Łuszczenie walcówki przez przeciąganie wspomagane ultradźwiękami (UADP)

Łuszczenie walcówki przez przeciąganie znacznie poprawia jakość powierzchni poprzez usuwanie materiału z jej zewnętrznego obwodu. Jest to powszechnie znana alternatywa dla łuszczenia obrotowego, piaskowania lub szlifowania. Łuszczenie przez przeciąganie wspomagane ultradźwiękami wykorzystuje drgania narzędzia łuszczącego o wysokiej częstotliwości. Szybki ruch wzdłużny narzędzia łuszczącego zmniejsza siły ciągnienia i poprawia jakość powierzchni materiału.

Czym jest łuszczenie przez przeciąganie?

Głównym celem łuszczenia przez przeciąganie jest uzyskanie doskonałej jakości powierzchni o bardzo małej chropowatości. Po łuszczeniu przez przeciąganie walcówka ma bardziej jednorodną strukturę materiału i wyższą czystość materiału. Łuszczenie przez przeciąganie usuwa z metali żelaznych, takich jak stal lub materiały na bazie żelaza, wady powierzchniowe, takie jak utlenienie, ślady drgań, rysy po walcowaniu, ślady zgorzeliny, podwójne warstwy powierzchniowe, zakładki, wtrącenia i odwęglone warstwy przypowierzchniowe. Ważnym zastosowaniem łuszczenia przez przeciąganie jest usuwanie zgorzeliny i rdzy powierzchniowej z walcówki z metali żelaznych. W przypadku metali nieżelaznych, takich jak miedź, łuszczenie przez przeciąganie może być konieczne do usunięcia utwardzonych warstw powierzchniowych po walcowaniu lub ciągnieniu. Proces łuszczenia przez przeciąganie pozwala usunąć od 0,01mm do 0,25mm materiału z powierzchni walcówki w jednym etapie. Łuszczenie przez przeciąganie jest również znane jako struganie, zdzieranie lub struganie za pomocą matrycy umieszczonej z tyłu.

Łuszczenie przez przeciąganie a łuszczenie obrotowe

W przypadku walcówki, profili lub rur o średnicy mniejszej niż 25mm łuszczenie przez przeciąganie ma duże zalety w porównaniu z łuszczeniem obrotowym. Łuszczenie obrotowe walcówki ogranicza prędkość produkcji i może powodować powstawanie falistej lub spiralnej struktury powierzchni walcówki o małych średnicach. Narzędzie skrawające do łuszczenia przez przeciąganie usuwa materiał równolegle do kierunku posuwu. Zapewnia to lepszą topografię powierzchni wzdłuż walcówki oraz większą trwałość narzędzia do łuszczenia przez przeciąganie. Zasadniczo koszty narzędzi do łuszczenia przez przeciąganie są niższe niż koszty systemów łuszczenia obrotowego.

Jakie korzyści daje łuszczenie przez przeciąganie wspomagane ultradźwiękami (UADP)?

Łuszczenie walcówki przez przeciąganie wymaga mocy do pokonania tarcia i skrawania materiału. W konwencjonalnym układzie łuszczenia przez przeciąganie moc ta pochodzi wyłącznie z obracającego się bębna ciągnącego. Siła rozciągająca działająca na walcówkę rośnie wraz ze wzrostem prędkości linii, średnicy walcówki i grubości łuszczonej warstwy. Wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności są czynnikami krytycznymi, zwłaszcza w przypadku walcówki o mniejszych średnicach, ponieważ stosunek obwodu do pola przekroju jest większy przy mniejszych średnicach. Ogranicza to prędkość linii łuszczenia przez przeciąganie lub uniemożliwia konwencjonalne łuszczenie przez przeciąganie ze względu na wysokie ryzyko pęknięć.
Łuszczenie przez przeciąganie wspomagane ultradźwiękami wykorzystuje drgania wzdłużne narzędzia skrawającego o ostrej krawędzi i wysokiej częstotliwości. Typowa częstotliwość drgań wynosi 20kHz, a przemieszczenie krawędzi łuszczącej może wynosić do 100 mikrometrów (pk-pk). Im większy jest stosunek prędkości drgań narzędzia łuszczącego do prędkości walcówki, tym mniejsza może być siła rozciągająca działająca na drut. Dlatego łuszczenie przez przeciąganie napędzane ultradźwiękami umożliwia zwiększenie prędkości linii łuszczenia przez przeciąganie lub usunięcie większej ilości materiału w jednym etapie łuszczenia przy dowolnej zadanej wartości granicznej wytrzymałości na rozciąganie. Zmniejszenie siły rozciągającej sprawia, że łuszczenie przez przeciąganie napędzane ultradźwiękami jest najbardziej korzystne w przypadku materiałów o małych średnicach oraz wyrobów wydrążonych, takich jak rury.
Walcówka jest podatna na powstawanie śladów drgań i „frakcji” podczas uruchamiania i zatrzymywania napędu bębna ciągnącego. Jest to bardziej problematyczne w przypadku materiałów miękkich lub bardzo sprężystych oraz małych przekrojów. Narzędzie łuszczące wprawiane w drgania ultradźwiękowe porusza się tam i z powrotem 20 000 razy na sekundę. Ten ciągły ruch matrycy strugającej zmniejsza naprężenie rozciągające i zapobiega powstawaniu śladów drgań oraz pofalowania wzdłuż powierzchni walcówki.

Im silniej drgania ultradźwiękowe wciskają krawędź narzędzia skrawającego w materiał, tym mniejsze może być naprężenie rozciągające w walcówce. Prowadzi to do znacznego zmniejszenia naprężenia, nawet o 50%, w zależności od materiału i wymiarów. Zasadniczo zmniejszenie naprężenia stwarza możliwość zwiększenia prędkości linii. Jednak prędkość walcówki powinna być co najmniej o 20% mniejsza od prędkości drgań narzędzia.