Descasque por tração de fio-máquina assistido por ultrassons (UADP)

O descasque por tração de fio-máquina melhora significativamente a qualidade da superfície através da remoção de material do perímetro exterior. É uma alternativa amplamente conhecida ao descasque rotativo, à decapagem por jato de areia ou à retificação. O descasque por tração assistido por ultrassons utiliza uma vibração de alta frequência da ferramenta de descasque. O movimento longitudinal de alta velocidade da ferramenta de descasque reduz as forças de tração e melhora a qualidade da superfície do material.

O que é o descasque por tração?

Uma qualidade superficial superior, com uma rugosidade superficial muito baixa, é o principal objetivo do processo de descasque por tração. Após o descasque por tração, o fio-máquina apresenta uma estrutura do material mais homogénea e uma maior pureza do material. O descasque por tração remove defeitos superficiais, como oxidação, marcas de vibração, sulcos de laminagem, marcas de carepa, películas duplas, sobreposições, inclusões e camadas periféricas descarbonizadas de metais ferrosos, como o aço ou materiais de ferro. Uma aplicação importante do descasque por tração é a remoção de carepa e ferrugem superficial de fio-máquina ferroso. Os metais não ferrosos, como o cobre, podem necessitar de descasque por tração para remover camadas superficiais endurecidas após a laminagem ou a trefilagem. O processo de descasque por tração pode remover entre 0,01mm e 0,25mm de material da superfície do fio-máquina numa única etapa. O descasque por tração também é conhecido como raspagem, descasque superficial ou raspagem com fieira posterior.

Descasque por tração vs. descasque rotativo

Para fio-máquina, perfis ou tubos com diâmetro inferior a 25mm, o descasque por tração apresenta grandes vantagens em relação ao descasque rotativo. O descasque rotativo de fio-máquina limita a velocidade de produção e pode originar superfícies com uma estrutura ondulada ou em espiral em fio-máquina de pequeno diâmetro. A ferramenta de corte do descasque por tração raspa paralelamente à direção de alimentação. Isto proporciona uma topografia superficial superior ao longo do fio-máquina e uma maior durabilidade da ferramenta de descasque por tração. Em geral, os custos das ferramentas de descasque por tração são inferiores aos dos sistemas de descasque rotativo.

Qual é a vantagem do descasque por tração assistido por ultrassons (UADP)?

O descasque por tração de fio-máquina requer potência para superar o atrito e cortar o material. Numa configuração convencional de descasque por tração, esta potência provém apenas do cabrestante rotativo. A força de tração sobre o fio-máquina aumenta com o aumento da velocidade da linha, do diâmetro do fio-máquina e da espessura da camada removida. A resistência à tração e a tensão de cedência são fatores críticos, em particular para fio-máquina de menor diâmetro, uma vez que a relação entre a circunferência e a secção transversal é maior para diâmetros menores. Isto limita a velocidade da linha de descasque por tração ou impossibilita o descasque por tração convencional devido ao elevado risco de fraturas.
O descasque por tração assistido por ultrassons utiliza uma vibração longitudinal de alta frequência da ferramenta de corte de aresta afiada. A frequência de vibração típica é de 20kHz e o deslocamento da aresta de descasque pode atingir 100 micrómetros (pk-pk). Quanto maior for a relação entre a velocidade de vibração da ferramenta de descasque e a velocidade do fio-máquina, menor poderá ser a força de tração sobre o fio. Por conseguinte, o descasque por tração acionado por ultrassons permite velocidades de linha de descasque por tração mais elevadas ou uma maior remoção de material numa única etapa de descasque, para qualquer limite de resistência à tração dado. A redução da força de tração torna o descasque por tração acionado por ultrassons a opção mais favorável para materiais de pequeno diâmetro e para elementos ocos, como tubos.
O fio-máquina é propenso a marcas de vibração e «frações» ao iniciar e parar o acionamento do cabrestante. Isto é mais problemático para materiais macios ou muito elásticos e para secções transversais pequenas. A ferramenta de descasque submetida a vibração ultrassónica move-se para a frente e para trás 20 000 vezes por segundo. Este movimento contínuo da fieira de raspagem reduz a tensão de tração e evita marcas de vibração e ondulações ao longo da superfície do fio-máquina.

Quanto mais a vibração ultrassónica empurrar a aresta da ferramenta de corte para o interior do material, menor poderá ser a tensão no fio-máquina. Isto permite reduções significativas da tensão de até 50%, dependendo do material e das dimensões. Em geral, a redução da tensão permite aumentar a velocidade da linha. Contudo, a velocidade do fio-máquina deve ser pelo menos 20% inferior à velocidade de vibração da ferramenta.