Écroûtage par traction assisté par ultrasons des fils machine (UADP)

L’écroûtage par traction des fils machine améliore considérablement la qualité de surface en retirant de la matière à leur périphérie. Il constitue une alternative bien connue à l’écroûtage rotatif, au sablage ou à la rectification. L’écroûtage par traction assisté par ultrasons utilise une vibration à haute fréquence de l’outil d’écroûtage. Le mouvement longitudinal à grande vitesse de cet outil réduit les forces de traction et améliore la qualité de surface du matériau.

Qu’est-ce que l’écroûtage par traction ?

L’objectif principal de l’écroûtage par traction est d’obtenir une excellente qualité de surface, avec une très faible rugosité. Après l’écroûtage par traction, le fil machine présente une structure plus homogène et une pureté supérieure du matériau. L’écroûtage par traction élimine les défauts de surface, tels que l’oxydation, les marques de broutage, les rayures de laminage, les empreintes de calamine, les doubles peaux, les replis, les inclusions et les couches périphériques décarburées des métaux ferreux comme l’acier ou le fer. Une application importante de l’écroûtage par traction est l’élimination de la calamine et de la rouille superficielle des fils machine ferreux. Pour les métaux non ferreux, tels que le cuivre, l’écroûtage par traction peut être nécessaire pour éliminer les couches superficielles durcies après laminage ou tréfilage. Le procédé d’écroûtage par traction peut retirer entre 0,01mm et 0,25mm de matière à la surface du fil machine en une seule étape. L’écroûtage par traction est également appelé rasage, scalpage ou rasage par filière arrière.

Écroûtage par traction et écroûtage rotatif

Pour les fils machine, les profilés ou les tubes de diamètre inférieur à 25mm, l’écroûtage par traction présente des avantages importants par rapport à l’écroûtage rotatif. L’écroûtage rotatif des fils machine limite la vitesse de production et peut produire des surfaces ondulées ou en spirale sur les fils machine de petit diamètre. L’outil de coupe utilisé pour l’écroûtage par traction rase la surface parallèlement au sens d’avancement. Cela permet d’obtenir une meilleure topographie de surface le long du fil machine et une durée de vie supérieure de l’outil d’écroûtage par traction. En général, les outils d’écroûtage par traction coûtent moins cher que les systèmes d’écroûtage rotatif.

Quels sont les avantages de l’écroûtage par traction assisté par ultrasons (UADP) ?

L’écroûtage par traction des fils machine nécessite de la puissance pour vaincre les frottements et couper le matériau. Dans une installation classique d’écroûtage par traction, cette puissance provient uniquement du cabestan en rotation. La force de traction exercée sur le fil machine augmente avec la vitesse de ligne, le diamètre du fil et l’épaisseur de la couche retirée. La résistance à la traction et la limite d’élasticité sont des facteurs critiques, en particulier pour les fils machine de petit diamètre, car le rapport entre la circonférence et l’aire de la section est plus élevé lorsque le diamètre est plus petit. Cela limite la vitesse de ligne de l’écroûtage par traction ou rend l’écroûtage par traction classique impossible en raison du risque élevé de rupture.
L’écroûtage par traction assisté par ultrasons utilise une vibration longitudinale à haute fréquence de l’outil de coupe à arête vive. La fréquence de vibration typique est de 20kHz et le déplacement de l’arête d’écroûtage peut atteindre 100 microns (pk-pk). Plus le rapport entre la vitesse vibratoire de l’outil d’écroûtage et la vitesse du fil machine est élevé, plus la force de traction exercée sur le fil peut être faible. Ainsi, pour une limite de résistance à la traction donnée, l’écroûtage par traction entraîné par ultrasons permet d’augmenter la vitesse de ligne ou de retirer davantage de matière en une seule étape d’écroûtage. La réduction de la force de traction rend l’écroûtage par traction entraîné par ultrasons particulièrement avantageux pour les matériaux de petit diamètre et pour les produits creux, tels que les tubes.
Les fils machine sont sujets aux marques de broutage et aux « fractions » lors du démarrage et de l’arrêt de l’entraînement du cabestan. Ce problème est plus marqué pour les matériaux tendres ou très élastiques et les petites sections. L’outil d’écroûtage soumis aux vibrations ultrasonores effectue un mouvement de va-et-vient 20 000 fois par seconde. Ce mouvement continu de la filière de rasage réduit la contrainte de traction et évite les marques de broutage et les ondulations à la surface du fil machine.

Plus la vibration ultrasonore enfonce l’arête de l’outil de coupe dans le matériau, plus la tension du fil machine peut être faible. Cela permet de réduire considérablement la tension, jusqu’à 50% selon le matériau et les dimensions. En général, la réduction de la tension offre la possibilité d’augmenter la vitesse de ligne. Toutefois, la vitesse du fil machine doit être inférieure d’au moins 20% à la vitesse vibratoire de l’outil.