پوسته‌برداری کششی مفتول‌ها به کمک فراصوت (UADP)
پوسته‌برداری کششی مفتول‌ها با برداشتن لایه‌ای از ماده از پیرامون خارجی آن، کیفیت سطح را به‌طور چشمگیری بهبود می‌بخشد. این فرایند جایگزینی شناخته‌شده برای پوسته‌برداری دورانی، سندبلاست یا سنگ‌زنی است. در پوسته‌برداری کششی به کمک فراصوت، ابزار پوسته‌برداری با فرکانس بالا ارتعاش می‌کند. حرکت طولی سریع ابزار پوسته‌برداری، نیروهای کشش را کاهش می‌دهد و کیفیت سطح ماده را بهبود می‌بخشد.
پوسته‌برداری کششی چیست؟
هدف اصلی فرایند پوسته‌برداری کششی، دستیابی به کیفیت سطح عالی با زبری سطح بسیار کم است. پس از پوسته‌برداری کششی، مفتول ساختار ماده‌ای همگن‌تر و خلوص بالاتری دارد. پوسته‌برداری کششی عیوب سطحی مانند اکسیدشدگی، آثار لرزش ابزار، خراش‌های ناشی از غلتک، آثار پوسته‌های اکسیدی، دولایگی سطح، روی‌هم‌افتادگی‌ها، آخال‌ها و لایه‌های حاشیه‌ای کربن‌زدایی‌شده را از فلزات آهنی مانند فولاد یا مواد آهنی حذف می‌کند. یکی از کاربردهای مهم پوسته‌برداری کششی، حذف پوسته‌های اکسیدی و زنگ‌زدگی سطحی از مفتول‌های آهنی است. در فلزات غیرآهنی مانند مس، ممکن است برای حذف لایه‌های سطحی سخت‌شده پس از نورد یا کشش، پوسته‌برداری کششی ضروری باشد. فرایند پوسته‌برداری کششی می‌تواند در یک مرحله، لایه‌ای به ضخامت بین 0٫01mm و 0٫25mm از سطح مفتول بردارد. پوسته‌برداری کششی با نام‌های تراش سطحی، پوسته‌تراشی یا تراش سطحی با قالب پشتی نیز شناخته می‌شود.
پوسته‌برداری کششی در مقایسه با پوسته‌برداری دورانی
برای مفتول‌ها، پروفیل‌ها یا لوله‌هایی با قطر کمتر از 25mm، پوسته‌برداری کششی مزایای چشمگیری نسبت به پوسته‌برداری دورانی دارد. پوسته‌برداری دورانی مفتول‌ها سرعت تولید را محدود می‌کند و ممکن است در مفتول‌های کوچک، سطوحی با ساختار موجی یا مارپیچی ایجاد کند. ابزار برش در پوسته‌برداری کششی، موازی با جهت تغذیه، سطح را می‌تراشد. این امر به توپوگرافی سطح بهتر در امتداد مفتول و دوام بیشتر ابزار پوسته‌برداری کششی منجر می‌شود. به‌طور کلی، هزینه ابزارهای پوسته‌برداری کششی کمتر از سامانه‌های پوسته‌برداری دورانی است.
مزیت پوسته‌برداری کششی به کمک فراصوت (UADP) چیست؟
پوسته‌برداری کششی مفتول‌ها برای غلبه بر اصطکاک و برش ماده به توان نیاز دارد. در یک سامانه متعارف پوسته‌برداری کششی، این توان فقط از طریق کپستان چرخان تأمین می‌شود. با افزایش سرعت خط، قطر مفتول و ضخامت لایه پوسته‌برداری، نیروی کششی وارد بر مفتول افزایش می‌یابد. استحکام کششی و استحکام تسلیم، به‌ویژه برای مفتول‌های کوچک‌تر، عوامل تعیین‌کننده‌ای هستند؛ زیرا نسبت محیط به مساحت سطح مقطع در قطرهای کوچک‌تر بیشتر است. این موضوع سرعت خط پوسته‌برداری کششی را محدود می‌کند یا به‌دلیل خطر بالای شکست، پوسته‌برداری کششی متعارف را ناممکن می‌سازد.
در پوسته‌برداری کششی به کمک فراصوت، ابزار برش با لبه تیز تحت ارتعاش طولی با فرکانس بالا قرار می‌گیرد. فرکانس معمول ارتعاش 20kHz است و جابه‌جایی لبه پوسته‌برداری می‌تواند تا 100 میکرون (pk-pk) برسد. هرچه نسبت سرعت ارتعاشی ابزار پوسته‌برداری به سرعت مفتول بیشتر باشد، نیروی کششی وارد بر سیم می‌تواند کمتر باشد. بنابراین، پوسته‌برداری کششی با توان فراصوت، برای هر حد معین استحکام کششی، سرعت‌های بالاتر خط پوسته‌برداری کششی یا برداشت ماده بیشتر در یک مرحله پوسته‌برداری را امکان‌پذیر می‌کند. کاهش نیروی کششی باعث می‌شود پوسته‌برداری کششی با توان فراصوت برای مواد با قطر کم و مقاطع توخالی مانند لوله‌ها بسیار مناسب باشد.
هنگام راه‌اندازی و توقف محرک کپستان، مفتول‌ها مستعد ایجاد آثار لرزش ابزار و «fractions» هستند. این مسئله برای مواد نرم یا بسیار کشسان و سطح مقطع‌های کوچک مشکل‌سازتر است. ابزار پوسته‌برداری که با فراصوت به ارتعاش درمی‌آید، در هر ثانیه 20٬000 بار به جلو و عقب حرکت می‌کند. این حرکت پیوسته قالب تراش سطحی، تنش کششی را کاهش می‌دهد و از ایجاد آثار لرزش ابزار و موج‌دارشدگی در امتداد سطح مفتول جلوگیری می‌کند.
هرچه ارتعاش فراصوتی لبه ابزار برش را بیشتر به درون ماده براند، کشش مفتول می‌تواند کمتر باشد. این امر بسته به ماده و ابعاد، به کاهش چشمگیر کشش تا 50% منجر می‌شود. به‌طور کلی، کاهش کشش امکان افزایش سرعت خط را فراهم می‌کند. بااین‌حال، سرعت مفتول باید دست‌کم 20% کمتر از سرعت ارتعاشی ابزار باشد.
برای پوسته‌برداری کششی به کمک فراصوت چه چیزهایی لازم است؟
در UADP از ابزار استاندارد پوسته‌برداری/تراش سطحی شما استفاده می‌شود. یک تشدیدگر فراصوتی – که سونوتْرود نیز نامیده می‌شود – جایگزین نگهدارنده متعارف ابزار می‌شود. این سونوتْرود نوآوری ویژه Hielscher Ultrasonics است. این قطعه ارتعاشات طولی فراصوتی را به‌طور مؤثر به ابزار پوسته‌برداری منتقل می‌کند. برای کاهش فضای موردنیاز نصب، محرک فراصوتی – که مبدل نیز نامیده می‌شود – سونوتْرود را از بالا به ارتعاش درمی‌آورد. یک سامانه معمول UADP در راستای طولی به فضایی کمتر از 250mm نیاز دارد.
ارتعاشات فراصوتی با دستگاه‌های فراصوت استاندارد ما، مانند UIP1000hdT (1٫0kW)، UIP1500hdT (1٫5kW)، UIP2000hdT (2٫0kW) یا UIP4000 (4٫0kW)، تولید می‌شوند. این واحدها در سراسر جهان، فرایندهای گوناگون را با کارکرد 24h/7d به پیش می‌برند. توان واقعی موردنیاز به سرعت خط، ماده و ابعاد بستگی دارد. اگر افزایش سرعت خط به توان بیشتری نیاز داشته باشد، دستگاه‌های فراصوت را می‌توان با یکدیگر جایگزین کرد. برای کاربردهای با توان بالا، می‌توانیم یک ابزار پوسته‌برداری را هم‌زمان با دو دستگاه فراصوت به حرکت درآوریم (تا 2 x 4kW).
می‌توانید هر دستگاه پوسته‌برداری کششی موجود را به‌آسانی به یک سامانه فراصوت مجهز کنید. بسیاری از سازندگان ماشین‌آلات، مانند Kieselstein (آلمان) با نصب یا ارتقای تجهیزات موجود با استفاده از سامانه ما کاملاً آشنا هستند. در برخی ماشین‌آلات جدیدتر، فضایی برای افزودن سامانه فراصوت در نظر گرفته شده است.
فرایندهای دیگری نیز برای مفتول‌ها وجود دارند
- دیگر کاربردهای پردازش سیم به کمک فراصوت عبارتاند از:
- کشش سیم‌ها، لوله‌ها و پروفیل‌ها به کمک فراصوت (UAD)
- تمیزکاری کششی به کمک فراصوت (UADC)
- تمیزکاری فراصوتی سیم‌ها، لوله‌ها و پروفیل‌ها
- تمیزکاری فراصوتی قالب‌های سیم و راهنماهای اکستروژن
- پردازش فراصوتی مذاب‌های فلزی
پارامترهای زبری سطح: Ra، Rz، Rt
Ra یکی از پارامترهای زبری سطح است. این پارامتر میانگین حسابی انحراف‌های پروفیل از خط میانگین است و به‌صورت میانگین نتایج چند طول نمونه‌برداری متوالی محاسبه می‌شود. Rz یک پارامتر ارتفاع 10 نقطه‌ای ISO برای زبری سطح است. این پارامتر در یک طول نمونه‌برداری اندازه‌گیری می‌شود و میانگین محاسبه‌شده اختلاف ارتفاع بین 5 قله بلندتر و پنج دره عمیق‌تر در یک طول نمونه‌برداری است. Rt بیشترین ارتفاع قله تا دره در امتداد طول نمونه‌برداری است. این پارامتر معمولاً به‌صورت میانگین Rtm از پنج طول نمونه‌برداری متوالی تعیین می‌شود.