O processo de trefilação mudou muito pouco ao longo dos anos. Ele usa uma combinação de um troquel e/ou uma série de troquéis para trefilação de arame a um calibre selecionado. O fio trefilado está em muitas aplicações além do que nós normalmente pensamos como fio elétrico e cabos de TV. Por exemplo, molas de qualquer tipo são feitas de arame trefilado; assim como molas re-barras usadas para construção em todo o mundo. Grampos e grampos de papel são feitos de arame trefilado fino. Raios sobre rodas, escovas de arame, cabos de metal também são feitos de arame trefilado. Existem literalmente milhares de produtos acabados que dependem do arame trefilado. Para satisfazer esta necessidade sempre crescente, muitos milhões de milhas de arame são trefilados anualmente por empresas metalúrgicas. Por esta razão, a trefilagem, embora inalterada no processo por muitos anos, é um mercado extremamente sensível aos custos e competitivo. Por sua vez, as empresas que fabricam equipamentos de trefilagem e os equipamentos de processo ao redor da trefilagem estão muito sintonizados com qualquer vantagem de produtividade ou eficiência que possam obter. Uma dessas principais vantagens é a utilização de um inversor AC. Os inversores são muito mais eficientes, utilizam menos peças e permitem uma maior produtividade do que os desenhos tradicionais.

Um diagrama comum mostrado abaixo ilustra o processo de trefilação. Se forem utilizados vários moldes, eles são ligados em série até que a secção transversal requerida seja atingida. É de vital importância manter a continuidade e conhecer a tensão e a velocidade do fio enquanto este percorre a máquina. Isto assegura uma secção transversal consistente.

Ciência por detrás da trefilação

Metalurgia é o estudo dos processos metálicos e metalúrgicos. Há uma taxa definida de mudança das características do metal com base na tensão e força sobre uma gama de temperaturas quando o metal está sendo manipulado. A trefilagem é um processo de trabalho do metal utilizado para reduzir a secção transversal do fio, puxando-o através de uma série de matrizes. Este processo é um tipo de forjamento. A forja é a mudança plástica, ou permanente, de uma forma metálica. A forja pode ser realizada a temperaturas quentes, quentes ou frias. Como os metais têm características diferentes a temperaturas variáveis, é possível alterar as características do próprio metal à medida que a temperatura aumenta. Quando o arame é estirado, ele é estirado à temperatura ambiente. Nessa altura, está a ser “trabalhado a frio” forjado. Trabalho a frio um metal é um termo usado para deformar plasticamente à temperatura ambiente ambiente sem alterar as características do metal. Quando o arame é estirado, o metal não muda as características, apenas muda de forma.

O processo de trefilação

O processo em si é na verdade bastante simples. Para iniciar o processo de trefilação, um carretel de arame é colocado no início da máquina em um carretel. Para que possa ser alimentado através da máquina, a extremidade do fio deve ser cortada ou achatada. Ele é alimentado através da máquina e através de uma série de matrizes para alcançar a sua secção transversal final. A extremidade da máquina geralmente tem um carretel ou bobina, de modo que o produto acabado é uma bobina de arame na área da seção transversal desejada. O processo final também pode ser um empacotador de barril onde um barril é colocado e o arame enrolado é bobinado diretamente no barril usando uma mesa giratória.

É de vital importância que a temperatura da máquina não fique muito quente (causada principalmente pela energia libertada durante a deformação do metal) e que o fio tenha uma tensão e velocidade constantes à medida que se desloca através da série de matrizes. Historicamente, isto foi conseguido apenas por meios mecânicos. No entanto, acionamentos DC começaram a ser utilizados para operar os motores em determinados níveis, dependendo do metal e da seção transversal necessária. Com o aperfeiçoamento da tecnologia, foi adicionado software para aplicações de bobinadeiras que mantinham o material em movimento à velocidade e tensão adequadas para garantir um bom produto. Isto removeu parte da mecânica e transferiu-a para a tecnologia electrónica. Com a introdução de ac drives de alto desempenho/alta eficiência com processadores potentes para software, a dependência mecânica da maquinaria é grandemente diminuída.

Acionamentos e o Processo de Trefilação

Como discutido acima, inversores AC podem ser usados para uma ampla gama de funções em uma máquina de trefilação, pois são muito similares a um enrolador. Eixo de Linha Eletrônica, controles vetoriais e comunicação serial são usados em muitas dessas modernas máquinas.

Definição de Software de Eixo de Linha Eletrônico

Eixo de Linha Eletrônico Software permite que um ou mais motores acionados sejam sincronizados a um sinal de codificador mestre. O codificador mestre fornece uma referência de pulso para o seguidor que resulta no seguinte comando do seu motor para manter uma posição específica do eixo. O acionamento do seguidor monitora o retorno do pulso do codificador mestre e de seu próprio codificador. O seguidor irá então compensar quaisquer erros de posição ajustando a velocidade de saída do seu motor, resultando num alinhamento quase perfeito entre o mestre do sistema e o motor do seguidor. Não há acumulação de erros de posição, portanto o alinhamento será sempre mantido…

Em uma gaveta de fios, é usado um conversor principal e o resto são conversores de frequência. A definição do software diz mais adiante:

O seguidor também possui uma função de engrenagem eletrônica. Isto permite que a seguidora opere na proporção do mestre como se as duas fossem acopladas mecanicamente através de correias ou engrenagens. Este software inclui comunicações “Enhanced” Modbus. A característica de controle de registro permite que o acionamento do seguidor aceite uma marca de registro do produto em movimento e regule sua posição angular. Este é utilizado para aplicações especiais, tais como máquinas de embalagem, cortes voadores, etiqueta…

ELS software é ideal para uma gaveta de arame, uma vez que as suas características de bobinador requerem que o arame se mova a uma tensão e velocidade conhecidas e contínuas. Ele deve se ajustar continuamente para erro e rastreamento.

A introdução de accionamentos CA não só proporcionou um desempenho muito bom, como também deu ao utilizador a vantagem de não depender de peças mecânicas, que estão sujeitas a desgaste. Portanto, a manutenção preventiva e os rasgos de rotina são significativamente reduzidos.

Desafios da aplicação de trefilação incluem:

• Tempos rápidos de processo.
• Controle de torque e velocidade elevados.
• Acelerações rápidas para uma velocidade e desaceleração para velocidade zero novamente sem perder tensão.
• Várias gamas de velocidade e requisitos de torque, dependendo do material.
• O processo pode sofrer de muito pouco tempo de parada.
• Muitos problemas com o processo podem causar grandes quantidades de sucata e perda de receita.

Cortadores

Muitas empresas que fornecem equipamentos de trefilação também fornecem equipamentos periféricos. Após a trefilação do arame, há requisitos para cortar até um determinado comprimento. Um VFD com Eixo de Linha Eletrônica realiza esta função muito bem. Há um acionamento principal em malha fechada e um acionamento de seguidores após a roda de corte. O acionamento principal deve manter uma tensão e velocidade precisas em conjunto com o acionamento da placa de pressão.

Empacotadores de tambor

Um empacotador de tambor de arame é um conjunto que pode ser colocado diretamente fora da gaveta de arame – ou o arame enrolado pode ser levado para uma estação diferente. Na função de empacotamento do barril, um barril é colocado sobre uma mesa giratória. O arame é continuamente introduzido na parte inferior do barril e enrolado. Normalmente há dois motores em um empacotador de barril, um para colocar o arame e outro para girar a mesa de giro. Como este processo é muito mais lento e não depende da tensão, mas apenas moderadamente da velocidade, um pequeno acionamento de laço aberto é acoplado a um acionamento vetorial de laço fechado para a mesa giratória. Existe também uma versão desta montagem para a mesa giratória. Nesse caso, apenas um único ac drive é instalado.

Roladores e Bobinadores

Spoolers são frequentemente encontrados na extremidade das máquinas de trefilação. As bobinadeiras são máquinas separadas que enrolam fios e produtos finais de várias bitolas e resistências. A sua única finalidade é enrolar, ou bobinar o produto final para expedição. As máquinas enroladoras podem ser usadas para enrolar cabos muito grandes a altas velocidades e já atingiram os 1000hp. As bobinadeiras parecem ser mais pequenas e não ultrapassam os 50 cv. Embora desempenhem a mesma função, os bobinadores parecem ser menores que os enroladores, e são referidos como tal na indústria.

Requisitos de aplicação

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Funções de acionamento apropriadas para o processo de trefilação

As funções que podem ser aplicadas durante a operação de uma gaveta de fio, bobinador e bobinador são muito similares a um bobinador. A tabela abaixo mostra as características e benefícios da utilização de VFDs na aplicação do bobinador.

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