Trefilagem de fio-máquina assistida por ultra-sons (UADP)
A decapagem de fio-máquina melhora significativamente a qualidade da superfície através da remoção de material do perímetro exterior do material. É uma alternativa amplamente conhecida à decapagem rotativa, ao jato de areia ou à retificação. O descasque assistido por ultra-sons utiliza uma vibração de alta frequência da ferramenta de descasque. O movimento longitudinal de alta velocidade da ferramenta de extração reduz as forças de extração e melhora a qualidade da superfície do material.
O que é o Draw-Peeling?
A qualidade superior da superfície, com uma rugosidade muito baixa, é o principal objetivo do processo de descasque por tração. Após o processo de estiragem, o fio-máquina tem uma estrutura de material mais homogénea e uma pureza de material mais elevada. O processo de estiragem remove defeitos de superfície, tais como oxidação, marcas de vibração, marcas de laminação, cicatrizes de escamas, peles duplas, sobreposições, inclusões e camadas marginais descarbonizadas de metais ferrosos como o aço ou materiais de ferro. Uma aplicação proeminente do draw-peeling é a remoção de incrustações e ferrugem superficial de fio-máquina ferroso. Os metais não ferrosos, como o cobre, podem exigir a remoção de camadas superficiais endurecidas após a laminagem ou a trefilagem. O processo de remoção de camadas pode remover entre 0,01 mm e 0,25 mm de material da superfície do fio-máquina numa única etapa. O processo de estiragem também é conhecido como shaving, scalping ou back-die shaving.
Descascamento por tração Vs. Peeling rotativo
Para fio-máquina, perfis ou tubos com menos de 25 mm de diâmetro, o decapagem por tração tem grandes vantagens em relação ao decapagem por rotação. O decapagem rotativa de fio-máquina limita a velocidade de produção e pode resultar em superfícies com estrutura ondulada ou espiralada em pequenos fios-máquina. A ferramenta de corte do draw-peeling corta paralelamente à direção de alimentação. Este facto conduz a uma topografia de superfície superior ao longo do fio-máquina e a uma maior durabilidade da ferramenta de corte por tração. Geralmente, os custos das ferramentas de decapagem são inferiores aos dos sistemas de decapagem rotativa.
Qual é a vantagem da remoção de pele assistida por ultra-sons (UADP)?
O estiramento de fio-máquina requer energia para vencer o atrito e cortar o material. Numa instalação convencional de descasque por tração, esta potência provém apenas do cabrestante rotativo. A força de tração no fio-máquina aumenta com a velocidade da linha, o diâmetro do fio e a espessura da camada de descasque. A resistência à tração e o limite de elasticidade são factores críticos, em particular para os fios-máquina mais pequenos, uma vez que a relação entre a circunferência e a secção transversal é mais elevada para diâmetros mais pequenos. Isto limita a velocidade da linha de descasque ou impossibilita um descasque convencional devido ao elevado risco de fracturas.
O descascamento assistido por ultra-sons utiliza uma vibração longitudinal de alta frequência da ferramenta de corte com arestas vivas. A frequência de vibração típica é de 20 kHz, a deslocação do bordo de descasque pode atingir 100 mícrones (pk-pk). Quanto maior for a relação entre a velocidade de vibração da ferramenta de descasque e a velocidade do fio-máquina, menor será a força de tração no fio. Por conseguinte, o descascamento por ultra-sons permite velocidades mais rápidas da linha de descasque ou uma maior remoção de material num único passo de descasque para um determinado limite de resistência à tração. A redução da força de tração torna o arrancamento por ultra-sons mais favorável para pequenos diâmetros de material e para fios ocos, como os tubos.
Os fios-máquina são propensos a marcas de vibração e fracções ao iniciar e parar o acionamento do cabrestante. Isto é mais problemático para materiais macios ou muito elásticos e secções transversais pequenas. A ferramenta de descasque com vibração ultra-sónica move-se para trás e para a frente 20.000 vezes por segundo. Este movimento contínuo da matriz de corte reduz a tensão de tração e evita marcas de vibração e ondulações ao longo da superfície do fio-máquina.
Quanto mais a vibração ultra-sónica empurrar a aresta da ferramenta de corte para dentro do material, menor será a tensão do fio-máquina. Isto leva a reduções de tensão significativas de até 50%, dependendo do material e das dimensões. Em geral, a redução da tensão abre a oportunidade de aumentar a velocidade da linha. No entanto, a velocidade do fio-máquina deve ser pelo menos 20% inferior à velocidade de vibração da ferramenta.
O que é necessário para a extração assistida por ultra-sons?
O UADP utiliza uma ferramenta normal de descascar/raspar. Um ressonador ultrassónico – também conhecido como sonotrodo – substitui o suporte de ferramentas convencional. Este sonotrodo é uma inovação especial da Hielscher Ultrasonics. Transmite eficazmente as vibrações longitudinais ultra-sónicas para a ferramenta de descasque. Para poupar espaço de instalação, o condutor de ultra-sons – também conhecido como transdutor – agita o sonotrodo a partir do topo. Uma configuração típica de UADP requer menos de 250 mm na direção longitudinal.
As vibrações ultra-sónicas são geradas pelos nossos dispositivos ultra-sónicos padrão, tais como: UIP1000hdT (1,0kW), UIP1500hdT (1,5kW), UIP2000hdT (2,0kW) ou UIP4000 (4,0kW). Estas unidades accionam vários processos em operações 24h/7d em todo o mundo. A potência real necessária depende da velocidade da linha, do material e das dimensões. Os dispositivos ultra-sónicos são intercambiáveis, caso a evolução da velocidade da linha torne necessária uma maior potência. Para aplicações de elevada potência, podemos acionar uma ferramenta de descasque com dois dispositivos ultra-sónicos em simultâneo (até 2 x 4kW).
É possível equipar facilmente qualquer máquina de extração de película existente com um sistema de ultra-sons. Muitos fabricantes de máquinas, tais como Kieselstein (Alemanha) estão bem familiarizados com a instalação ou o reequipamento utilizando o nosso sistema. Algumas das máquinas mais recentes têm espaço reservado para a adaptação do sistema ultrassónico.
Existem mais processos de fio-máquina
- Outras aplicações do processamento de fios assistido por ultra-sons incluem:
- Trefilagem assistida por ultra-sons de fios, tubos e perfis (UAD)
- Limpeza de gaveta assistida por ultra-sons (UADC)
- Limpeza por ultra-sons de fios, tubos e perfis
- Limpeza por ultra-sons de matrizes de fio e guias de extrusão
- Processamento ultrassónico de metais fundidos
Parâmetros de rugosidade da superfície: Ra, Rz, Rt
Ra é um parâmetro de rugosidade da superfície. É a média aritmética dos desvios do perfil em relação à linha média. É calculado como o resultado médio de vários comprimentos de amostragem consecutivos. Rz é um parâmetro de altura ISO de 10 pontos para a rugosidade da superfície. É medido ao longo de um comprimento de amostragem. É a diferença de altura média calculada entre os 5 picos mais altos e os 5 vales mais baixos dentro de um comprimento de amostragem. Rt é a altura máxima entre o pico e o vale ao longo do comprimento da amostra. É normalmente determinado como a média Rtm de cinco comprimentos de amostragem consecutivos.