Ultrazvučno potpomognuto guljenje valjane žice provlačenjem (UADP)

Guljenje valjane žice provlačenjem znatno poboljšava kvalitet površine uklanjanjem materijala s vanjskog oboda materijala. To je široko poznata alternativa rotacionom guljenju, pjeskarenju ili brušenju. Ultrazvučno potpomognuto guljenje provlačenjem koristi visokofrekventne vibracije alata za guljenje. Brzo uzdužno kretanje alata za guljenje smanjuje sile provlačenja i poboljšava kvalitet površine materijala.

Šta je guljenje provlačenjem?

Vrhunski kvalitet površine s vrlo niskom hrapavošću glavni je cilj postupka guljenja provlačenjem. Nakon guljenja provlačenjem valjana žica ima homogeniju strukturu materijala i veću čistoću materijala. Guljenje provlačenjem uklanja površinske nedostatke, kao što su oksidacija, tragovi vibriranja, utisci valjaka, ožiljci od okaline, dvostruke kože, preklopi, uključci i dekarburizirani rubni slojevi, s željeznih metala poput čeličnih ili željeznih materijala. Istaknuta primjena guljenja provlačenjem je uklanjanje okaline i površinske rđe s željezne valjane žice. Kod obojenih metala, poput bakra, guljenje provlačenjem može biti neophodno kako bi se uklonili očvrsli površinski slojevi nakon valjanja ili provlačenja. Postupkom guljenja provlačenjem može se u jednom koraku ukloniti između 0,01mm i 0,25mm materijala s površine valjane žice. Guljenje provlačenjem poznato je i kao struganje, skalpiranje ili struganje stražnjom matricom.

Guljenje provlačenjem naspram rotacionog guljenja

Za valjane žice, profile ili cijevi promjera manjeg od 25mm guljenje provlačenjem ima velike prednosti u odnosu na rotaciono guljenje. Rotaciono guljenje valjane žice ograničava brzinu proizvodnje i kod tankih valjanih žica može dovesti do valovitih ili spiralno strukturiranih površina. Rezni alat za guljenje provlačenjem struže paralelno sa smjerom dovođenja. To dovodi do vrhunske topografije površine duž valjane žice i do veće trajnosti alata za guljenje provlačenjem. Općenito, troškovi alata za guljenje provlačenjem niži su nego kod sistema za rotaciono guljenje.

Koja je korist od ultrazvučno potpomognutog guljenja provlačenjem (UADP)?

Guljenje valjane žice provlačenjem zahtijeva snagu za savladavanje trenja i za rezanje materijala. U konvencionalnoj postavci za guljenje provlačenjem ta snaga dolazi isključivo od rotirajućeg vučnog kotura. Vlačna sila na valjanoj žici raste s bržom brzinom linije, promjerom žice i debljinom sloja koji se guli. Vlačna čvrstoća i granica razvlačenja kritični su faktori posebno za tanje valjane žice, jer je omjer opsega i poprečnog presjeka veći kod manjih promjera. To ograničava brzinu linije za guljenje provlačenjem ili konvencionalno guljenje provlačenjem čini nemogućim zbog visokog rizika od lomova.
Ultrazvučno potpomognuto guljenje provlačenjem koristi visokofrekventne uzdužne vibracije reznog alata s oštrim rubom. Tipična frekvencija vibracija je 20kHz, a pomak ruba za guljenje može iznositi do 100 mikrona (pk-pk). Što je veći omjer između brzine vibriranja alata za guljenje i brzine valjane žice, to vlačna sila na žici može biti manja. Stoga ultrazvučno potpomognuto guljenje provlačenjem omogućava veće brzine linije za guljenje provlačenjem ili uklanjanje više materijala u jednom koraku guljenja za bilo koju datu granicu vlačne čvrstoće. Smanjenje vlačne sile čini ultrazvučno potpomognuto guljenje provlačenjem najpovoljnijim za male promjere materijala i za šuplje profile, kao što su cijevi.
Valjane žice sklone su tragovima vibriranja i frakcijama pri pokretanju i zaustavljanju pogona vučnog kotura. To je veći problem kod mekanih ili vrlo elastičnih materijala i malih poprečnih presjeka. Ultrazvučno vibrirani alat za guljenje kreće se naprijed-nazad 20.000 puta u sekundi. Ovo neprekidno kretanje matrice za struganje smanjuje vlačno naprezanje i sprječava tragove vibriranja i valovitost duž površine valjane žice.

Što više ultrazvučna vibracija utiskuje rub reznog alata u materijal, to napetost valjane žice može biti manja. To dovodi do znatnog smanjenja napetosti do 50%, ovisno o materijalu i dimenzijama. Općenito, smanjenje napetosti otvara mogućnost povećanja brzine linije. Ipak, brzina valjane žice treba biti najmanje 20% niža od brzine vibriranja alata.