Обелване на валцдрат чрез изтегляне с ултразвуково подпомагане (UADP)

Обелването на валцдрат чрез изтегляне значително подобрява качеството на повърхността чрез отстраняване на материал от външната периферия. То е широко известна алтернатива на ротационното обелване, пясъкоструйната обработка или шлифоването. При обелването чрез изтегляне с ултразвуково подпомагане се използват високочестотни вибрации на обелващия инструмент. Високоскоростното надлъжно движение на обелващия инструмент намалява силите на изтегляне и подобрява качеството на повърхността на материала.

Какво представлява обелването чрез изтегляне?

Основната цел на процеса на обелване чрез изтегляне е постигането на превъзходно качество на повърхността с много ниска грапавост. След обелването чрез изтегляне валцдратът има по-хомогенна структура на материала и по-висока чистота на материала. Обелването чрез изтегляне отстранява повърхностни дефекти, като окисляване, следи от вибрации, надрасквания от валците, белези от окалина, двойни повърхностни слоеве, припокривания, включвания и обезвъглеродени периферни слоеве от черни метали, като стомана или железни материали. Важно приложение на обелването чрез изтегляне е отстраняването на окалина и повърхностна ръжда от валцдрат от черни метали. При цветни метали, като медта, може да се наложи обелване чрез изтегляне за отстраняване на втвърдени повърхностни слоеве след валцуване или изтегляне. Процесът на обелване чрез изтегляне може да отстрани между 0,01mm и 0,25mm материал от повърхността на валцдрата в една стъпка. Обелването чрез изтегляне е известно и като остъргване, снемане на повърхностния слой или остъргване със задна матрица.

Обелване чрез изтегляне спрямо ротационно обелване

При валцдрат, профили или тръби с диаметър под 25mm обелването чрез изтегляне има големи предимства пред ротационното обелване. Ротационното обелване на валцдрат ограничава производствената скорост и може да доведе до повърхности с вълнообразна или спирална структура при валцдрат с малък диаметър. Режещият инструмент за обелване чрез изтегляне остъргва успоредно на посоката на подаване. Това води до превъзходна топография на повърхността по дължината на валцдрата и до по-висока издръжливост на инструмента за обелване чрез изтегляне. Като цяло разходите за инструменти за обелване чрез изтегляне са по-ниски от тези за системи за ротационно обелване.

Каква е ползата от обелването чрез изтегляне с ултразвуково подпомагане (UADP)?

Обелването на валцдрат чрез изтегляне изисква мощност за преодоляване на триенето и за рязане на материала. При конвенционална установка за обелване чрез изтегляне тази мощност се осигурява само от въртящия се теглещ барабан. Силата на опън върху валцдрата нараства с увеличаването на скоростта на линията, диаметъра на валцдрата и дебелината на обелвания слой. Якостта на опън и границата на провлачване са критични фактори, особено за валцдрат с по-малък диаметър, тъй като съотношението между обиколката и площта на напречното сечение е по-високо при по-малки диаметри. Това ограничава скоростта на линията за обелване чрез изтегляне или прави конвенционалното обелване чрез изтегляне невъзможно поради високия риск от счупвания.
При обелването чрез изтегляне с ултразвуково подпомагане се използват високочестотни надлъжни вибрации на режещия инструмент с остър ръб. Типичната честота на вибрациите е 20kHz, а преместването на обелващия ръб може да бъде до 100 микрона (pk-pk). Колкото по-високо е съотношението между скоростта на вибрационното движение на обелващия инструмент и скоростта на валцдрата, толкова по-ниска може да бъде силата на опън върху телта. Следователно обелването чрез изтегляне с ултразвуково задвижване позволява по-високи скорости на линията за обелване чрез изтегляне или отстраняване на повече материал в една стъпка на обелване при всяка дадена пределна стойност на якостта на опън. Намаляването на силата на опън прави обелването чрез изтегляне с ултразвуково задвижване най-благоприятно за материали с малък диаметър и за кухи дългомерни изделия, като тръби.
Валцдратът е склонен към образуване на следи от вибрации и „фракции“ при пускане и спиране на задвижването на теглещия барабан. Това е по-проблематично при меки или много еластични материали и малки напречни сечения. Обелващият инструмент, подложен на ултразвукови вибрации, се движи напред и назад 20 000 пъти в секунда. Това непрекъснато движение на остъргващата матрица намалява напрежението на опън и предотвратява следите от вибрации и вълнообразните неравности по повърхността на валцдрата.

Колкото повече ултразвуковите вибрации вкарват ръба на режещия инструмент в материала, толкова по-ниска може да бъде силата на опън върху валцдрата. Това води до значително намаляване на силата на опън с до 50% в зависимост от материала и размерите. Като цяло намаляването на силата на опън дава възможност за увеличаване на скоростта на линията. Все пак скоростта на валцдрата трябва да бъде поне с 20% по-ниска от скоростта на вибрационното движение на инструмента.