | Conducteurs torsadés ronds, câbles d'alimentation | Paires torsadées pour câbles de données ou d'instruments |
| Vitesse | Élevé | Moyen | Moyen to high |
| Précision de la longueur de pas | Bon | Très bien | Excellent pour la cohérence de la torsion des paires |
| Contrôle de la tension du fil | Danseur individuel ou freins magnétiques | Freins de bobine individuels | Contrôle individuel de la tension |
| Investissement initial | Inférieur | Élevéer | Modéré |
| Meilleur cas d'utilisation | Élevé volume, small conductors | Moyen to large conductors, rigid quality requirements | Câbles de données, câbles LAN, câbles de bus |
Problèmes courants liés aux torons de cuivre et comment les résoudre
La plupart des problèmes opérationnels dans un atelier de toronnage sont liés à la tension du fil, à l'alignement du gain et à la qualité des bobines. Si votre machine fonctionne bien mais que le conducteur échoue toujours au test de résistance, vérifiez d'abord ces points.
Rupture de fil pendant le toronnage
Si les fils individuels se cassent trop souvent, réduisez la vitesse de réception et inspectez les brides de la bobine de dévidage. Les bords rugueux des brides peuvent endommager le fil de cuivre. Utilisez des guides en porcelaine ou en céramique au niveau de la zone de gain.
Fluctuation du diamètre sur le conducteur fini
Vérifiez la roue du cabestan et la tension de tension. Une légère variation de la vitesse de ligne crée une variation du diamètre global du conducteur. La machine a besoin d'une tension de reprise stable pour maintenir l'uniformité du diamètre extérieur.
Surtorsion ou sous-torsion
Si la longueur de pas est plus courte que nécessaire, le conducteur deviendra dur et cassant, et la manipulation pendant l'extrusion sera difficile. Si la longueur du pas est plus longue que celle spécifiée, le conducteur ne satisfera pas au test de flexibilité. Vérifiez toujours la longueur réelle du pas en mesurant au début de chaque bobine.
Géométrie d'échouage désordonnée
Les fils individuels doivent reposer sans espaces ni croisements. Cela nécessite que tous les fils rencontrent le point de convergence exactement selon le même angle. Vérifiez si le dispositif de pré-torsion ou la position de la matrice a changé.
Rayures sur la surface du cuivre
Le contact avec des arêtes vives au niveau des rouleaux de guidage en est la cause habituelle. Remplacez les rouleaux en acier par des rouleaux de guidage en céramique lors du passage de cuivre nu pour les conducteurs de câbles de données.
Considérations sur le retour sur investissement
Pour décider d'acheter ou non une nouvelle machine de toronnage de fil de cuivre, comparez le coût annuel de l'ancien processus avec le coût de la nouvelle machine, y compris l'outillage, l'installation et la formation des opérateurs. Le calcul doit inclure le taux de rebut et les retouches liées à la qualité, et pas seulement la vitesse de la machine.
Si votre production actuelle est de 2 000 km de conducteurs toronnés par an avec un taux de rebut de 4 %, et qu'une nouvelle machine peut réduire ces rebuts à 1,5 % tout en augmentant la vitesse de 80 %, la période d'amortissement se situe généralement entre 18 et 30 mois. Cela dépend du prix du cuivre, du coût de la main d’œuvre dans votre région et de la valeur ajoutée de votre produit.
| Facteur | Machine existante | Nouvelle machine à double arc |
|---|---|---|
| Vitesse de torsion (par minute) | 300 | 650 |
| Heures de fonctionnement effectives par jour | 18 | 20 |
| Taux de rebut | 4,5% | 1,5% |
| Opérateurs requis | 2 par machine | 1 par machine |
| Heures de maintenance par mois | 18 | 8 |
| Augmentation approximative de la production | 110% | |
Comment choisir un fabricant fiable de machines à toronner les fils de cuivre
La machine elle-même ne constitue qu’une partie de la décision d’achat. La capacité de fabrication, le contrôle qualité et le support après-vente déterminent le coût d’exploitation à long terme. Un fabricant fiable doit démontrer plusieurs qualités.
Capacité d'usinage mécanique
Un fabricant possédant son propre centre d’usinage de précision est préférable. Il peut contrôler la qualité du rotor, de l’arbre et du châssis de base. Si le bâti de la machine n’est pas suffisamment rigide, des vibrations apparaîtront et la géométrie des torons en souffrira. Vérifiez si le fournisseur dispose de sa propre installation d’usinage ou achète tous les composants en externe.
Expérience dans les équipements de fils et câbles
Les entreprises qui produisent des lignes d'extrusion de câbles et des machines à câbler depuis de nombreuses années ont tendance à construire des machines de toronnage avec une meilleure compréhension de l'ensemble du processus de production de câbles. Par exemple, les solutions intégrées pour le toronnage et l’extrusion sont plus faciles à coordonner lorsqu’un seul fabricant gère les deux.
Référence aux programmes de production existants
Demandez le catalogue de production actuel. Un fabricant disposant d’une gamme de produits étendue est susceptible de disposer d’un département d’ingénierie plus complet. De plus, s’ils peuvent proposer la ligne complète incluant la partie extrusion, l’interface entre le toronnage et l’isolation en aval est plus facile à gérer.
Foire aux questions
Quelle est la différence entre une toronneuse et une groupeuse ?
Les toronneuses déposent les fils en hélice autour d'un centre avec une longueur de pas contrôlée. Une machine à regrouper tord les fils ensemble sans le même degré de contrôle géométrique. Le regroupement est plus rapide mais le résultat est moins adapté aux conducteurs ronds de haute qualité.
Combien de fils une toronneuse de fils de cuivre peut-elle traiter ?
Cela dépend du modèle de machine. Les configurations standard gèrent 7, 12, 19, 24, 37 ou 61 fils en un seul passage. Pour une construction en cordage, vous pouvez d'abord toronner plusieurs sous-groupes puis les fermer dans un second temps.
La même machine peut-elle produire du fil de cuivre et du fil conducteur isolé ?
Oui. Les machines à double torsion de type arc utilisent à la fois du fil de cuivre nu et du fil à âme isolée tant que le diamètre du fil et la taille de la bobine sont conformes aux spécifications de la machine. Pour les conducteurs de câbles électriques rigides de grande section, une machine de type cage est préférable.
Quel est le meilleur, simple torsion ou double torsion ?
La double torsion est généralement plus rapide pour un même diamètre et une même longueur de pas. Une machine à double torsion produit deux torsions par tour de rotor, elle convient donc aux conducteurs de petite et moyenne taille où le rendement est important. La simple torsion est utilisée pour les gros conducteurs où la flexion du fil peut provoquer des dommages superficiels.
Quelle est la vitesse de production d’une toronneuse à double arc type 1250 ?
La vitesse de torsion peut varier de 800 à 1 400 torsions par minute pour le fil de cuivre fin. Le débit réel en mètres par minute dépend de la longueur du pas. Une longueur de pas courte réduit la vitesse linéaire.
Conclusion
Choisir la bonne toronneuse de fil de cuivre signifie définir la gamme de conducteurs que vous produirez, la tolérance de longueur de pas exigée par votre norme de câble et la qualité de contrôle de tension que votre fil de cuivre mérite. Adaptez le type de machine au produit, vérifiez comment la machine gère les ruptures de fil et les changements de bobines, et calculez le retour en fonction de la réduction des rebuts et de la vitesse. Une toronneuse à double arc convient à la plupart des usines de petits et moyens conducteurs à grand volume, tandis qu'un type à cage planétaire reste la norme pour les gros conducteurs de puissance. La bonne décision ne consiste pas à acheter la plus grande machine, mais à faire correspondre le principe de câblage à la conception exacte du conducteur que vous avez l'intention de vendre.
