Trafilatura di vergelle assistita da ultrasuoni (UADP)

La trafilatura delle vergelle migliora notevolmente la qualità della superficie grazie alla rimozione del materiale dal perimetro esterno. È un'alternativa ampiamente conosciuta alla pelatura a rotazione, alla sabbiatura o alla rettifica. La trafilatura 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 trafilatura e migliora la qualità della superficie del materiale.

Che cos'è il Draw-Peeling?

Una qualità superficiale superiore, con una rugosità molto bassa, è l'obiettivo principale del processo di trafilatura. Dopo la trafilatura, la vergella ha una struttura più omogenea e una maggiore purezza del materiale. La trafilatura rimuove i difetti superficiali, come ossidazione, segni di vibrazione, segni di rullatura, cicatrici, doppie pelli, sovrapposizioni, inclusioni e strati marginali decarbonizzati da metalli ferrosi come l'acciaio o i materiali ferrosi. Un'applicazione importante della trafilatura è la rimozione delle incrostazioni e della ruggine superficiale dalle vergelle ferrose. Per i metalli non ferrosi, come il rame, la trafilatura può essere necessaria per rimuovere gli strati superficiali induriti dopo la laminazione o la trafilatura. Il processo di trafilatura può rimuovere da 0,01 mm a 0,25 mm di materiale dalla superficie della vergella in un'unica fase. La trafilatura è nota anche come rasatura, scalping o back-die shaving.

Spazzolatura a trazione contro spazzolatura a rotazione. Pelatura a rotazione

Per le vergelle, i profili o i tubi di diametro inferiore a 25 mm, la trafilatura presenta notevoli vantaggi rispetto alla pelatura a rotazione. La pelatura a rotazione delle vergelle limita la velocità di produzione e può causare superfici strutturate a onde o a spirale su vergelle di piccole dimensioni. L'utensile di taglio per la trafilatura esegue la rasatura parallelamente alla direzione di alimentazione. Ciò comporta una topografia superficiale superiore lungo la vergella e una maggiore durata dell'utensile di trafilatura. In genere, i costi degli utensili di trafilatura sono inferiori a quelli dei sistemi a rotazione.

Quali sono i vantaggi dell'Ultrasonically Assisted Draw-Peeling (UADP)?

La trafilatura delle vergelle richiede energia per superare l'attrito e tagliare il materiale. In un impianto di trafilatura convenzionale, 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 di pelatura. La forza di trazione e il carico di snervamento sono fattori critici soprattutto per le vergelle più piccole, poiché il rapporto tra circonferenza e sezione trasversale è maggiore per i diametri più piccoli. Ciò limita la velocità della linea di trafilatura o rende impossibile una trafilatura convenzionale a causa dell'elevato rischio di fratture.
L'imbutitura assistita da ultrasuoni utilizza una vibrazione longitudinale ad alta frequenza dell'utensile da taglio a spigoli vivi. La frequenza di vibrazione tipica è di 20 kHz, lo spostamento del bordo di pelatura può raggiungere i 100 micron (pk-pk). Maggiore è il rapporto tra la velocità di vibrazione dell'utensile di pelatura e la velocità della vergella, minore può essere la forza di trazione sul filo. Di conseguenza, la spellatura a ultrasuoni consente velocità di linea di spellatura più elevate o una maggiore rimozione di materiale in un'unica fase di spellatura per qualsiasi limite di resistenza alla trazione. La riduzione della forza di trazione rende la trafilatura a ultrasuoni più favorevole per i piccoli diametri del materiale e per i trefoli cavi, come i tubi.
Le aste metalliche sono soggette a segni di vibrazioni e frazionamenti quando si avvia e si arresta l'azionamento dell'argano. Ciò è più problematico per i materiali morbidi o molto elastici e per le piccole sezioni trasversali. L'utensile di pelatura vibrato a ultrasuoni si muove avanti e indietro 20.000 volte al secondo. Questo movimento continuo della matrice di rasatura riduce la tensione di trazione ed evita la formazione di segni e increspature lungo la superficie della vergella.

Più la vibrazione ultrasonica spinge il bordo dell'utensile da taglio nel materiale, minore può essere la tensione della vergella. Questo porta a riduzioni significative della tensione, fino al 50% a seconda del materiale e delle dimensioni. In generale, la riduzione della tensione offre l'opportunità di aumentare la velocità della linea. Tuttavia, la velocità della vergella deve essere inferiore di almeno il 20% alla velocità di vibrazione dell'utensile.