Pelatura per trazione delle vergelle assistita da ultrasuoni (UADP)

La pelatura per trazione delle vergelle migliora significativamente la qualità superficiale asportando materiale dal perimetro esterno. È un’alternativa ampiamente nota alla pelatura rotativa, alla sabbiatura o alla rettifica. La pelatura per trazione assistita da ultrasuoni utilizza una vibrazione ad alta frequenza dell’utensile di pelatura. Il movimento longitudinale ad alta velocità dell’utensile di pelatura riduce le forze di trazione e migliora la qualità superficiale del materiale.

Che cos’è la pelatura per trazione?

Una qualità superficiale superiore, con una rugosità molto bassa, è l’obiettivo principale del processo di pelatura per trazione. Dopo la pelatura per trazione, la vergella presenta una struttura del materiale più omogenea e una maggiore purezza. La pelatura per trazione rimuove dai metalli ferrosi, come l’acciaio o i materiali a base di ferro, difetti superficiali quali ossidazione, segni di vibrazione, rigature da laminazione, impronte di calamina, doppie pelli, sovrapposizioni, inclusioni e strati periferici decarburati. Un’applicazione importante della pelatura per trazione è la rimozione della calamina e della ruggine superficiale dalle vergelle ferrose. Per i metalli non ferrosi, come il rame, la pelatura per trazione può essere necessaria per rimuovere gli strati superficiali induriti dopo la laminazione o la trafilatura. Il processo di pelatura per trazione può rimuovere tra 0,01mm e 0,25mm di materiale dalla superficie della vergella in un unico passaggio. La pelatura per trazione è nota anche come rasatura, scorticatura o rasatura con filiera posteriore.

Pelatura per trazione e pelatura rotativa a confronto

Per vergelle, profilati o tubi con diametro inferiore a 25mm, la pelatura per trazione offre notevoli vantaggi rispetto alla pelatura rotativa. La pelatura rotativa delle vergelle limita la velocità di produzione e può produrre superfici con una struttura ondulata o a spirale sulle vergelle di piccolo diametro. L’utensile da taglio per la pelatura per trazione esegue la rasatura parallelamente alla direzione di avanzamento. Ciò permette di ottenere una topografia superficiale superiore lungo la vergella e una maggiore durata dell’utensile di pelatura per trazione. In generale, i costi degli utensili di pelatura per trazione sono inferiori a quelli dei sistemi di pelatura rotativa.

Quali sono i vantaggi della pelatura per trazione assistita da ultrasuoni (UADP)?

La pelatura per trazione delle vergelle richiede potenza per superare l’attrito e tagliare il materiale. In un impianto convenzionale di pelatura per trazione, questa potenza proviene esclusivamente dal cabestano rotante. La forza di trazione sulla vergella aumenta con la velocità della linea, il diametro del filo e lo spessore dello strato asportato. La resistenza a trazione e il limite di snervamento sono fattori critici soprattutto per le vergelle di piccolo diametro, poiché il rapporto tra circonferenza e sezione trasversale è maggiore per i diametri più piccoli. Ciò limita la velocità della linea di pelatura per trazione oppure rende impossibile la pelatura per trazione convenzionale a causa dell’elevato rischio di fratture.
La pelatura per trazione assistita da ultrasuoni utilizza una vibrazione longitudinale ad alta frequenza dell’utensile da taglio a spigolo vivo. La frequenza di vibrazione tipica è di 20kHz; lo spostamento del tagliente di pelatura può raggiungere 100 micron (pk-pk). Quanto maggiore è il rapporto tra la velocità di vibrazione dell’utensile di pelatura e la velocità della vergella, tanto minore può essere la forza di trazione sul filo. Pertanto, la pelatura per trazione azionata da ultrasuoni consente velocità di linea più elevate oppure una maggiore asportazione di materiale in un singolo passaggio di pelatura, per qualsiasi limite di resistenza a trazione dato. La riduzione della forza di trazione rende la pelatura per trazione azionata da ultrasuoni particolarmente vantaggiosa per materiali di piccolo diametro e per prodotti cavi, come i tubi.
Le vergelle sono soggette a segni di vibrazione e fratture durante l’avvio e l’arresto dell’azionamento del cabestano. Questo problema è più rilevante per materiali teneri o molto elastici e per sezioni trasversali piccole. L’utensile di pelatura sottoposto a vibrazioni ultrasoniche si muove avanti e indietro 20.000 volte al secondo. Questo movimento continuo della filiera di rasatura riduce la sollecitazione di trazione ed evita segni di vibrazione e ondulazioni lungo la superficie della vergella.

Quanto più la vibrazione ultrasonica spinge il tagliente dell’utensile nel materiale, tanto minore può essere la tensione di trazione sulla vergella. Ciò determina riduzioni significative della tensione di trazione, fino al 50%, a seconda del materiale e delle dimensioni. In generale, la riduzione della tensione di trazione offre la possibilità di aumentare la velocità della linea. Tuttavia, la velocità della vergella dovrebbe essere almeno del 20% inferiore alla velocità di vibrazione dell’utensile.