線材の超音波援用引抜きピーリング（UADP）

線材の引抜きピーリングは、材料の外周部を削り取ることで表面品質を大幅に向上させます。旋削ピーリング、サンドブラスト、研削に代わる方法として広く知られています。超音波援用引抜きピーリングでは、ピーリング工具を高周波で振動させます。ピーリング工具の長手方向の高速運動により、引抜き力が低減し、材料の表面品質が向上します。

引抜きピーリングとは？

引抜きピーリング工程の主な目的は、表面粗さが非常に小さい優れた表面品質を実現することです。引抜きピーリング後の線材は、材料組織がより均一になり、材料純度も高まります。引抜きピーリングは、鋼や鉄などの鉄系金属から、酸化、びびり痕、ロールによる傷、スケール痕、二重肌、重なり、介在物、表層の脱炭層などの表面欠陥を除去します。引抜きピーリングの代表的な用途は、鉄系線材のスケールや表面のさびの除去です。銅などの非鉄金属では、圧延や引抜き後に硬化した表面層を除去するため、引抜きピーリングが必要になる場合があります。引抜きピーリング工程では、一度の工程で線材表面から0.01mm–0.25mmの材料を除去できます。引抜きピーリングは、シェービング、スカルピング、バックダイシェービングとも呼ばれます。

引抜きピーリングと旋削ピーリングの比較

直径25mm未満の線材、形材、管では、引抜きピーリングは旋削ピーリングに比べて大きな利点があります。線材の旋削ピーリングは生産速度を制限し、細い線材では表面が波状やらせん状になる場合があります。引抜きピーリングの切削工具は、送り方向と平行に材料を削り取ります。これにより、線材の長手方向に沿った表面形状が優れたものとなり、引抜きピーリング工具の耐久性も高まります。一般に、引抜きピーリング工具の費用は、旋削ピーリングシステムよりも低くなります。

超音波援用引抜きピーリング（UADP）の利点は？

線材の引抜きピーリングには、摩擦に打ち勝ち、材料を切削するための動力が必要です。従来の引抜きピーリング装置では、この動力は回転するキャプスタンのみから供給されます。線材に作用する引張力は、ライン速度、線材直径、ピーリング層の厚さが増すにつれて大きくなります。直径が小さいほど断面積に対する周長の比率が高くなるため、特に細い線材では、引張強さと降伏強さが重要な要因となります。これにより、引抜きピーリングのライン速度が制限されるか、破断の危険性が高いために従来の引抜きピーリングが不可能になります。
超音波援用引抜きピーリングでは、鋭利な刃先を持つ切削工具を長手方向に高周波で振動させます。一般的な振動周波数は20kHzで、ピーリング刃先の変位は最大100マイクロメートル（pk-pk）に達します。線材速度に対するピーリング工具の振動速度の比率が高いほど、線材に作用する引張力を小さくできる可能性があります。そのため、超音波駆動の引抜きピーリングでは、任意の所定の引張強さの限界値に対して、引抜きピーリングのライン速度を高めたり、一度のピーリング工程でより多くの材料を除去したりできます。引張力の低減により、超音波駆動の引抜きピーリングは、直径の小さい材料や管などの中空材に最も適しています。
線材では、キャプスタン駆動の始動時と停止時に、びびり痕や「fractions」が生じやすくなります。これは、軟らかい材料や非常に弾性の高い材料、断面積の小さい材料で、より大きな問題となります。超音波で振動するピーリング工具は、毎秒20,000回往復運動します。シェービングダイスのこの連続運動により、引張応力が低減し、線材表面に沿ったびびり痕や波状の凹凸が防止されます。

超音波振動によって切削工具の刃先が材料に押し込まれる度合いが大きいほど、線材の張力を小さくできる可能性があります。これにより、材料と寸法に応じて、張力を最大50%まで大幅に低減できます。一般に、張力の低減によってライン速度を高める余地が生まれます。ただし、線材速度は工具の振動速度より少なくとも20%低くする必要があります。