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ワイヤーとは、柔軟性のある丸い金属棒のことです。ワイヤーは通常、金型または引き抜き板の穴を通して金属を引き抜くことによって作られます。ワイヤーの太さは、ゲージ番号または断面積で表される様々な標準サイズがあります。
電線は、機械的な負荷を支えるために使用され、多くの場合、ワイヤーロープの形をとります。電気や通信信号においては、電線は電気ケーブルを指す場合があり、これは単一の電線の芯線、または撚り線や編組線などの複数の撚り線を含む場合があります。
通常は円筒形の形状をしたワイヤーですが、装飾目的や、スピーカーの高効率ボイスコイルなどの技術的な目的のために、正方形、六角形、平らな長方形、その他の断面形状にすることもできます。スリンキーのおもちゃのようなエッジ巻きコイルばねは、特殊な平らなワイヤーで作られています。[ 1 ]
古代の宝飾品には、鎖や装飾品として大量のワイヤーが使われることが多く、それらは正確に作られており、技術的に高度ではないにしても、効率的な方法で製造されたに違いない。場合によっては、金属板から切り出した帯を石のビーズの穴に通してワイヤーにしていた。これにより、帯は折り畳まれて細い管状になる。この帯引き抜き技術は、エジプトでは第2王朝（紀元前2890年頃～紀元前2686年頃）までに使用されていた[ 2 ]。紀元前2千年紀半ば以降、宝飾品の金線のほとんどは、ワイヤーに沿って螺旋状の継ぎ目線が特徴となっている。このようなねじれた帯は、平らな面の間で転がすか、帯引き抜き法によって、丸い実線にすることができる。帯ねじりワイヤーの製造方法は、紀元8世紀から10世紀頃の間に、古代旧世界で引き抜きに取って代わられた[ 3 ] 。この時期よりさらに東方では、引き抜きが使用されていた証拠がいくつかある。[ 4 ]
正方形や六角形のワイヤーは、スウェージング技法を用いて作られた可能性がある。この技法では、溝付きの金属ブロックの間、または溝付きのポンチと溝付きの金属製金床の間で金属棒を叩いて形を整える。スウェージングは非常に古く、エジプトでは紀元前2千年紀初頭、ヨーロッパでは青銅器時代や鉄器時代にトルクやフィブラの製作に用いられていた可能性がある。ねじれた正方形断面のワイヤーは、初期のエトルリアの宝飾品によく見られる透かし細工の装飾である。
紀元前2千年紀半ば頃、粒状の線を模した新しい種類の装飾用チューブが登場した。円形断面のワイヤーを機械的に変形させて作られた真のビーズワイヤーは、紀元前7世紀に東地中海とイタリアに現れ、おそらくフェニキア人によって広められた。ビーズワイヤーは現代まで宝飾品に使われ続けたが、紀元10世紀頃には、2本の引き伸ばした円形ワイヤーを撚り合わせて「ロープ」と呼ばれるものを作る方が簡単に作れる代替品として、ほとんど使われなくなった。ビーズワイヤーの先駆けは、紀元前2000年頃からアナトリアで初めて登場する、切り込みの入った細長い帯やワイヤーかもしれない。
イングランドでは中世からワイヤーが引き伸ばされていた。ワイヤーは羊毛カードやピンの製造に使われ、これらの工業製品は1463年にエドワード4世によって輸入が禁止された。 [ 5 ]イギリスで最初のワイヤー工場は、この分野で独占権を持っていた鉱物電池工場会社の創設者によって1568年頃にティンターンに設立された。[ 6 ]近くのホワイトブルックにある2番目のワイヤー工場を除いて、[ 7 ] 17世紀後半まで他のワイヤー工場はなかった。工場が存在したにもかかわらず、ワイヤーを細いサイズに引き伸ばす作業は引き続き手作業で行われていた。
20世紀初頭の記述によると、「ワイヤーは通常円筒形に引き伸ばされるが、製造工程でワイヤーを通す引き抜き板の穴の輪郭を変えることで、任意の断面形状にすることができる。引き抜き板またはダイは、硬質鋳鉄または硬質鋼でできており、精密な作業にはダイヤモンドまたはルビーが用いられることもある。貴石を使用する目的は、ダイのサイズが損なわれることなく、かなりの期間使用できるようにすることであり、それによって不適切な直径のワイヤーが製造されることを防ぐためである。ダイヤモンドダイは、穴の元の直径が失われたら再ボーリングする必要があるが、金属ダイは、穴をハンマーで叩いてからポンチで正しい直径に広げることで、再びサイズを小さくすることができる。」[ 8 ]
ワイヤーは、徐々に小さくなるダイス、あるいは従来は引き抜き板の穴を通して繰り返し引き抜くことで、所望の直径と特性に加工されることが多い。数回の引き抜き後、ワイヤーは焼きなまし処理を施して、さらに引き抜きやすくしたり、完成品の場合は延性と導電性を最大限に高めたりする。
電線は通常、プラスチック、ゴム状ポリマー、ワニスなどの絶縁材料で覆われています。現在では、電線やケーブルの絶縁と被覆は、押出機を通して行われます。以前は、絶縁材料として処理された布や紙、各種石油系製品などが使用されていました。1960年代半ば以降は、プラスチックやゴムに似た特性を持つポリマーが主流となっています。
同軸ケーブルは、絶縁体で隔てられた2本以上のワイヤを同心円状に巻き付けて形成することができます。ワイヤまたはケーブルは、パラフィン、何らかの防腐剤、アスファルト、鉛、アルミニウム被覆、または鋼テープなどの物質でさらに保護することができます。撚り線機または被覆機は、高速で通過するワイヤに材料を巻き付けます。綿被覆用の最小の機械には、ワイヤを掴んで歯車を通して移動させる大きなドラムがあります。ワイヤは長いベッドの上に取り付けられたディスクの中心を通過し、ディスクには機械によって6個から12個以上のボビンがそれぞれ取り付けられています。被覆材が各ボビンに巻き付けられ、その端がワイヤに引き出されます。ワイヤはボビンに対して中央の位置を占めています。ワイヤはディスクとともに適切な速度で回転するため、綿はワイヤに巻き付けられ、螺旋状に重なり合います。多数のストランドが必要な場合は、ディスクを複製して最大 60 個のスプールを運ぶことができ、2 組目のストランドは最初のストランドの上に重ねられます。[ 8 ]
電灯や電力、海底ケーブルなどに使用される太いケーブルの場合、機械の構造はやや異なります。電線は中空のシャフトを通って搬送されますが、被覆材のボビンまたはスプールは、スピンドルが電線の軸に対して直角に配置され、下部のローラー上で回転する円形のケージ内に収められています。ケージの円周上のさまざまな位置にあるスプールから伸びる複数の撚り線はすべて、中空シャフトの端にあるディスクに集まります。このディスクには、各撚り線が通過する穴が開いており、そこからすぐにケーブルに巻き付けられます。ケーブルはこの部分でベアリングを滑りながら移動します。ケーブルの巻き取りドラムとスプールのケージを、一定の比率で回転させるために、一定の歯車が使用されます。多数のテープや撚り糸を撚り合わせるためにケージの数を増やし、機械によっては一方のケージに6個のボビン、もう一方のケージに12個のボビンを取り付けることができる。[ 8 ]
単線（ソリッドコア線、シングルストランド線とも呼ばれる）は、1本の金属線で構成されています。単線はブレッドボードの配線に便利です。単線は撚り線よりも製造コストが安く、柔軟性があまり必要とされない用途に使用されます。また、単線は機械的な堅牢性を備えており、腐食性物質にさらされる表面積が比較的少ないため、環境からの保護にも優れています。
より線は、複数の細い線を束ねたり巻き付けたりして、より大きな導体を形成したものです。より線は、同じ断面積の単線よりも柔軟性があります。より線は、金属疲労に対する高い耐性が求められる場合に使用されます。このような状況には、複数のプリント基板デバイスにおける回路基板間の接続が含まれます。単線では剛性が高いため、組み立てや保守中の動きによって過度のストレスが発生します。また、家電製品のAC電源コード、楽器のケーブル、コンピューターのマウスケーブル、溶接電極ケーブル、可動機械部品を接続する制御ケーブル、鉱山機械のケーブル、牽引機械のケーブルなど、その他多数があります。高周波では、表皮効果により電流が電線の表面近くを流れるため、電線での電力損失が増加します。より線は、ストランドの総表面積が同等の単線の表面積よりも大きいため、この効果を低減するように思えるかもしれませんが、通常のより線は、すべてのストランドが短絡されて単一の導体として動作するため、表皮効果を低減しません。より線の断面積はすべて銅ではないため、より線は、同じ直径の単線よりも抵抗が高くなります。ストランド間には避けられない隙間があります（これは、円の中に円を配置する円パッキング問題です）。導体の断面積が単線と同じより線は、同じ等価ゲージを持つと言われ、常に直径が大きくなります。ただし、多くの高周波アプリケーションでは、近接効果は表皮効果よりも深刻であり、限られたケースでは、単純なより線でも近接効果を低減できます。高周波での性能を向上させるには、個々のストランドが絶縁され、特殊なパターンで撚られたリッツ線が使用されることがあります。
ワイヤ束内の個々のワイヤストランドの数が多いほど、ワイヤはより柔軟で、ねじれにくく、断線しにくく、強くなります。ただし、ストランドの数が増えると、製造の複雑さとコストが増加します。幾何学的な理由から、通常見られる最小のストランド数は 7 です。中央に 1 本のストランドがあり、その周囲に 6 本のストランドが密着して配置されます。次のレベルは 19 で、7 本のストランドの上にさらに 12 本のストランドの層が重ねられます。それ以降のストランド数は変化しますが、37 と 49 が一般的で、その後は 70 ～ 100 の範囲になります (この数はもはや正確ではありません)。これより大きい数は、通常、非常に大きなケーブルでのみ見られます。ワイヤが動く用途では、19 が使用すべき最小数です (7 は、ワイヤが配置されて動かない用途でのみ使用する必要があります)。49 ははるかに優れています。組み立てロボットやヘッドホンのワイヤなど、常に繰り返し動く用途では、70 ～ 100 が必須です。さらに柔軟性が求められる用途では、さらに多くの撚り線が使用されます（溶接ケーブルが一般的な例ですが、狭い場所でワイヤを移動させる必要がある用途でも同様です）。一例として、36ゲージのワイヤ5,292本からなる2/0ワイヤがあります。撚り線は、まず7本の撚り線を束ねて編成されます。次に、これらの束を7つまとめてスーパーバンドルにします。最後に、108個のスーパーバンドルを使用して最終的なケーブルを作成します。各ワイヤのグループはらせん状に巻かれているため、ワイヤが曲げられると、束の中で伸びている部分がらせんに沿って移動し、圧縮されている部分に移動することで、ワイヤにかかる応力を軽減します。
プレフューズドワイヤーは、錫メッキを施した撚り線を融着させた撚り線です。プレフューズドワイヤーは、単線と多くの特性を持ちますが、断線しにくいという特徴があります。[ 9 ]
編組線は、多数の細い線を編み合わせたものです。[ 10 ]編組線は曲げても簡単に切れません。編組線は、ノイズ低減ケーブルの電磁シールドとしてよく使用されます。
ワイヤーには多くの用途があります。ワイヤーは、ワイヤーネット産業、エンジニアリングスプリング、ワイヤークロス製造、ワイヤーロープ紡績など、多くの重要な製造業の原材料を形成し、繊維に似た位置を占めています。あらゆる強度とメッシュの細かさのワイヤークロスは、ふるい分け機械、紙パルプの排水、窓の網戸、その他多くの用途に使用されます。膨大な量のアルミニウム、銅、ニッケル、鋼線は、電話およびデータケーブル、電力伝送および暖房の導体として使用されます。フェンスの需要も少なくなく、吊り橋やケージなどの建設に多く使用されます。弦楽器や科学機器の製造でも、ワイヤーは再び広く使用されています。炭素鋼およびステンレス鋼のばね鋼線は、重要な自動車または工業製造部品/コンポーネントのエンジニアリングスプリングに大きく使用されています。ピンおよびヘアピンの製造、針および釣り針産業、釘、ペグ、リベットの製造。また、カーディング機械は原料として大量のワイヤーを消費する。[ 8 ]
すべての金属および金属合金が、有用なワイヤーを作るのに必要な物理的特性を備えているわけではありません。金属はまず、延性と引張強度を備えている必要があり、ワイヤーの有用性は主にこの特性に依存します。ワイヤーに適した主要な金属は、ほぼ同等の延性を持つプラチナ、銀、鉄、銅、アルミニウム、金です。ワイヤーは、これらの金属と、主に真鍮や青銅などの他の金属との特定の合金からのみ製造されます。 [ 8 ]
細心の注意を払って加工すれば、極めて細い線材を製造することができます。ただし、特殊用途の線材は、他の金属で作られています（例えば、電球や真空管のフィラメントには、融点が高いタングステン線が使用されます）。銅線は、さまざまな温度に対応したり、潤滑性を高めたり、銅からゴム絶縁体を剥がしやすくしたりするために、錫、ニッケル、銀などの他の金属でメッキされることもあります。
金属線は、バイオリン、チェロ、ギターなどの弦楽器や、ピアノ、ダルシマー、ドブロ、ツィンバロムなどの打楽器において、低音域の音を出す「弦」としてよく用いられます。単位長さあたりの質量を増やし（それによって音程をさらに低くする）、主線に別の細い線をらせん状に巻き付けることがあります。このような弦は「オーバースピン」と呼ばれ、追加される線は断面が円形（「ラウンドワウンド」）の場合もあれば、巻く前に平らに加工されたもの（「フラットワウンド」）の場合もあります。
例としては以下のようなものがあります。
Wiktionaryにおけるwireの辞書定義