Tecnologia de trefilação
Função de um aço de alto carbono Máquina de trefilação
A redução é apenas a manchete. O verdadeiro trabalho acontece em cinco funções interligadas e, em aço com alto teor de carbono, cada uma delas tem uma tolerância estreita antes que o fio se rompa.
Uma haste de carbono com 5,5 mm de altura atinge a linha de trefilação com uma fina estrutura perlítica e aproximadamente 1.000 MPa de resistência à tração. Nove mortes depois, ele sai como um fio de 1,6 mm a cerca de 1.900 MPa. Nada foi acrescentado ao aço; cada megapascal extra veio do trabalho a frio. A função da máquina é aplicar esse trabalho a frio com rapidez suficiente para ser lucrativo e com cuidado suficiente para que o fio sobreviva.
Essa é a resposta curta. A resposta prática é uma cadeia de funções: desembolsar a bobina com tensão reversa controlada, puxar o fio através de matrizes progressivamente menores, afastar o calor da matriz e do cabrestante, manter cada cabrestante na velocidade correta para que o fio não fique esticado nem frouxo e coloque o fio acabado em um carretel ou bobina sem danificá-lo. Pule um deles e os outros deixarão de ter importância.
A redução por passagem é o número que decide tudo a jusante: vida útil da matriz, temperatura do cabrestante, dimensionamento do motor e o pacote que você pode construir no final da linha.
A função central, declarada claramente
A função de uma trefiladeira de fio de aço de alto carbono é reduzir a área da seção transversal do fio, puxando-o através de uma série de matrizes, cada uma ligeiramente menor que a anterior, enquanto controla a tensão, a velocidade e a temperatura em cada estágio.
Dois fatos físicos governam todo o processo. Primeiro, o volume de metal que passa por qualquer ponto por segundo permanece constante, portanto, à medida que a área diminui, a velocidade da linha deve aumentar: uma redução de 20% na área em um cabrestante significa que o fio sai desse cabrestante cerca de 25% mais rápido do que entrou. Segundo, o trabalho a frio aumenta a resistência à tração e diminui o alongamento. Graus de alto carbono endurecem acentuadamente, e é exatamente por isso que eles produzem bons fios para molas e fios, e exatamente por que a máquina não consegue dar uma grande mordida em nenhuma única matriz.
O mecanismo em si é simples e, se você quiser primeiro o passo a passo mecânico, nossas páginas de notícias cobrem como uma máquina de trefilação transforma metal bruto em fio fino . O que importa comercialmente é que cada função posterior herda os erros cometidos anteriormente.
Passes de redução: onde o diâmetro é conquistado
Cada matriz faz uma função: raspar uma quantidade controlada de área sem gerar um arranhão, uma seção transversal oval ou uma rachadura na superfície. Para fios com alto teor de carbono, a redução da área por passe normalmente fica entre 12 e 22 por cento, com passes mais pesados na extremidade frontal e passes de acabamento mais leves na parte traseira. O ângulo de abordagem de uma matriz, o comprimento do rolamento e a qualidade do metal duro determinam como o metal flui através dela. Um rolamento desgastado aparece primeiro como um desvio de diâmetro de alguns centésimos de milímetro e depois como uma ruptura.
É aqui que a arquitetura da unidade é importante. Máquinas em linha reta que dão a cada cabrestante seu próprio motor, ou que usam servo acionamento direto, mantêm a relação de velocidade entre cabrestantes adjacentes quase exatamente, de modo que o fio é genuinamente puxado em vez de arrastado. Máquinas com um único motor e deslizamento mecânico perdem essa precisão à medida que as correias e polias se desgastam, e o sintoma é o alongamento inconsistente da cabeça do carretel até a cauda.
Resfriamento e lubrificação: onde a quebra é evitada
Quase todo o trabalho mecânico aplicado na trefilação é convertido em calor, e aparece exatamente onde o dano ocorreria: no furo da matriz e na superfície do cabrestante. O fio com alto teor de carbono atinge temperaturas de matriz que decompõem os lubrificantes comuns, mesmo com uma redução modesta. É por isso que a linha precisa de porta-matrizes resfriados a água, cabrestantes resfriados a água e um sabão em pó escolhido pelo ponto de fusão e pela resistência do filme, e não pelo preço por quilograma.
A falha de lubrificação raramente é dramática. Parece uma superfície um pouco mais opaca, depois com marcas leves e, em seguida, um dado retirado da tolerância semanas antes. Em fios com alto teor de carbono, a transição de aceitável para quebrado pode acontecer dentro de uma única bobina, e é por isso que vale a pena verificar o fluxo do líquido refrigerante e o consumo de sabão a cada turno, e não a cada mês.
A qualidade da matriz é a outra metade da equação. A classe do metal duro, o polimento do furo e a concentricidade do revestimento decidem quão uniformemente a carga de trefilação se espalha pelo arco de contato e, portanto, quanto tempo a matriz sobrevive antes que o diâmetro se desvie.
Take-Up e Spooling: Onde o pacote é decidido
Tudo o que está a montante é desperdiçado se o fio chegar ao carretel com camadas soltas, enrolamentos cruzados ou um oito embutido. O recolhimento deve manter uma tensão leve e constante em toda a embalagem, seguir a velocidade de estiramento conforme o carretel enche e parar sem puxar o fio. O fio de alto carbono tem pouco alongamento para absorver um fragmento, então um dançarino ou acumulador mal afinado geralmente custa o carretel inteiro.
O formato da máquina muda a forma como isso é feito. O enrolador de carretel adapta-se ao fio que alimenta automaticamente as linhas a jusante, enquanto as bobinadeiras invertidas e em flor de ameixa produzem bobinas para processamento em lote e envio. Em tamanhos mais finos, um enrolador de tromba de elefante proporciona um pacote mais apertado e uniforme com menos intervenções manuais.
Alto carbono versus baixo carbono: o que realmente muda
A máquina se parece com uma linha de baixo carbono. As configurações e equipamentos de suporte não.
| Parâmetro | Baixo Carbono (0,08 a 0,25 por cento C) | Alto carbono (0,60 a 1,00 por cento C) |
|---|---|---|
| Haste de entrada típica | 5,5 a 8,0 mm | 5,5 a 6,5 mm |
| Redução de área por passagem | 20 a 30 por cento | 12 a 22 por cento |
| Passa para atingir o tamanho final | 3 a 6 | 8 a 14 |
| Preparação a montante | Geralmente nada além da descalcificação | Patenteamento para perlita fina |
| Demanda de resfriamento | Moderado | Porta-matrizes e cabrestantes contínuos resfriados a água |
| Mudança de resistência à tração | Aumento modesto | Cerca de 1.000 MPa a 1.800 ou 2.200 MPa |
| Custo de uma pausa | Parada curta, fio recauchutado | Carretel descartado ou fio cortado e soldado |
Pontos de especificação que valem a pena anotar
Quando duas máquinas citam a mesma contagem de matrizes e a mesma velocidade máxima, as diferenças estão nos detalhes. Peça por escrito:
- Método de resfriamento do cabrestante e se os porta-matrizes resfriados a água são padrão ou uma opção
- Número de cabrestantes, acionamento motorizado individual ou servoacionamento direto e precisão garantida da relação de velocidade entre eles
- Diâmetro nominal da haste de entrada e cronograma de redução em torno do qual a máquina foi projetada, não um máximo genérico
- Tipo de recolhimento, peso máximo da embalagem e faixa de tensão, pois uma embalagem de 500 kg e uma embalagem de 1.250 kg são projetos diferentes
- Compatibilidade do retorno com o peso da bobina que você realmente compra, incluindo se é necessário um suporte de retorno de tensão ou um retorno suspenso tipo flip
- Posicionamento de peças sobressalentes em matrizes, anéis de cabrestante e pó lubrificante, uma vez que uma linha de alto carbono consome todos os três mais rapidamente do que uma linha de baixo carbono
Compradores comparando máquinas de trefilaria em linha reta deve pedir a cada fornecedor que desenhe um cronograma de redução em relação à sua própria haste de entrada e diâmetro acabado. Um cronograma construído para o produto de outra pessoa não é prova de nada.
Para onde vai o fio após o desenho
As funções acima são definidas pelo produto e não pelo catálogo da máquina. Destinos comuns de alto carbono incluem:
- Arame de mola para suspensão, colchão e molas industriais, geralmente trefilado com graus de carbono de 0,60 a 0,80 por cento
- Cordão de concreto protendido e fio de PC, onde a resistência à tração consistente ao longo do comprimento é mais importante do que os últimos 50 MPa
- Talão do pneu, mangueira e fio de reforço da correia, trefilados em tamanhos finos com tolerância de diâmetro restrita
- Cabos e cabos, onde a condição da superfície determina mais a vida à fadiga do que o grau de tração
- Cercas e arame de uso geral com alto teor de carbono, onde as toneladas por turno superam o acabamento superficial
Sinais de alerta no chão de fábrica
Uma linha de alto carbono geralmente anuncia um problema antes de falhar. Desvio de diâmetro sem pontos de mudança de velocidade para desgaste da matriz. O aumento da temperatura do cabrestante na saída normal aponta para o circuito de resfriamento, não para o aço. A dispersão do alongamento entre a cabeça e a cauda de um carretel aponta para o controle da tensão. Ler esses três sinais corretamente é o que separa uma linha estável de uma reativa.
Nunca compense um molde desgastado aumentando a tensão de recolhimento ou a velocidade da linha. Ambos aumentam a carga no molde seguinte e encurtam a sua vida numa reacção em cadeia que termina com uma ruptura no momento menos conveniente.
Registre a redução por passagem, os intervalos de troca de matrizes e as temperaturas do cabrestante a cada turno. Dentro de algumas semanas você terá uma linha de base que tornará os desvios visíveis horas antes de um carretel ser perdido.
Função, no final das contas, não é uma lista de recursos em uma folha de especificações. Uma trefiladeira de aço com alto teor de carbono ganha seu lugar na linha mantendo um cronograma de redução constante para milhares de toneladas: alimentando com tensão uniforme, resfriando a matriz e o cabrestante, mantendo cada cabrestante em sincronia e entregando um pacote que o próximo processo pode usar sem retrabalho. As máquinas que fazem isso são silenciosas, previsíveis e fáceis de ignorar. As máquinas que não o fizerem aparecerão no relatório de sucata muito antes de aparecerem no relatório de tempo de inatividade.
