Ultrazvukem podporované loupání válcovaného drátu tažením (UADP)

Loupání válcovaného drátu tažením výrazně zlepšuje kvalitu povrchu odloupnutím materiálu z vnějšího obvodu materiálu. Jde o široce známou alternativu k rotačnímu loupání, otryskávání pískem nebo broušení. Ultrazvukem podporované loupání tažením využívá vysokofrekvenční vibrace loupacího nástroje. Rychlý podélný pohyb loupacího nástroje snižuje tažné síly a zlepšuje kvalitu povrchu materiálu.

Co je loupání tažením?

Hlavním cílem procesu loupání tažením je vynikající kvalita povrchu s velmi nízkou drsností. Po loupání tažením má válcovaný drát homogennější strukturu materiálu a vyšší čistotu materiálu. Loupání tažením odstraňuje povrchové vady, jako jsou oxidace, stopy po chvění, rýhy od válců, jizvy po okujích, zdvojeniny, přeložky, vměstky a oduhličené okrajové vrstvy, z železných kovů, jako jsou ocelové nebo železné materiály. Významnou aplikací loupání tažením je odstraňování okují a povrchové rzi z válcovaného drátu ze železných kovů. U neželezných kovů, jako je měď, může být loupání tažením nezbytné k odstranění zpevněných povrchových vrstev po válcování nebo tažení. Proces loupání tažením dokáže v jednom kroku odebrat z povrchu válcovaného drátu 0,01mm až 0,25mm materiálu. Loupání tažením je známé také jako oškrabování (shaving), skalpování (scalping) nebo oškrabování za průvlakem (back-die shaving).

Loupání tažením vs. rotační loupání

U válcovaných drátů, profilů nebo trubek o průměru menším než 25mm má loupání tažením oproti rotačnímu loupání velké výhody. Rotační loupání válcovaného drátu omezuje rychlost výroby a u tenkých válcovaných drátů může vést ke vzniku vlnitě nebo spirálovitě strukturovaných povrchů. Řezný nástroj pro loupání tažením odebírá materiál rovnoběžně se směrem podávání. To vede k vynikající topografii povrchu podél válcovaného drátu a k vyšší životnosti nástroje pro loupání tažením. Náklady na nástroje pro loupání tažením jsou obecně nižší než u systémů pro rotační loupání.

Jaký je přínos ultrazvukem podporovaného loupání tažením (UADP)?

Loupání válcovaného drátu tažením vyžaduje výkon k překonání tření a k řezání materiálu. V konvenčním uspořádání loupání tažením pochází tento výkon pouze z otáčejícího se tažného bubnu. Tahová síla působící na válcovaný drát roste s vyšší rychlostí linky, průměrem drátu a tloušťkou loupané vrstvy. Pevnost v tahu a mez kluzu jsou kritickými faktory zejména u tenčích válcovaných drátů, protože poměr obvodu k průřezu je u menších průměrů vyšší. To omezuje rychlost linky pro loupání tažením, nebo to kvůli vysokému riziku přetržení konvenční loupání tažením zcela znemožňuje.
Ultrazvukem podporované loupání tažením využívá vysokofrekvenční podélné vibrace řezného nástroje s ostrou hranou. Typická frekvence vibrací je 20kHz, výchylka loupací hrany může dosahovat až 100 mikronů (pk-pk). Čím vyšší je poměr mezi vibrační rychlostí loupacího nástroje a rychlostí válcovaného drátu, tím nižší může být tahová síla působící na drát. Ultrazvukem poháněné loupání tažením proto při jakékoli dané mezi pevnosti v tahu umožňuje vyšší rychlosti linky pro loupání tažením nebo větší úběr materiálu v jednom kroku loupání. Díky snížení tahové síly je ultrazvukem poháněné loupání tažením nejvýhodnější pro malé průměry materiálu a pro duté polotovary, jako jsou trubky.
Válcované dráty jsou při rozběhu a zastavení pohonu tažného bubnu náchylné ke vzniku stop po chvění a „fractions“. To je problematičtější u měkkých nebo velmi elastických materiálů a malých průřezů. Ultrazvukem rozkmitaný loupací nástroj se pohybuje tam a zpět 20 000krát za sekundu. Tento nepřetržitý pohyb oškrabovacího průvlaku snižuje tahové napětí a zabraňuje vzniku stop po chvění a zvlnění podél povrchu válcovaného drátu.

Čím více ultrazvukové vibrace zatlačují hranu řezného nástroje do materiálu, tím nižší může být tah ve válcovaném drátu. To vede k výraznému snížení tahu až o 50% v závislosti na materiálu a rozměrech. Snížení tahu obecně otevírá možnost zvýšit rychlost linky. Rychlost válcovaného drátu by však měla být alespoň o 20% nižší než vibrační rychlost nástroje.