Technologie de tréfilage
Fonction d'un acier à haute teneur en carbone Machine à tréfiler
La réduction n’est que le gros titre. Le véritable travail s'effectue à travers cinq fonctions liées, et sur l'acier à haute teneur en carbone, chacune a une tolérance étroite avant la rupture du fil.
Une tige à haute teneur en carbone de 5,5 mm atteint la ligne de tréfilage avec une fine structure perlitique et une résistance à la traction d'environ 1 000 MPa. Neuf morts plus tard, il sort sous forme de fil de 1,6 mm à près de 1 900 MPa. Rien n'a été ajouté à l'acier ; chaque mégapascal supplémentaire provenait du travail à froid. La fonction de la machine est d'appliquer ce travail à froid suffisamment rapidement pour être rentable et avec suffisamment de douceur pour que le fil y survive.
C'est la réponse courte. La réponse pratique est une chaîne de fonctions : dérouler la bobine avec une contre-tension contrôlée, tirer le fil à travers des matrices de plus en plus petites, évacuer la chaleur de la matrice et du cabestan, maintenir chaque cabestan à la bonne vitesse afin que le fil ne soit ni étiré ni détendu, et poser le fil fini sur une bobine ou une bobine sans l'endommager. Sautez-en un et les autres n’ont plus d’importance.
La réduction par passage est le nombre qui décide de tout en aval : la durée de vie de la filière, la température du cabestan, le dimensionnement du moteur et le package que vous pouvez construire en fin de ligne.
La fonction principale, énoncée clairement
La fonction d'une machine de tréfilage en acier à haute teneur en carbone est de réduire la section transversale du fil en le tirant à travers une série de matrices, chacune légèrement plus petite que la précédente, tout en contrôlant la tension, la vitesse et la température à chaque étape.
Deux faits physiques régissent l’ensemble du processus. Premièrement, le volume de métal passant en un point par seconde reste constant, de sorte que lorsque la surface diminue, la vitesse de la ligne doit augmenter : une réduction de 20 % de la surface d'un cabestan signifie que le fil quitte ce cabestan environ 25 % plus vite qu'il n'y est entré. Deuxièmement, le travail à froid augmente la résistance à la traction et diminue l'allongement. Les qualités à haute teneur en carbone durcissent fortement, ce qui explique exactement pourquoi elles fabriquent de bons fils à ressorts et à torons, et exactement pourquoi la machine ne peut pas prendre une grosse bouchée à une seule matrice.
Le mécanisme lui-même est simple, et si vous souhaitez d'abord découvrir la mécanique, nos pages d'actualités couvrent comment une machine à tréfiler transforme le métal brut en fil fin . Ce qui compte commercialement, c’est que chaque fonction en aval hérite des erreurs commises en amont.
Passes de réduction : là où le diamètre est gagné
Chaque matrice effectue une tâche : raser une zone contrôlée sans générer de rayure, de section ovale ou de fissure de surface. Pour les fils à haute teneur en carbone, la réduction de la surface par passe se situe généralement entre 12 et 22 %, avec des passes plus lourdes à l'avant et des passes de finition plus légères à l'arrière. L'angle d'approche d'une matrice, la longueur du roulement et la qualité du carbure déterminent la manière dont le métal la traverse. Un roulement usé se manifeste d'abord par une dérive de diamètre de quelques centièmes de millimètre, puis par une cassure.
C’est là que l’architecture du lecteur est importante. Les machines en ligne droite qui donnent à chaque cabestan son propre moteur, ou qui utilisent un entraînement direct par servo, maintiennent presque exactement le rapport de vitesse entre les cabestans adjacents, de sorte que le fil est véritablement tiré plutôt que traîné. Les machines équipées d'un seul moteur et d'un glissement mécanique perdent cette précision à mesure que les courroies et les poulies s'usent, et le symptôme est un allongement incohérent de la tête de la bobine à la queue.
Refroidissement et lubrification : là où la casse est évitée
Presque tout le travail mécanique nécessaire à l'emboutissage est converti en chaleur, et les dommages apparaissent exactement là où les dommages se produiraient : au niveau de l'alésage de la matrice et de la surface du cabestan. Le fil à haute teneur en carbone atteint des températures de matrice qui décomposent les lubrifiants ordinaires, même avec une légère réduction. C'est pourquoi la ligne nécessite des porte-filières refroidis à l'eau, des cabestans refroidis à l'eau et une poudre de savon choisie en fonction de son point de fusion et de la résistance du film plutôt que du prix au kilogramme.
L’échec de la lubrification est rarement dramatique. Cela ressemble à une surface légèrement plus terne, puis à de légères rayures, puis à un dé sorti des tolérances des semaines plus tôt. Sur un fil à haute teneur en carbone, la transition d'acceptable à cassé peut se produire à l'intérieur d'une seule bobine, c'est pourquoi le débit de liquide de refroidissement et la consommation de savon valent la peine d'être vérifiés à chaque équipe plutôt que chaque mois.
La qualité des matrices est l’autre moitié de l’équation. La qualité du carbure, le polissage de l'alésage et la concentricité du boîtier déterminent la manière dont la charge d'étirage se répartit uniformément sur l'arc de contact, et donc la durée pendant laquelle la matrice survit avant que le diamètre ne dérive.
Réception et mise en file d'attente : là où le package est décidé
Tout en amont est gaspillé si le fil arrive sur la bobine avec des couches lâches, des enroulements croisés ou un huit intégré. L'enroulement doit maintenir une tension légère et constante sur l'ensemble du paquet, suivre la vitesse d'étirage à mesure que la bobine se remplit et s'arrêter sans secouer le fil. Le fil à haute teneur en carbone a peu d'allongement pour absorber un arraché, donc un danseur ou un accumulateur mal réglé vous coûte généralement la bobine entière.
Le format de la machine change la façon dont cela se fait. L'enrouleur de bobine convient au fil qui alimente automatiquement les lignes en aval, tandis que les enrouleurs inversés et en fleurs de prunier produisent des bobines pour le traitement et l'expédition par lots. Sur les formats plus fins, un enrouleur en trompe d'éléphant donne un emballage plus serré et plus uniforme avec moins d'interventions manuelles.
Haute teneur en carbone ou faible teneur en carbone : ce qui change réellement
La machine ressemble à une ligne à faible teneur en carbone. Les paramètres et l’équipement de support ne le font pas.
| Paramètre | Faible teneur en carbone (0,08 à 0,25 pour cent C) | Haute teneur en carbone (0,60 à 1,00 pour cent C) |
|---|---|---|
| Tige entrante typique | 5,5 à 8,0 mm | 5,5 à 6,5 mm |
| Réduction de superficie par passage | 20 à 30 pour cent | 12 à 22 pour cent |
| Passe pour atteindre la taille finale | 3 à 6 | 8 à 14 |
| Préparation en amont | Généralement rien au-delà du détartrage | Brevet sur la perlite fine |
| Demande de refroidissement | Modéré | Porte-filières et cabestans continus refroidis à l'eau |
| Changement de résistance à la traction | Hausse modeste | Environ 1 000 MPa à 1 800 ou 2 200 MPa |
| Coût d'une pause | Court arrêt, fil refileté | Bobine mise au rebut ou fil coupé et soudé |
Points de spécification qui valent la peine d'être notés
Lorsque deux machines affichent le même nombre de matrices et la même vitesse de pointe, les différences résident dans les détails. Demandez-les par écrit :
- Méthode de refroidissement du cabestan et si les supports de filière refroidis par eau sont standard ou en option
- Nombre de cabestans, d'entraînement moteur individuel ou d'entraînement direct servo, et précision garantie du rapport de vitesse entre eux
- Diamètre nominal de la tige d'entrée et programme de réduction autour duquel la machine a été conçue, et non un maximum générique
- Type d'enroulement, poids maximum du colis et plage de tension, car un colis de 500 kg et un colis de 1 250 kg sont des projets différents
- Compatibilité du gain avec le poids de la bobine que vous achetez réellement, y compris si un support de gain de tension ou un gain aérien de type rabattable est requis
- Positionnement des pièces de rechange sur les filières, les cabestans et la poudre lubrifiante, puisqu'une ligne à haute teneur en carbone consomme les trois plus rapidement qu'une ligne à faible teneur en carbone
Acheteurs comparant machines à tréfiler en ligne droite devrait demander à chaque fournisseur d'établir un calendrier de réduction en fonction de sa propre tige entrante et de son diamètre fini. Un planning construit pour le produit de quelqu'un d'autre ne prouve rien.
Où va le fil après le tréfilage
Les fonctions ci-dessus sont définies par le produit et non par le catalogue de la machine. Les destinations courantes à forte teneur en carbone comprennent :
- Fil à ressort pour suspensions, matelas et ressorts industriels, généralement étiré à partir de qualités de carbone de 0,60 à 0,80 pour cent
- Torons en béton précontraint et fils PC, où la résistance à la traction constante sur toute la longueur compte plus que les derniers 50 MPa
- Fil de renfort pour talons de pneu, flexibles et ceintures, étiré à des tailles fines avec une tolérance de diamètre serrée
- Fils de câbles et de câbles, où l'état de la surface détermine la résistance à la fatigue plus que la qualité de traction
- Fil de clôture et fil à haute teneur en carbone à usage général, où le nombre de tonnes par équipe dépasse la finition de surface
Panneaux d'avertissement sur l'atelier
Une ligne à haute teneur en carbone annonce généralement un problème avant qu'elle ne tombe en panne. Dérive de diamètre sans points de changement de vitesse susceptibles d'entraîner une usure de la matrice. Une augmentation de la température du cabestan à puissance normale indique le circuit de refroidissement et non l'acier. La dispersion de l'allongement entre la tête et la queue d'une bobine indique un contrôle de la tension. La lecture correcte de ces trois signaux constitue l’essentiel de ce qui différencie une ligne stable d’une ligne réactive.
Ne compensez jamais une matrice usée en augmentant la tension de tension ou la vitesse de la ligne. Les deux augmentent la charge sur la matrice suivante et raccourcissent sa durée de vie dans une réaction en chaîne qui se termine par une pause au moment le moins opportun.
Enregistrez la réduction par passage, les intervalles de changement de matrice et les températures du cabestan à chaque quart de travail. En quelques semaines, vous disposerez d'une ligne de base qui rend les écarts visibles des heures avant qu'une bobine ne soit perdue.
En fin de compte, la fonction n’est pas une liste de fonctionnalités sur une fiche technique. Une machine de tréfilage en acier à haute teneur en carbone gagne sa place sur la ligne en maintenant un calendrier de réduction stable pour des milliers de tonnes : alimentation à tension uniforme, refroidissement de la filière et du cabestan, maintien de chaque cabestan au rythme et livraison d'un emballage que le processus suivant peut utiliser sans retouche. Les machines qui font cela sont silencieuses, prévisibles et faciles à ignorer. Les machines qui ne le font pas apparaîtront dans le rapport de mise au rebut bien avant d'apparaître dans le rapport de temps d'arrêt.
