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A novel technique of drawing wire, i.e., dieless wire drawing, is described in which no conventional reduction dies are used. The wire is passed through a unit having stepped parallel bores filled with polymer melts, the smallest bore diameter being greater than the initial nominal wire diameter. The technique eliminates the need for a leader wire, prevents breakage during start-up, and eliminates the use of conventional reduction dies and, hence, the problem of die wear. An analysis has been developed for predicting the produced wire sizes for given drawing speeds, the pressure distribution within the unit and the drawing load during the drawing process. The performance of the drawing process is effected by means of the plasto-hydrodynamic action of the polymer melt within the unit. Heat is generated by mechanical dissipation during the drawing process. The effect of this upon the performance of the process is considered by coupling the energy equation into the analysis and allowing the polymer viscosity to be dependent on temperature. Agreement between the theory and experiment is found to be close. To further investigate the performance of the drawing process, an extensive experimental study has been undertaken, in which parameters such as drawing speeds, the temperature of the polymer and type of polymers are varied. Based on the theoretical and experimental results, a microcomputer-based control system for the dieless wire drawing process has been designed and built. A method with which the percentage reduction in area of the wire can be measured on line is proposed. Wires of desired qualities in terms of consistency in diameter over long lengths, or uniform change in area of the wire, are capable of being produced from the new system. A self-tuning controller for determinisic systems is proposed, which has the same structure as a conventional PID controller. The new self-tuning PID controller is based on a generalised self-tuning controller with pole assignment for deterministic systems. Simulation and experimental studies for several examples indicate that the new controller performs well and can be further improved to provide a fundamental method of tuning a PID controller.

Detta projekt har haft till syfte att få en ökad förståelse för materialet och dess egenskaper vid dragning. Det har utförts sex olika försök, vilka har genomförts med två olika ingångsvinklar, 12° och 18°, hos sten, liten nibs samt stor nibs. Försöken har genomförts i produktion där prover har tagits ut för att sedan ha analyserats i labb. Resultat från dragprov, hårdhetsprofil, martensithalts- samt smörjmedelsmängdsmätning har studerats och lett fram till slutsatser. Slutsatserna som dragits visar på att ytan på tråden dragen med ingångsvinkel 12° hade färre defekter än tråd som var dragen med 18°. Defekter som hittades på tråd dragen med stor nibs 18° bestod till stor del av tvärsprickor. Över lag såg resultaten liknande ut i samtliga tester för både 12° och 18°, dock var resultatet av tråd dragen med liten nibs 12° avvikande vid flera tester efter första draget. / This project has been designed to get a better understanding of the material and its properties in wire drawing. There have been six different experiments which were conducted with two different drawing angles of three different kinds of drawing dies; regular drawing die, smaller nib and bigger nib. The experiments have been through the beginning of the production where samples have been taken out and then be analyzed in the lab. Results from tensile tests, hardness profile, martensite- and lubrication quantity measurements has been studied and led to the conclusions. The conclusion shows that the surface of the wire drawn with the drawing angle 12° had fewer defects than the wire drawn with 18°. Defects that were found on the wire drawn with the bigger nib 18° consisted largely of transverse cracks. Generally the results were similar in all tests for both 12° and 18°, however, the results was diverge on several tests for the smaller nib 12° after the drawing die.

Este trabalho estuda o processo de trefilação combinada do aço SAE 1045, que consiste nas etapas de pré-endireitamento com múltiplos rolos, jateamento, trefilação, corte e endireitamento por rolos, tendo como produto final barras acabadas trefiladas. Este produto final é empregado na fabricação de hastes de amortecedores para indústria automotiva. O Objetivo do estudo é de entender como são geradas e como se comportam as principais heterogeneidades mecânicas do material processado e a influência dos parâmetros do processo e das características do material na formação e modificação dessas heterogeneidades, buscando como resultado parâmetros otimizados para o processo. Foram variados no processo três parâmetros e avaliadas a interação existente entre eles. Os parâmetros modificados foram ângulo da ferramenta de trefilação (fieira), o ângulo de endireitamento e polimento por rolos cruzados (PERC) e a colocação de revestimento de carbo-nitreto de titânio (TiCN) no núcleo da ferramenta de trefilação (fieira). Foi realizada caracterização do aço, como microestrutura, composição química e microdureza. As tensões residuais superficiais das amostras foram caracterizadas utilizando o método de difração de raios-X. Após avaliação das tensões residuais superficiais, foi analisada a variação das tensões com a profundidade através do método do furo cego (hole-drilling), A classificação das inclusões foi de acordo com o método microscópico A (“piores campos”) da norma ASTM E45-97, feita através da maior severidade encontrada analisando o material aleatoriamente através de varredura com microscópio em sua superfície. Os resultados obtidos permitiram conhecer a combinação de ângulo de fieira e de endireitamento por rolos cruzados (PERC) mais favoráveis para gerar níveis baixos de tensões residuais. Além do ângulo, foi possível verificar que a geometria das zonas da ferramenta de trefilação (fieira) influência os níveis de tensões residuais após a trefilação. O núcleo da fieira com revestimento em todos os ensaios realizados apresentou menores níveis de tensões residuais, mostrando ser uma condição importante para a otimização do processo principalmente para a redução das tensões trativas após a trefilação. / This paper studies the process of cold drawing combined SAE 1045 steel, which consists of the steps with multiple pre-straightening rolls, sandblasting, drawing, cutting and straightening by rollers, with the final product finished extruded bars. This final product is used in the manufacture of rods of shock absorbers for the automotive industry. The objective of the study is to understand how they are generated and how they behave the main mechanical heterogeneities of the processed material and the influence of process parameters and material characteristics of the formation and modification of these heterogeneities, seeking as a result the optimized parameters for the process. We varied three parameters in the process and evaluated the interaction between them. The parameters were modified angle of wire drawing tool (spinneret), the angle of straightening and polishing rolls (PERC) and the placement of coating titanium carbo-nitride (TiCN) in the core of the wire drawing tool (spinneret). We performed characterization of steel, such as microstructure, chemical composition and microhardness. The surface residual stresses of the samples were characterized using the method of X-ray diffraction. After evaluation of surface residual stresses, we analyzed the variation of stress with depth by the method of blind hole (hole-drilling), Classification of inclusions was according to the microscopic method ("worst fields") of ASTM E45 -97, made more severe by analyzing the material found randomly through scanning with microscope on its surface. The results obtained allow us to know the combination of angle stringer and straightening by rollers (PERC) more favorable to generate low levels of residual stresses. In addition to the angle, we found that the geometry of the areas of wire drawing tool (spinneret) influence the levels of residual stress after wire drawing. The core of the spinneret clad in all tests had lower levels of residual stress, proving to be an important condition for the optimization of the process mainly to the reduction of tensile stress after wire drawing.

Este trabalho estuda o processo de trefilação combinada do aço SAE 1045, que consiste nas etapas de pré-endireitamento com múltiplos rolos, jateamento, trefilação, corte e endireitamento por rolos, tendo como produto final barras acabadas trefiladas. Este produto final é empregado na fabricação de hastes de amortecedores para indústria automotiva. O Objetivo do estudo é de entender como são geradas e como se comportam as principais heterogeneidades mecânicas do material processado e a influência dos parâmetros do processo e das características do material na formação e modificação dessas heterogeneidades, buscando como resultado parâmetros otimizados para o processo. Foram variados no processo três parâmetros e avaliadas a interação existente entre eles. Os parâmetros modificados foram ângulo da ferramenta de trefilação (fieira), o ângulo de endireitamento e polimento por rolos cruzados (PERC) e a colocação de revestimento de carbo-nitreto de titânio (TiCN) no núcleo da ferramenta de trefilação (fieira). Foi realizada caracterização do aço, como microestrutura, composição química e microdureza. As tensões residuais superficiais das amostras foram caracterizadas utilizando o método de difração de raios-X. Após avaliação das tensões residuais superficiais, foi analisada a variação das tensões com a profundidade através do método do furo cego (hole-drilling), A classificação das inclusões foi de acordo com o método microscópico A (“piores campos”) da norma ASTM E45-97, feita através da maior severidade encontrada analisando o material aleatoriamente através de varredura com microscópio em sua superfície. Os resultados obtidos permitiram conhecer a combinação de ângulo de fieira e de endireitamento por rolos cruzados (PERC) mais favoráveis para gerar níveis baixos de tensões residuais. Além do ângulo, foi possível verificar que a geometria das zonas da ferramenta de trefilação (fieira) influência os níveis de tensões residuais após a trefilação. O núcleo da fieira com revestimento em todos os ensaios realizados apresentou menores níveis de tensões residuais, mostrando ser uma condição importante para a otimização do processo principalmente para a redução das tensões trativas após a trefilação. / This paper studies the process of cold drawing combined SAE 1045 steel, which consists of the steps with multiple pre-straightening rolls, sandblasting, drawing, cutting and straightening by rollers, with the final product finished extruded bars. This final product is used in the manufacture of rods of shock absorbers for the automotive industry. The objective of the study is to understand how they are generated and how they behave the main mechanical heterogeneities of the processed material and the influence of process parameters and material characteristics of the formation and modification of these heterogeneities, seeking as a result the optimized parameters for the process. We varied three parameters in the process and evaluated the interaction between them. The parameters were modified angle of wire drawing tool (spinneret), the angle of straightening and polishing rolls (PERC) and the placement of coating titanium carbo-nitride (TiCN) in the core of the wire drawing tool (spinneret). We performed characterization of steel, such as microstructure, chemical composition and microhardness. The surface residual stresses of the samples were characterized using the method of X-ray diffraction. After evaluation of surface residual stresses, we analyzed the variation of stress with depth by the method of blind hole (hole-drilling), Classification of inclusions was according to the microscopic method ("worst fields") of ASTM E45 -97, made more severe by analyzing the material found randomly through scanning with microscope on its surface. The results obtained allow us to know the combination of angle stringer and straightening by rollers (PERC) more favorable to generate low levels of residual stresses. In addition to the angle, we found that the geometry of the areas of wire drawing tool (spinneret) influence the levels of residual stress after wire drawing. The core of the spinneret clad in all tests had lower levels of residual stress, proving to be an important condition for the optimization of the process mainly to the reduction of tensile stress after wire drawing.

Na busca contínua de atender as exigências de um mercado cada vez mais competitivo, as empresas devem buscar diminuir todas as suas perdas em seus processos produtivos, reduzindo custos e ganhando margem em seus produtos. Este trabalho teve como objetivo investigar os fenômenos presentes na ocorrência de quebras dos produtos derivados do aço SAE 1057B trefilado e galvanizado utilizado em culturas aéreas. O estudo utilizou bibliografia documental, pesquisa de laboratório e uma amostra composta por trinta e seis relatórios de análises sobre o desempenho do produto intermediário trefilado, ou do produto final galvanizado. Os dados referem-se à eventos de falhas do produto em quaisquer etapas do processo produtivo e mesmo de aplicação em campo. Juntamente com ensaios efetuados especificamente para amparar as conclusões destes relatórios, efetuou-se pesquisa bibliográfica para dar suporte às conclusões. Identificaram-se similaridades entre estudos de alguns autores e análises amostrais de testes padronizados de tração e enrolamento sobre o próprio eixo de outubro 2010 a setembro de 2011. Os resultados mostraram que o fenômeno que induz a um elevado índice de quebra do arame Cultura Aérea é o envelhecimento que ocorre posteriormente à sua passagem por elevadas reduções percentuais de área no processo de trefilação, que encrua o material, e em função de elevadas temperaturas encontradas no processo de galvanização, tendo, ainda, suas consequências amplificadas por pontos de concentração de tensões. Algumas soluções para amenizar a ocorrência do envelhecimento foram propostas, como o aumento do número de passes, o que reduz o encruamento, e a substituição do material por outro menos suscetível ao fenômeno, como um com menor percentual de carbono. / In the ongoing pursuit to meet demands of an increasingly competitive market, companies have to reduce all their losses in the production process, therefore reducing costs and adding margin to their products. The main goal of this study was to investigate the phenomena present in the occurrence of ruptures of products originated from drawn and galvanized SAE 1057B steel, used in aerial cultivation. The study uses literature and laboratory research and a sample of thirty-six report concerning galvanized final and drawn intermediate product behavior. The data reference to product failure in any stage of the productive process or in field application. Along with testing a bibliographical research was made for conclusion support . Similarities were found between some authors studies and sample analysis of standardized tensile tests and winding over own axis tests from October 2010 to September 2011. The results shown that the primary phenomenon inducing wire failure in aerial cultivation wire is alignment of the hardening due to the high percentage area reductions in the drawing process that allows the development of the strain aging phenomenon after the hot dip galvanizing process witch has it´s effects enhanced by stress concentration points. Some solutions to mitigate the strain aging were proposed, like increasing the number of reduction passes for hardening reduction and the use of less susceptible material to the phenomena as a lower percentage carbon steel.

Este trabalho estuda o processo de trefilação combinada do aço SAE 1045, que consiste nas etapas de pré-endireitamento com múltiplos rolos, jateamento, trefilação, corte e endireitamento por rolos, tendo como produto final barras acabadas trefiladas. Este produto final é empregado na fabricação de hastes de amortecedores para indústria automotiva. O Objetivo do estudo é de entender como são geradas e como se comportam as principais heterogeneidades mecânicas do material processado e a influência dos parâmetros do processo e das características do material na formação e modificação dessas heterogeneidades, buscando como resultado parâmetros otimizados para o processo. Foram variados no processo três parâmetros e avaliadas a interação existente entre eles. Os parâmetros modificados foram ângulo da ferramenta de trefilação (fieira), o ângulo de endireitamento e polimento por rolos cruzados (PERC) e a colocação de revestimento de carbo-nitreto de titânio (TiCN) no núcleo da ferramenta de trefilação (fieira). Foi realizada caracterização do aço, como microestrutura, composição química e microdureza. As tensões residuais superficiais das amostras foram caracterizadas utilizando o método de difração de raios-X. Após avaliação das tensões residuais superficiais, foi analisada a variação das tensões com a profundidade através do método do furo cego (hole-drilling), A classificação das inclusões foi de acordo com o método microscópico A (“piores campos”) da norma ASTM E45-97, feita através da maior severidade encontrada analisando o material aleatoriamente através de varredura com microscópio em sua superfície. Os resultados obtidos permitiram conhecer a combinação de ângulo de fieira e de endireitamento por rolos cruzados (PERC) mais favoráveis para gerar níveis baixos de tensões residuais. Além do ângulo, foi possível verificar que a geometria das zonas da ferramenta de trefilação (fieira) influência os níveis de tensões residuais após a trefilação. O núcleo da fieira com revestimento em todos os ensaios realizados apresentou menores níveis de tensões residuais, mostrando ser uma condição importante para a otimização do processo principalmente para a redução das tensões trativas após a trefilação. / This paper studies the process of cold drawing combined SAE 1045 steel, which consists of the steps with multiple pre-straightening rolls, sandblasting, drawing, cutting and straightening by rollers, with the final product finished extruded bars. This final product is used in the manufacture of rods of shock absorbers for the automotive industry. The objective of the study is to understand how they are generated and how they behave the main mechanical heterogeneities of the processed material and the influence of process parameters and material characteristics of the formation and modification of these heterogeneities, seeking as a result the optimized parameters for the process. We varied three parameters in the process and evaluated the interaction between them. The parameters were modified angle of wire drawing tool (spinneret), the angle of straightening and polishing rolls (PERC) and the placement of coating titanium carbo-nitride (TiCN) in the core of the wire drawing tool (spinneret). We performed characterization of steel, such as microstructure, chemical composition and microhardness. The surface residual stresses of the samples were characterized using the method of X-ray diffraction. After evaluation of surface residual stresses, we analyzed the variation of stress with depth by the method of blind hole (hole-drilling), Classification of inclusions was according to the microscopic method ("worst fields") of ASTM E45 -97, made more severe by analyzing the material found randomly through scanning with microscope on its surface. The results obtained allow us to know the combination of angle stringer and straightening by rollers (PERC) more favorable to generate low levels of residual stresses. In addition to the angle, we found that the geometry of the areas of wire drawing tool (spinneret) influence the levels of residual stress after wire drawing. The core of the spinneret clad in all tests had lower levels of residual stress, proving to be an important condition for the optimization of the process mainly to the reduction of tensile stress after wire drawing.

Na busca contínua de atender as exigências de um mercado cada vez mais competitivo, as empresas devem buscar diminuir todas as suas perdas em seus processos produtivos, reduzindo custos e ganhando margem em seus produtos. Este trabalho teve como objetivo investigar os fenômenos presentes na ocorrência de quebras dos produtos derivados do aço SAE 1057B trefilado e galvanizado utilizado em culturas aéreas. O estudo utilizou bibliografia documental, pesquisa de laboratório e uma amostra composta por trinta e seis relatórios de análises sobre o desempenho do produto intermediário trefilado, ou do produto final galvanizado. Os dados referem-se à eventos de falhas do produto em quaisquer etapas do processo produtivo e mesmo de aplicação em campo. Juntamente com ensaios efetuados especificamente para amparar as conclusões destes relatórios, efetuou-se pesquisa bibliográfica para dar suporte às conclusões. Identificaram-se similaridades entre estudos de alguns autores e análises amostrais de testes padronizados de tração e enrolamento sobre o próprio eixo de outubro 2010 a setembro de 2011. Os resultados mostraram que o fenômeno que induz a um elevado índice de quebra do arame Cultura Aérea é o envelhecimento que ocorre posteriormente à sua passagem por elevadas reduções percentuais de área no processo de trefilação, que encrua o material, e em função de elevadas temperaturas encontradas no processo de galvanização, tendo, ainda, suas consequências amplificadas por pontos de concentração de tensões. Algumas soluções para amenizar a ocorrência do envelhecimento foram propostas, como o aumento do número de passes, o que reduz o encruamento, e a substituição do material por outro menos suscetível ao fenômeno, como um com menor percentual de carbono. / In the ongoing pursuit to meet demands of an increasingly competitive market, companies have to reduce all their losses in the production process, therefore reducing costs and adding margin to their products. The main goal of this study was to investigate the phenomena present in the occurrence of ruptures of products originated from drawn and galvanized SAE 1057B steel, used in aerial cultivation. The study uses literature and laboratory research and a sample of thirty-six report concerning galvanized final and drawn intermediate product behavior. The data reference to product failure in any stage of the productive process or in field application. Along with testing a bibliographical research was made for conclusion support . Similarities were found between some authors studies and sample analysis of standardized tensile tests and winding over own axis tests from October 2010 to September 2011. The results shown that the primary phenomenon inducing wire failure in aerial cultivation wire is alignment of the hardening due to the high percentage area reductions in the drawing process that allows the development of the strain aging phenomenon after the hot dip galvanizing process witch has it´s effects enhanced by stress concentration points. Some solutions to mitigate the strain aging were proposed, like increasing the number of reduction passes for hardening reduction and the use of less susceptible material to the phenomena as a lower percentage carbon steel.

Na busca contínua de atender as exigências de um mercado cada vez mais competitivo, as empresas devem buscar diminuir todas as suas perdas em seus processos produtivos, reduzindo custos e ganhando margem em seus produtos. Este trabalho teve como objetivo investigar os fenômenos presentes na ocorrência de quebras dos produtos derivados do aço SAE 1057B trefilado e galvanizado utilizado em culturas aéreas. O estudo utilizou bibliografia documental, pesquisa de laboratório e uma amostra composta por trinta e seis relatórios de análises sobre o desempenho do produto intermediário trefilado, ou do produto final galvanizado. Os dados referem-se à eventos de falhas do produto em quaisquer etapas do processo produtivo e mesmo de aplicação em campo. Juntamente com ensaios efetuados especificamente para amparar as conclusões destes relatórios, efetuou-se pesquisa bibliográfica para dar suporte às conclusões. Identificaram-se similaridades entre estudos de alguns autores e análises amostrais de testes padronizados de tração e enrolamento sobre o próprio eixo de outubro 2010 a setembro de 2011. Os resultados mostraram que o fenômeno que induz a um elevado índice de quebra do arame Cultura Aérea é o envelhecimento que ocorre posteriormente à sua passagem por elevadas reduções percentuais de área no processo de trefilação, que encrua o material, e em função de elevadas temperaturas encontradas no processo de galvanização, tendo, ainda, suas consequências amplificadas por pontos de concentração de tensões. Algumas soluções para amenizar a ocorrência do envelhecimento foram propostas, como o aumento do número de passes, o que reduz o encruamento, e a substituição do material por outro menos suscetível ao fenômeno, como um com menor percentual de carbono. / In the ongoing pursuit to meet demands of an increasingly competitive market, companies have to reduce all their losses in the production process, therefore reducing costs and adding margin to their products. The main goal of this study was to investigate the phenomena present in the occurrence of ruptures of products originated from drawn and galvanized SAE 1057B steel, used in aerial cultivation. The study uses literature and laboratory research and a sample of thirty-six report concerning galvanized final and drawn intermediate product behavior. The data reference to product failure in any stage of the productive process or in field application. Along with testing a bibliographical research was made for conclusion support . Similarities were found between some authors studies and sample analysis of standardized tensile tests and winding over own axis tests from October 2010 to September 2011. The results shown that the primary phenomenon inducing wire failure in aerial cultivation wire is alignment of the hardening due to the high percentage area reductions in the drawing process that allows the development of the strain aging phenomenon after the hot dip galvanizing process witch has it´s effects enhanced by stress concentration points. Some solutions to mitigate the strain aging were proposed, like increasing the number of reduction passes for hardening reduction and the use of less susceptible material to the phenomena as a lower percentage carbon steel.