Ultraschallunterstütztes Ziehen von Drähten, Rohren und Profilen (UAD)

Hielscher Ultrasonics stellt einen mit Ultraschall schwingenden Ziehsteinhalter her, der mit Standardziehsteinen mit einem Außendurchmesser von bis zu 42mm verwendet werden kann. Die Ultraschallschwingungen reduzieren die für die Durchmesserverringerung erforderliche Zugkraft erheblich. Dies kann genutzt werden, um die Ziehgeschwindigkeit zu erhöhen oder eine größere Durchmesserverringerung pro Ziehschritt zu erzielen.
Mit dieser Technologie lassen sich viele Materialien wie Kupfer, Stahl oder Aluminium mit reinem Wasser anstelle von Öl oder Ziehseife ziehen.

Warum Ultraschall mit dem Drahtziehen kombinieren?

Das Ziehen von Walzdraht erfordert Leistung, um die Reibung zu überwinden und das Material umzuformen. In einer herkömmlichen Ziehanlage wird diese Leistung ausschließlich von der rotierenden Ziehscheibe bereitgestellt. Die Zugkraft auf den Walzdraht steigt mit zunehmender Ziehgeschwindigkeit, zunehmendem Drahtdurchmesser und zunehmendem Durchmesserreduktionsverhältnis. Zugfestigkeit und Streckgrenze sind entscheidende Faktoren beim Ziehen dünnerer Drähte, da das Verhältnis von Umfang zu Querschnittsfläche bei kleineren Drahtdurchmessern größer ist. Dies begrenzt die Ziehgeschwindigkeit und die Durchmesserverringerung pro Ziehschritt.
Das ultraschallunterstützte Ziehen von Drähten, Rohren und Profilen reduziert die Zugkräfte und damit das Bruchrisiko.

Wie funktioniert das ultraschallunterstützte Drahtziehen?

Beim ultraschallunterstützten Ziehen wird eine hochfrequente Längsschwingung auf den Ziehstein übertragen. Die typische Schwingungsfrequenz beträgt 20kHz, der Schwingweg des Ziehsteins kann bis zu 100 Mikrometer (pk-pk) betragen. Je größer das Verhältnis zwischen der Schwinggeschwindigkeit des Werkzeugs und der Geschwindigkeit des Walzdrahts ist, desto geringer kann die Zugkraft auf den Draht sein. Daher ermöglicht das ultraschallunterstützte Ziehen bei einer vorgegebenen Zugspannungsgrenze höhere Ziehgeschwindigkeiten oder eine größere Durchmesserverringerung in einem Ziehschritt. Durch die Verringerung der Zugkraft eignet sich das ultraschallunterstützte Ziehen besonders für kleine Materialdurchmesser und Hohlstränge wie Rohre.

Längsschwingung des Ziehsteins

Kann ich ultraschallunterstütztes Drahtziehen einsetzen?

Das ultraschallunterstützte Ziehen von Drähten funktioniert bei Ziehgeschwindigkeiten von bis zu 300m/min (900ft/min). Der Standard-Ultraschallziehsteinhalter kann mit Ziehsteinen mit 25mm und 42mm Außendurchmesser verwendet werden. Ultraschallziehsteinhalter für andere Abmessungen befinden sich in der Entwicklung und sind auf Anfrage erhältlich.
Der typische Innendurchmesser der Ziehsteine reicht von 0,01mm bis 8mm (AWG#40 bis AWG#0).

Was wird für das ultraschallunterstützte Ziehen benötigt?

UAD verwendet Ihren Standardziehstein. Ein Ultraschallresonator – auch als Sonotrode bezeichnet – ersetzt den herkömmlichen Ziehsteinhalter. Diese Sonotrode ist eine besondere Innovation von Hielscher Ultrasonics. Sie überträgt die Ultraschall-Längsschwingungen effizient auf den Ziehstein. Um Einbauraum zu sparen, regt der Ultraschallantrieb – auch als Schallwandler bezeichnet – die Sonotrode von oben an. Ein typischer UAD-Aufbau benötigt weniger als 250mm Platz in Längsrichtung der Ziehanlage.
Die Ultraschallschwingungen werden von unseren Standard-Ultraschallgeräten erzeugt, beispielsweise: UIP1000hdT (1,0kW), UIP1500hdT (1,5kW), UIP2000hdT (2,0kW) oder UIP4000 (4,0kW). Diese Geräte treiben weltweit verschiedene Prozesse im 24h/7d-Betrieb an. Die erforderliche Leistung hängt von der Ziehgeschwindigkeit, dem Material und den Abmessungen ab. Die Ultraschallgeräte sind austauschbar, falls eine Erhöhung der Ziehgeschwindigkeit mehr Leistung erforderlich macht.
Sie können jede bestehende Ziehanlage problemlos mit einem Ultraschallsystem nachrüsten. Viele Hersteller von Drahtziehanlagen sind mit der Installation oder Nachrüstung unseres Ultraschallsystems bestens vertraut. Bei einigen neueren Maschinen ist bereits Platz für die Nachrüstung des Ultraschallsystems vorgesehen.