Eliminando a trepidação na trefilação de tubos a frio na fabricação de metais

Fabricantes de metal não devem esperar para ouvir conversas em operações de trefilação a frio. A detecção eletrônica pode salvar uma loja de todos os tipos de problemas antes de começar.

As operações de trefilação de tubos podem se beneficiar muito com a prevenção de vibração e mitigação do erro humano em detectá-la.

Em vez de esperar que a vibração aumente e danifique potencialmente suas peças de trabalho e ferramentas, é melhor detectar a vibração em seus estágios iniciais e reduzir a velocidade de desenho imediatamente.

Exatamente o que é tagarelice, porém, e como você pode evitá-la?

Ao longo dos anos, a trefilação a frio tornou-se um processo padrão para criar diâmetros de tubo e espessuras de parede precisos. Tubos com diâmetros maiores do que o tamanho alvo são desenhados através de uma matriz cônica para reduzir seu DE e ID. Além de fornecer resultados geométricos precisos, a conformação a frio aumenta importantes propriedades do material, como resistência ao escoamento, resistência à tração e dureza.

Para controlar melhor a qualidade do ID, um mandril fixo ou flutuante geralmente é posicionado dentro do tubo, onde a matriz cônica deforma o metal (consulte a Figura 1). Um agente de desenho é usado para facilitar o desenho suave e melhorar a qualidade da superfície.

Freqüentemente, quando o mandril é puxado para dentro da matriz, a haste fixa o puxa de volta antes de ser empurrado de volta pelo rebote. Esse movimento do mandril leva a vibrações fortes e audíveis da máquina, às vezes por vários segundos - a infame trepidação.

Este efeito deixa marcas de anel indesejáveis ​​e periódicas (marcas de trepidação) nas superfícies interna e externa do tubo. Os tubos com marcas de trepidação não atendem às especificações geométricas e a seção afetada deve ser cortada ou o tubo é totalmente descartado. Nos dias quentes de verão, devido às mudanças na viscosidade do agente de trefilação, pode ocorrer trepidação várias vezes por hora, levando a interrupções do processo, altas taxas de refugo e trabalho adicional para os operadores das máquinas.

A trepidação não apenas aumenta a quantidade de material descartado, mas também pode causar danos irreversíveis à matriz. Em alguns casos extremos, o mandril e o tubo se rompem e são soldados a frio à matriz pelas imensas forças de tração.

A extensão do dano do tubo depende da intensidade e duração da vibração, então esteja sempre pronto para diminuir a velocidade de desenho assim que você ouvir.

Sempre que ocorrer vibração, você precisará inspecionar o produto visualmente em busca de danos. É muito comum ter vários metros de material defeituoso mesmo depois de desacelerar a máquina. Pode ser tentador executar todo o processo em uma velocidade de desenho significativamente menor para evitar a trepidação, mas isso aumenta o tempo de produção, reduz a utilização da máquina e reduz potencialmente os resultados da empresa.

FIGURA 1. Esta é uma seção transversal de uma matriz de trefilação equipada com um mandril fixo. O tubo entra pela esquerda e sai pela direita com um diâmetro mais estreito.

Uma maneira de detectar a vibração antes que cause danos duradouros à tubulação é com um sistema de análise de vibração de alta velocidade. Ele analisa os dados de alta frequência em tempo real e traduz os resultados em uma recomendação de redução de velocidade para a máquina de desenho.

Nesse tipo de sistema de medição, os sensores piezoelétricos registram o som ultrassônico transmitido pelo corpo. Idealmente, um sensor deve ser montado próximo à fonte de sinal para uma melhor relação sinal-ruído e para que não precise ser movido em caso de alterações na configuração da máquina. Na prática, os sensores geralmente são colocados em um suporte de matriz acima do anel de trava.

PLCs analógicos ou digitais acionam o início e o fim da análise de dados. Durante o tempo de extração, a saída do sensor é amostrada a uma taxa de 400 a 800 kHz, dependendo da composição acústica do processo. Os dados são então transformados em um espectrograma (tempo x frequência x amplitude) para separar melhor o ruído dos sinais de vibração.

A vibração não ocorre instantaneamente. Em vez disso, sua intensidade geralmente aumenta de forma mensurável ao longo de várias centenas de milissegundos. No espectrograma, a vibração aparece inicialmente como ondas fracas de banda larga abrangendo uma ampla gama de frequências registradas, regularmente espaçadas ao longo do tempo (consulte a Figura 2). Freqüentemente, a intensidade da vibração aumenta rapidamente até se tornar audível e deixar marcas irreversíveis no tubo.