Desenho do fio - Wire drawing

Desenho de fio de prata puxando manualmente.
Desenhar um fio de prata mais grosso puxando com manivela.

A trefilagem é um processo de usinagem usado para reduzir a seção transversal de um fio puxando o fio através de uma única, ou série de, matriz (s) de trefilação . Existem muitas aplicações para trefilagem, incluindo fiação elétrica, cabos, componentes estruturais sob tensão, molas, clipes de papel, raios para rodas e instrumentos musicais de corda. Embora semelhante no processo, o estiramento é diferente da extrusão , porque ao trefilar o fio é puxado, em vez de empurrado, através da matriz. A trefilação é geralmente realizada em temperatura ambiente, portanto classificada como um processo de trabalho a frio , mas pode ser realizada em temperaturas elevadas para fios grandes para reduzir as forças.

Processar

Conceito de desenho de fio

O processo de trefilação é bastante simples em seu conceito. O arame é preparado encolhendo o início, martelando, lixando, enrolando ou estampado , de modo que caiba na matriz; o fio é então puxado através da matriz. À medida que o fio é puxado através da matriz, seu volume permanece o mesmo, portanto, à medida que o diâmetro diminui, o comprimento aumenta. Normalmente o arame exigirá mais de um sorteio, passando por matrizes sucessivamente menores, para atingir o tamanho desejado. A escala americana de bitola de fio é baseada nisso. Isso pode ser feito em pequena escala com uma placa de tração , ou em grande escala comercial usando máquinas automatizadas. O processo de trefilação altera as propriedades do material devido ao trabalho a frio.

A redução de área em fios pequenos é geralmente de 15–25% e em fios maiores é de 20–45%. A sequência exata da matriz para um determinado trabalho é uma função da redução da área, tamanho do fio de entrada e tamanho do fio de saída. Conforme a redução da área muda, o mesmo ocorre com a sequência da matriz.

Os fios muito finos geralmente são puxados em feixes. Em feixe, os fios são separados por um metal com propriedades semelhantes, mas com menor resistência química para que possa ser removido após a trefilagem. Se a redução na área for maior que 50%, o processo pode exigir uma etapa intermediária de recozimento antes de ser redesenhado.

A trefilação comercial geralmente começa com uma bobina de fio laminado a quente de 9 mm (0,35 pol.) De diâmetro. A superfície é primeiro tratada para remover escamas. Ele é então alimentado em uma máquina de trefilação que pode ter um ou mais blocos em série.

As trefiladoras de fio de bloco único incluem meios para segurar as matrizes com precisão na posição e para puxar o fio de forma constante através dos orifícios. O projeto usual consiste em uma bancada ou mesa de ferro fundido com um suporte de pé para segurar a matriz e um tambor vertical que gira e, enrolando o fio em sua superfície, o puxa através da matriz, a bobina de fio sendo armazenada em outra tambor ou "veloz" que fica atrás da matriz e desenrola o fio tão rápido quanto necessário. O tambor de fio ou "bloco" é fornecido com meios para rapidamente acoplar ou desacoplar ao seu eixo vertical, de modo que o movimento do fio possa ser interrompido ou iniciado instantaneamente. O bloco também é cônico, de modo que a bobina de fio pode ser facilmente deslizada para cima ao terminar. Antes que o fio possa ser preso ao bloco, um comprimento suficiente dele deve ser puxado através da matriz; isso é realizado por um par de pinças de preensão na extremidade de uma corrente que é enrolada em torno de um tambor giratório, puxando o fio até que o suficiente possa ser enrolado duas ou três vezes no bloco, onde a extremidade é presa por uma pequena braçadeira de parafuso ou vice. Quando o fio está no bloco, ele é colocado em movimento e o fio é puxado continuamente através da matriz; é muito importante que o bloco gire uniformemente e que funcione corretamente e puxe o fio a uma velocidade constante, caso contrário, ocorrerá um "arrebatamento" que enfraquecerá ou mesmo quebrará o fio. As velocidades em que o fio é trefilado variam muito, de acordo com o material e a quantidade de redução.

As máquinas com blocos contínuos diferem das máquinas de bloco único por terem uma série de matrizes através das quais o fio é tracionado de maneira contínua. Devido ao alongamento e deslizamentos, a velocidade do fio muda após cada redesenho sucessivo. Este aumento de velocidade é acomodado por ter uma velocidade de rotação diferente para cada bloco. Uma dessas máquinas pode conter de 3 a 12 matrizes. A operação de enfiar o fio por todas as matrizes e ao redor dos blocos é denominada "amarrar". Os arranjos para lubrificação incluem uma bomba que inunda as matrizes e, em muitos casos, também as porções inferiores dos blocos funcionam com lubrificante.

Freqüentemente, recozimentos intermediários são necessários para contrabalançar os efeitos do trabalho a frio e para permitir trefilação adicional. Um recozimento final também pode ser usado no produto acabado para maximizar a ductilidade e a condutividade elétrica .

Um exemplo de produto produzido em uma trefiladeira contínua é o fio telefônico. É extraído 20 a 30 vezes do estoque de barras laminadas a quente.

Enquanto as seções transversais redondas dominam a maioria dos processos de desenho, as seções transversais não circulares são desenhadas. Eles geralmente são desenhados quando a seção transversal é pequena e as quantidades são muito baixas para justificar a laminação . Nestes processos, um bloco ou máquina com cabeça de turco são usados.

Lubrificação

A lubrificação no processo de estampagem é essencial para manter um bom acabamento superficial e longa vida útil da matriz. A seguir estão os diferentes métodos de lubrificação:

  • Trefilação a úmido: as matrizes e o fio ou haste estão completamente imersos em lubrificantes
  • Trefilagem a seco: o fio ou haste passa por um recipiente de lubrificante que reveste a superfície do fio ou haste
  • Revestimento de metal: o fio ou haste é revestido com um metal macio que atua como um lubrificante sólido
  • Vibração ultrassônica: as matrizes e mandris são vibrados, o que ajuda a reduzir as forças e permite maiores reduções por passagem
  • Desenho de matriz de rolo (também conhecido como desenho de rolo ): matrizes de rolo são usadas em vez de matrizes fixas para converter o atrito de cisalhamento em atrito de rolamento com redução dramática nas forças de trefilação, conforme relatado por Lambiase. Quando as matrizes de rolos são adotadas, os estágios de estiramento são compostos por 2-4 rolos livres e o arame é puxado dentro da folga dos rolos. Este tipo de solução pode ser facilmente adotado também para a produção de fios trefilados planos ou perfilados.

Vários lubrificantes, como óleo , são empregados. Outro método de lubrificação é imergir o fio em uma solução de sulfato de cobre (II) , de forma que uma película de cobre seja depositada formando uma espécie de lubrificante. Em algumas classes de arame o cobre é deixado após a trefilagem final para servir como um preventivo de ferrugem ou para permitir uma soldagem fácil . O melhor exemplo de arame revestido de cobre é o arame MIG usado na soldagem.

Propriedades mecânicas

O efeito de aumento de resistência da trefilagem pode ser substancial. As maiores resistências disponíveis em qualquer aço foram registradas em arame inoxidável austenítico trefilado a frio de pequeno diâmetro.

Desenho morre

Diagrama de uma matriz de trefilação de metal duro

As matrizes de estiramento são normalmente feitas de aço ferramenta , carboneto de tungstênio ou diamante , sendo o carboneto de tungstênio e o diamante manufaturado os mais comuns. Para trefilar fios muito finos, é usada uma matriz de diamante de cristal único. Para trefilagem a quente, matrizes de aço fundido são usadas. Para trefilagem de aço, uma matriz de carboneto de tungstênio é usada. As matrizes são colocadas em um invólucro de aço, que protege a matriz e permite trocas fáceis. Os ângulos da matriz geralmente variam de 6–15 ° e cada matriz tem pelo menos 2 ângulos diferentes: o ângulo de entrada e o ângulo de abordagem.

Veja também

Notas

Referências

  • Budinski, Kenneth G. (1996). Materiais de Engenharia: Propriedades e Seleção (5ª ed.). Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, Inc. ISBN 978-0-13-367715-7.
  • Degarmo, E. Paul; Black, J T .; Kohser, Ronald A. (2003). Materiais e Processos na Manufatura (9ª ed.). Wiley. ISBN 978-0-471-65653-1..
  • Kalpakjian, Serope; Schmid, Steven R. (2006). Engenharia de Manufatura e Tecnologia (5ª ed.). Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall. p. 429. ISBN 978-0-13-148965-3.