Ultrazvučno potpomognuto ljuštenje valjane žice provlačenjem (UADP)
Ljuštenje valjane žice provlačenjem znatno poboljšava kvalitetu površine uklanjanjem materijala s vanjskog oboda. To je dobro poznata alternativa rotacijskom ljuštenju, pjeskarenju ili brušenju. Ultrazvučno potpomognuto ljuštenje provlačenjem koristi visokofrekventne vibracije alata za ljuštenje. Uzdužno gibanje alata za ljuštenje velikom brzinom smanjuje sile provlačenja i poboljšava kvalitetu površine materijala.
Što je ljuštenje provlačenjem?
Vrhunska kvaliteta površine s vrlo malom površinskom hrapavošću glavni je cilj postupka ljuštenja provlačenjem. Nakon ljuštenja provlačenjem valjana žica ima homogeniju strukturu materijala i veću čistoću materijala. Ljuštenje provlačenjem uklanja površinske nedostatke, kao što su oksidacija, tragovi vibracija, brazde od valjanja, ožiljci od okujine, dvostruki površinski slojevi, preklopi, uključci i razugljičeni rubni slojevi, s metala na bazi željeza, poput čelika ili željeznih materijala. Važna primjena ljuštenja provlačenjem jest uklanjanje okujine i površinske hrđe s valjane žice na bazi željeza. Kod neželjeznih metala, poput bakra, ljuštenje provlačenjem može biti potrebno za uklanjanje otvrdnutih površinskih slojeva nakon valjanja ili provlačenja. Postupkom ljuštenja provlačenjem može se u jednom koraku ukloniti između 0,01mm i 0,25mm materijala s površine valjane žice. Ljuštenje provlačenjem poznato je i kao struganje, grubo ljuštenje ili struganje stražnjom matricom.
Ljuštenje provlačenjem u usporedbi s rotacijskim ljuštenjem
Za valjanu žicu, profile ili cijevi promjera manjeg od 25mm ljuštenje provlačenjem ima velike prednosti u odnosu na rotacijsko ljuštenje. Rotacijsko ljuštenje valjane žice ograničava brzinu proizvodnje i može rezultirati površinama valovite ili spiralne strukture na valjanoj žici malog promjera. Rezni alat za ljuštenje provlačenjem struže usporedno sa smjerom posmaka. Time se postiže vrhunska topografija površine duž valjane žice i veća trajnost alata za ljuštenje provlačenjem. Općenito su troškovi alata za ljuštenje provlačenjem niži od troškova sustava za rotacijsko ljuštenje.
Koja je prednost ultrazvučno potpomognutog ljuštenja provlačenjem (UADP)?
Za ljuštenje valjane žice provlačenjem potrebna je snaga za svladavanje trenja i rezanje materijala. U konvencionalnom sustavu za ljuštenje provlačenjem tu snagu osigurava isključivo rotirajući vučni bubanj. Vlačna sila na valjanoj žici raste s povećanjem brzine linije, promjera žice i debljine sloja koji se ljušti. Vlačna čvrstoća i granica razvlačenja ključni su čimbenici, osobito kod valjane žice manjeg promjera, jer je omjer opsega i površine poprečnog presjeka veći kod manjih promjera. To ograničava brzinu linije za ljuštenje provlačenjem ili onemogućuje konvencionalno ljuštenje provlačenjem zbog velikog rizika od lomova.
Ultrazvučno potpomognuto ljuštenje provlačenjem koristi visokofrekventne uzdužne vibracije reznog alata s oštrim rubom. Tipična frekvencija vibracija iznosi 20kHz, a pomak ruba za ljuštenje može biti do 100 mikrometara (pk-pk). Što je veći omjer brzine vibriranja alata za ljuštenje i brzine valjane žice, to manja može biti vlačna sila na žici. Stoga ultrazvučno pogonjeno ljuštenje provlačenjem omogućuje veće brzine linije za ljuštenje provlačenjem ili uklanjanje veće količine materijala u jednom koraku ljuštenja pri bilo kojoj zadanoj granici vlačne čvrstoće. Smanjenje vlačne sile čini ultrazvučno pogonjeno ljuštenje provlačenjem najpovoljnijim za materijale malih promjera i za šuplje izdužene materijale, poput cijevi.
Valjana žica sklona je nastanku tragova vibracija i „frakcija” pri pokretanju i zaustavljanju pogona vučnog bubnja. To je izraženiji problem kod mekih ili vrlo elastičnih materijala i malih poprečnih presjeka. Alat za ljuštenje koji vibrira ultrazvučno pomiče se naprijed-natrag 20.000 puta u sekundi. To neprekidno gibanje matrice za struganje smanjuje vlačno naprezanje i sprječava nastanak tragova vibracija i valovitosti duž površine valjane žice.
Što više ultrazvučne vibracije potiskuju oštricu reznog alata u materijal, to manje može biti vlačno naprezanje valjane žice. To dovodi do znatnog smanjenja vlačnog naprezanja, do 50%, ovisno o materijalu i dimenzijama. Općenito, smanjenje vlačnog naprezanja otvara mogućnost povećanja brzine linije. Ipak, brzina valjane žice trebala bi biti najmanje 20% manja od brzine vibriranja alata.
Što je potrebno za ultrazvučno potpomognuto ljuštenje provlačenjem?
UADP koristi vaš standardni alat za ljuštenje/struganje. Ultrazvučni rezonator – poznat i kao sonotroda – zamjenjuje konvencionalni držač alata. Ova sonotroda posebna je inovacija tvrtke Hielscher Ultrasonics. Ona učinkovito prenosi ultrazvučne uzdužne vibracije na alat za ljuštenje. Radi uštede prostora za ugradnju, ultrazvučni pogonski element – poznat i kao pretvornik – pobuđuje sonotrodu s gornje strane. Tipičan sustav UADP zahtijeva manje od 250mm u uzdužnom smjeru.
Ultrazvučne vibracije stvaraju naši standardni ultrazvučni uređaji, kao što su: UIP1000hdT (1,0kW), UIP1500hdT (1,5kW), UIP2000hdT (2,0kW) ili UIP4000 (4,0kW). Ti uređaji pokreću različite procese u režimu rada 24h/7d diljem svijeta. Stvarna potrebna snaga ovisi o brzini linije, materijalu i dimenzijama. Ultrazvučni uređaji mogu se međusobno zamijeniti ako povećanje brzine linije zahtijeva veću snagu. Za primjene velike snage možemo istodobno pogoniti alat za ljuštenje s dva ultrazvučna uređaja (do 2 x 4kW).
Svaki postojeći stroj za ljuštenje provlačenjem možete jednostavno naknadno opremiti ultrazvučnim sustavom. Mnogi proizvođači strojeva, poput tvrtke Kieselstein (Njemačka) , dobro su upoznati s ugradnjom ili naknadnom ugradnjom našeg sustava. Neki noviji strojevi imaju predviđen prostor za naknadnu ugradnju ultrazvučnog sustava.
Postoje i drugi postupci obrade valjane žice
- Ostale primjene ultrazvučno potpomognute obrade žice uključuju:
- Ultrazvučno potpomognuto provlačenje žica, cijevi i profila (UAD)
- Ultrazvučno potpomognuto čišćenje provlačenjem (UADC)
- Ultrazvučno čišćenje žica, cijevi i profila
- Ultrazvučno čišćenje matrica za provlačenje žice i vodilica za ekstruziju
- Ultrazvučna obrada metalnih talina
Parametri površinske hrapavosti: Ra, Rz, Rt
Ra je parametar površinske hrapavosti. To je aritmetička sredina odstupanja profila od srednje linije. Izračunava se kao srednja vrijednost rezultata nekoliko uzastopnih duljina uzorkovanja. Rz je ISO parametar visine u 10 točaka za površinsku hrapavost. Mjeri se na duljini uzorkovanja. To je izračunata prosječna visinska razlika između 5 najviših vrhova i pet najnižih udolina unutar duljine uzorkovanja. Rt je najveća visina od vrha do udoline duž duljine uzorkovanja. Obično se određuje kao prosječna vrijednost Rtm pet uzastopnih duljina uzorkovanja.