Tecnología de trefilado
Función de un acero con alto contenido de carbono Máquina de trefilado
La reducción es sólo el titular. El trabajo real ocurre a través de cinco funciones vinculadas, y en el acero con alto contenido de carbono cada una tiene una tolerancia estrecha antes de que el alambre se rompa.
Una varilla de carbono de 5,5 mm de alto llega a la línea de dibujo con una fina estructura perlítica y una resistencia a la tracción de aproximadamente 1.000 MPa. Nueve troqueles más tarde salen como un cable de 1,6 mm a cerca de 1.900 MPa. No se añadió nada al acero; cada megapascale extra provino del trabajo en frío. La función de la máquina es aplicar ese trabajo en frío con la suficiente rapidez para que sea rentable y con la suficiente suavidad para que el cable sobreviva.
Esa es la respuesta corta. La respuesta práctica es una cadena de funciones: desenroscar la bobina con una tensión controlada, pasar el cable a través de matrices cada vez más pequeñas, alejar el calor de la matriz y el cabrestante, mantener cada cabrestante a la velocidad correcta para que el cable no se estire ni se afloje, y colocar el cable terminado en un carrete o bobina sin dañarlo. Sáltate uno de esos y los demás dejarán de importar.
La reducción por pasada es el número que decide todo lo posterior: vida útil de la matriz, temperatura del cabrestante, tamaño del motor y el paquete que se puede construir al final de la línea.
La función central, expresada claramente
La función de una máquina trefiladora de alambre de acero con alto contenido de carbono es reducir el área de la sección transversal del alambre pasándolo a través de una serie de matrices, cada una ligeramente más pequeña que la anterior, mientras se controla la tensión, la velocidad y la temperatura en cada etapa.
Dos hechos físicos gobiernan todo el proceso. En primer lugar, el volumen de metal que pasa por cualquier punto por segundo se mantiene constante, de modo que a medida que el área disminuye, la velocidad de la línea debe aumentar: una reducción del área del 20 por ciento en un cabrestante significa que el cable sale de ese cabrestante aproximadamente un 25 por ciento más rápido de lo que entró. En segundo lugar, el trabajo en frío aumenta la resistencia a la tracción y reduce el alargamiento. Los grados con alto contenido de carbono se endurecen abruptamente, que es exactamente la razón por la que son buenos alambres para resortes y hebras, y exactamente la razón por la que la máquina no puede dar un gran mordisco a ningún troquel.
El mecanismo en sí es sencillo y, si primero desea conocer el tutorial mecánico, nuestras páginas de noticias cubren Cómo una máquina trefiladora convierte metal en bruto en alambre fino . Lo que importa comercialmente es que cada función posterior herede los errores cometidos anteriormente.
Pases de reducción: donde se gana el diámetro
Cada troquel hace un trabajo: afeitar una cantidad controlada de área sin generar un rasguño, una sección transversal ovalada o una grieta en la superficie. Para alambre con alto contenido de carbono, la reducción del área por pasada generalmente se sitúa entre el 12 y el 22 por ciento, con pasadas más pesadas en el extremo frontal y pasadas de acabado más ligeras en la parte posterior. El ángulo de aproximación de una matriz, la longitud del cojinete y la calidad del carburo determinan cómo fluye el metal a través de ella. Un rodamiento desgastado se manifiesta primero como una desviación del diámetro de unas pocas centésimas de milímetro y luego como una rotura.
Aquí es donde importa la arquitectura de la unidad. Las máquinas de línea recta que dan a cada cabrestante su propio motor, o que utilizan servoaccionamiento directo, mantienen la relación de velocidad entre cabrestantes adyacentes casi exactamente, por lo que el cable realmente se estira en lugar de arrastrarse. Las máquinas con un solo motor y deslizamiento mecánico pierden esa precisión a medida que se desgastan las correas y poleas, y el síntoma es un alargamiento inconsistente desde la cabeza del carrete hasta la cola.
Enfriamiento y lubricación: dónde se evitan las roturas
Casi todo el trabajo mecánico puesto en el embutición se convierte en calor, y aparece exactamente donde se produciría el daño: en el orificio del troquel y en la superficie del cabrestante. El alambre con alto contenido de carbono alcanza temperaturas en el troquel que descomponen los lubricantes comunes, incluso con una reducción modesta. Es por eso que la línea necesita soportes de matrices enfriados por agua, cabrestantes enfriados por agua y un jabón en polvo elegido por el punto de fusión y la resistencia de la película en lugar del precio por kilogramo.
Las fallas de lubricación rara vez son dramáticas. Parece una superficie ligeramente más opaca, luego una ligera rayadura y luego un dado sacado de tolerancia semanas antes. En cables con alto contenido de carbono, la transición de aceptable a roto puede ocurrir dentro de una sola bobina, por lo que vale la pena verificar el flujo de refrigerante y el consumo de jabón en cada turno y no cada mes.
La calidad del troquel es la otra mitad de la ecuación. El grado de carburo, el pulido del orificio y la concentricidad de la carcasa deciden qué tan uniformemente se distribuye la carga de estirado a lo largo del arco de contacto y, por lo tanto, cuánto tiempo sobrevive la matriz antes de que el diámetro se desvíe.
Recogida y enrollado: dónde se decide el paquete
Todo lo anterior se desperdicia si el cable llega al carrete con capas flojas, vueltas cruzadas o un ocho incorporado. El enrollador debe mantener una tensión ligera y constante en todo el paquete, seguir la velocidad de estiramiento a medida que se llena el carrete y detenerse sin tirar del cable. Al alambre con alto contenido de carbono le queda poco alargamiento para absorber un arranque, por lo que un bailarín o acumulador mal afinado generalmente le cuesta todo el carrete.
El formato de la máquina cambia la forma en que se hace esto. El enrollador de carretes se adapta al alambre que alimenta las líneas posteriores automáticamente, mientras que las bobinadoras invertidas y de flor de ciruelo producen bobinas para procesamiento y envío por lotes. En tamaños más finos, un enrollador de trompa de elefante proporciona un paquete más ajustado y uniforme con menos intervenciones manuales.
Alto carbono versus bajo carbono: lo que realmente cambia
La máquina se parece a una línea baja en carbono. La configuración y el equipo de soporte no.
| Parámetro | Bajo en carbono (0,08 a 0,25 por ciento C) | Alto contenido de carbono (0,60 a 1,00 por ciento C) |
|---|---|---|
| Varilla entrante típica | 5,5 a 8,0 mm | 5,5 a 6,5 mm |
| Reducción de área por pasada | 20 a 30 por ciento | 12 a 22 por ciento |
| Pases para llegar al tamaño final | 3 a 6 | 8 a 14 |
| Preparación previa | Generalmente nada más allá de la descalcificación. | Patentando la perlita fina |
| Demanda de refrigeración | moderado | Portamatriz y cabrestantes continuos refrigerados por agua |
| Cambio de resistencia a la tracción | Aumento modesto | Alrededor de 1.000 MPa a 1.800 o 2.200 MPa |
| Costo de un descanso | Parada breve, hilo reroscado | Carrete desechado o alambre cortado y soldado |
Puntos de especificación que vale la pena anotar
Cuando dos máquinas tienen el mismo número de troqueles y la misma velocidad máxima, las diferencias residen en los detalles. Solicite estos por escrito:
- Método de enfriamiento del cabrestante y si los porta matrices enfriados por agua son estándar o una opción
- Número de cabrestantes, accionamiento por motor individual o accionamiento servodirecto y precisión de la relación de velocidad garantizada entre ellos.
- Diámetro nominal de la varilla de entrada y programa de reducción según el cual se diseñó la máquina, no un máximo genérico
- Tipo de recogida, peso máximo del paquete y rango de tensión, porque un paquete de 500 kg y uno de 1.250 kg son proyectos diferentes
- Compatibilidad del pago con el peso de la bobina que realmente compra, incluso si se requiere un soporte de pago por tensión o un pago superior tipo volteado.
- Posición de repuestos en matrices, anillos de cabrestante y polvo lubricante, ya que una línea con alto contenido de carbono consume los tres más rápido que una línea con bajo contenido de carbono.
Compradores comparando trefiladoras de alambre en línea recta Debe pedir a cada proveedor que elabore un programa de reducción en función de su propia varilla entrante y diámetro terminado. Un cronograma creado para el producto de otra persona no es evidencia de nada.
Adónde va el cable después del trefilado
Las funciones anteriores las establece el producto, no el catálogo de la máquina. Los destinos comunes con altas emisiones de carbono incluyen:
- Alambre para resortes para suspensión, colchones y resortes industriales, generalmente elaborado con grados de carbono de 0,60 a 0,80 por ciento.
- Cordón de hormigón pretensado y alambre de PC, donde la resistencia a la tracción constante a lo largo de la longitud es más importante que los últimos 50 MPa
- Alambre de refuerzo para talón de neumáticos, mangueras y correas, estirado en tamaños finos con tolerancia de diámetro ajustada
- Cables y cuerdas, donde la condición de la superficie determina la vida a fatiga más que el grado de tracción.
- Cercas y alambre de uso general con alto contenido de carbono, donde las toneladas por turno superan el acabado de la superficie
Señales de advertencia en el taller
Una línea con alto contenido de carbono generalmente anuncia un problema antes de fallar. La deriva del diámetro sin cambios de velocidad apunta al desgaste del troquel. Un aumento de la temperatura del cabrestante a la salida normal apunta al circuito de refrigeración, no al acero. La dispersión del alargamiento entre la cabeza y la cola de un carrete apunta al control de la tensión. Leer correctamente estas tres señales es lo que separa una línea estable de una reactiva.
Nunca compense un troquel desgastado aumentando la tensión de recogida o la velocidad de la línea. Ambos aumentan la carga sobre el siguiente troquel y acortan su vida en una reacción en cadena que termina con una rotura en el momento menos conveniente.
Registre la reducción por pasada, los intervalos de cambio de matrices y las temperaturas del cabrestante en cada turno. En unas pocas semanas tendrá una línea de base que hará visibles las desviaciones horas antes de que se pierda un carrete.
La función, al final, no es una lista de características en una hoja de especificaciones. Una máquina trefiladora de alambre de acero con alto contenido de carbono se gana su lugar en la línea manteniendo estable un programa de reducción para miles de toneladas: alimentando con tensión uniforme, enfriando el troquel y el cabrestante, manteniendo cada cabrestante en sintonía y entregando un paquete que el siguiente proceso puede utilizar sin necesidad de retrabajo. Las máquinas que hacen esto son silenciosas, predecibles y fáciles de ignorar. Las máquinas que no lo hagan aparecerán en el informe de desechos mucho antes de que aparezcan en el informe de tiempo de inactividad.
