Холодное или горячее волочение металла является разновидностью обработки металла давлением. Такими способами получают продаваемый в торговой сети сортамент проволоки круглого и фасонного сечения, прутки, трубы и другую продукцию из черных, цветных металлов и сплавов. Для этого используют волочильное оборудование, которое по кинематическому принципу позволяет получать продукцию необходимого диаметра способами одно- и многократного волочения. Арматура витого типа, проволока, металлические канаты, сетки и крепеж получаются из продукции, выполненной волочением, где задействованы волочильная машина или станок. Продукция, полученная методом волочения, используется в разных отраслях промышленности, сельского хозяйства и домашними умельцами.
Суть и назначение операции волочения
Сущность процесса волочения заключается в протягивании металлической заготовки большего диаметра через отверстие необходимой формы и получении изделия меньшего диаметра. Изготовленная продукция характеризуется качеством наружной поверхности, плотностью и точностью размеров поперечного сечения. Операции выполняют на специальных машинах, которые называются волочильными станами. Они повышают производительность труда: трудоемкость изготовления становится гораздо ниже, чем при выполнении таких изделий другими способами.
Волочильные станы выпускаются производителями с прямолинейным движением заготовки и с наматыванием на барабаны. В последнем случае они могут быть с одним или несколькими ведущими барабанами, что позволяет протягивать одну или одновременно несколько заготовок.
Привет студент
Волочением называют процесс деформации металла при протягивании его через отверстие, выходной размер которого меньше первоначального поперечного сечения обрабатываемой заготовки.
Посредством волочения изготовляют главным образом тонкие сорта проволоки диаметром до 0,065 мм, а также прутки и тонкостенные трубы точного размера. В некоторых случаях посредством волочения производят отделку профильного сортамента.
Прокаткой изготовляют проволоку диаметром не менее 5 мм; для изготовления более тонких сортов прибегают к волочению. Прокаткой тонкие сорта не изготовляют вследствие быстрого остывания металла.
Процесс волочения схематически представлен на фиг. 311, а.
На фиг. 311, б представлены три типа отверстий, которые могут быть сделаны в волочильной доске. Наилучшей является форма А; она дает возможность протягиваемому металлу постепенно уменьшать свое сечение, а также снижает до минимума возникающую при волочении силу трения.
Волочильные отверстия, называемые глазками, волоками, фильерами, могут быть сделаны или в самой волочильной доске, или в отдельных деталях, вставляемых в доску; в последнем случае доска может быть сделана из мягкой стали.
Если глазки делают в самых досках, в качестве материала для них применяется высокоуглеродистая сталь, хромистая или хромовольфрамовая, специальный хромистый чугун.
В качестве материала для вставных глазков применяют специальную сталь, твердые сплавы, алмаз, агат.
Коэфициент утонения. Отношение диаметра проволоки после пропускания через волочильное отверстие к диаметру ее до пропуска называется коэфициентом утонения
здесь d1 — диаметр проволоки после волочения;
d — диаметр проволоки до волочения;
К — коэфициент утонения.
Чем меньше величина К, тем при меньшем количестве пропусков через волочильные отверстия может быть получена проволока заданного диаметра из одного и того же исходного материала. Но коэфициент утонения не может быть уменьшаем произвольно, так как в случае перехода его величины за определенный минимум проволока разорвется.
Для определения минимальной величины коэфициента утонения нужно ясно представить себе характер деформаций, испытываемых металлом, проходящим через волочильное отверстие.
Часть проволоки, находящаяся в волочильном отверстии, подвергается сжатию со стороны конуса отверстия; это давление должно быть больше предела упругости материала проволоки; часть же проволоки, находящаяся между волочильной доской и тянущим механизмом, испытывает растяжения; величина растягивающего усилия не должна превосходить предел упругости материала проволоки.
Обозначим через d диаметр проволоки до прохождения через волочильное отверстие и d1 после прохождения через него (фиг. 312), z — напряжение, испытываемое проволокой в растягиваемой части, р — давление, испытываемое проволокой со стороны конуса, y— коэфидиент трения между материалами проволоки и волочильной доски; тогда получим следующее равенство:
Так как E ,Fd представляет собой боковую поверхность соприкасающейся с проволокой части конуса, то
При волочении проволоки из мягкой стали можно принять z = 20, р = 40 и y = 0,1; тогда при а = 15°
Для более жесткого материала величина К возрастает до 0,95.
Определение числа пропусков через волочильные отверстия.
Приняв величину К постоянной при волочении определенного сорта проволоки, можно, исходя из первоначального и конечного диаметров проволоки и величины K, определить число пропусков проволоки через волочильные отверстия для получения заданного конечного диаметра.
Обозначая диаметры глазков, через которые проволока будет последовательно пропускаться, буквами d1, d2…,dn, имеем
Усилие, потребное для волочения, возрастает с уменьшением коэфициента утонения. Чем больше изменяется сечение проволоки в процессе волочения, тем больше потребное для волочения усилие; оно может быть определено по формуле
здесь k — сопротивление материала деформации, принимаемое равным среднему арифметическому из прочности его до и после волочения (механические свойства материала после волочения несколько изменяются вследствие наклепа);
F1 — площадь сечения проволоки после волочения;
F0 — площадь сечения проволоки до волочения;
y — коэфициент трения;
а — угол волочильного глазка (см. фиг. 312).
Мощность, потребная для волочения
, может быть найдена из равенства
Волочильные станки.
Станки для волочения разделяются на станки с прямолинейным движением, или клещевые, и станки с наматыванием обрабатываемого материала, или блочные (барабанные).
Клещевые станки служат для волочения толстых коротких прутков или труб, блочные — для волочения тонкой проволоки произвольной длины.
Устройство клещевого волочильного станка представлено на фиг. 313, Движение роликовой цепи и связанных с ней клещей происходит по направлению, указанному стрелкой. Клещи захватывают заостренный пропущенный через волочильное отверстие конец прутка или трубы и проволакивают его через доску. Когда клещи доходят до крайнего правого положения, крючок, которым клещи зацепляются за цепь, соскакивает с цепи, и волочение прекращается. Если нужно получить пруток более длинный, чем станок, клещи перемещаются в левый конец станка, и пруток захватывается в новом месте.
Работа на таком станке идет медленно, с перерывами, поэтому клещевые станки при производстве проволоки не применяются, их применяют для волочения так называемого калиброванного железа и труб.
Устройство блочного стайка представлено на фиг. 314, а, б, в. Барабан 1, на который наматывается протягиваемая через волочильную доску 2 проволока, насажен на вертикальный вал 3, вращение которому передается через конические зубчатые колеса 4 и 5; рычаг 6 служит для подъема барабана.
К барабану прикреплена цепь с клещами, захватывающими заостренный пропущенный через волочильную доску конец проволоки. Перед волочильной доской помещается чашка со смазочным материалом, через который пропускают проволоку для облегчения протягивания.
При волочении проволоки большого диаметра ее пропускают через раствор серной кислоты и медного купороса в воде (2—15 кг серной кислоты, 1—4 кг медного купороса на 70 кг воды). Этим, с одной стороны, облегчается работа волочения, так как серная кислота несколько разъедает поверхность проволоки, а с другой, вследствие того что при этом медь заполняет получающиеся неровности, проволока получает красивую гладкую поверхность.
Существуют также станки, на которых проволока протягивается сразу через несколько отверстий. Такой способ волочения называется непрерывным.
На фиг, 315 представлено устройство непрерывного волочильного станка, имеющего восемь желобчатых блоков и столько же волочильных досок.
Проволока с катушки 1 проходит через глазок волочильной доски и наматывается на нижнюю ступеньку волочильного барабана; сделав вокруг ступеньки несколько оборотов, она переходит на следующую (левую), несколько большую ступень барабана, а с нее поступает в следующий меньшего размера глазок и т. д. Пройдя через последнее наименьшее волочильное отверстие, проволока поступает на приемный барабан 2. Диаметры отдельных барабанов согласованы со скоростями постепенно утоняющейся проволоки.
В процессе волочения проволока наклепывается и делается хрупкой; для восстановления мягкости ее подвергают отжигу.
В случае, если проволока приобретает чрезмерную хрупкость в процессе волочения, отжиг ее производят между последовательными припусками через волочильные отверстия.
Волочение труб можно производить: 1) на неподвижной оправке; 2) на оправке, движущейся вместе с трубой; 3) без оправки.
Волочение на неподвижной оправке схематически показано на фиг. 316, а; схема устройства станка для волочения труб на подвижной оправке представлена на фиг. 316, б; 1 — головка с коническим отверстием, в которое вставляются различного размера плашки 2 (размером плашек определяется размер внешнего диаметра приготовляемой трубы); в волочильной головке 3 закрепляется конец трубы, а в головке 4 — оправка 5. Головка оправки 6 укреплена на оправке 5. Перед началом работы оправку отодвигают влево, трубу с несколько обжатым концом продевают через волочильное отверстие и закрепляют в волочильной головке; после этого оправку вдвигают в трубу. Когда механизм станка будет приведен в движение, трубу проволакивают через волочильное отверстие, и она получает размеры, определяемые плашками и головкой оправки.
На фиг. 316, в представлена оправка, движущаяся вместе с трубой 1, и закрепление трубы на такой оправке 2. Для извлечения оправки из трубы после обжатия ее иногда применяют специальные устройства.
Волочение без оправки применяют при изготовлении небольших диаметров, предварительно обработанных на станках с оправкой. В этом случае предварительной протяжкой изготовляют трубы несколько большего диаметра, чем заданный, и с несколько меньшей толщиной стенок; пропуском через волочильные отверстия достигают уменьшения диаметра и увеличения толщины стенок трубы.
Волочение биметаллической проволоки не отличается от волочения обыкновенной.
Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ
Пароль на архив: privetstudent.com
Виды и методы волочения
Волочение выполняют на волочильном стане. Конструктивно устройство состоит из таких основных частей: волока (фильера), оправок разной конструкции, протяжного и вспомогательных устройств для автоматизации и механизации процесса. При этом волочильный стан прямолинейной конструкции различают по принципу действия главного двигателя непрерывного действия (траковые), гидравлические, цепные и канатные.
Процесс классифицируют по таким параметрам:
- по типу (мокрое, сухое);
- нагреву заготовки (холодное, горячее);
- количеству протягиваемых заготовок (1, 2, 4, 8);
- степени чистоты получаемого изделия (черновое, чистовое);
- подвижности волока (неподвижный, подвижный);
- количеству переходов (одно- и многократный);
- способу осуществления тяги (гидравлические, барабанные, цепные).
Разнообразие параметров породило огромное количество выпускаемых установок, различающихся техническими характеристиками, технологией выполнения работ и производительностью.
Волочение используют для изготовления труб диаметром 0,3÷500 мм с толщиной стен 0,05÷6 мм. При этом методы изготовления могут быть следующими:
- осадкой;
- профилировочным способом;
- гидродинамическим трением;
- на специальной оправке (закрепленной короткой, длинной подвижной, плавающей);
- на деформирующемся сердечнике;
- с раздачей заготовки трубной формы.
Метод, а следовательно, и оборудование к нему, выбирают в зависимости от требований, предъявляемых к готовому изделию и марки применяемой заготовки. Трубы изготавливают, применяя волочильный стан цепной и барабанной конструкции. В последнем случае волочение называют бухтовым.
Специальные станы для протяжки
Может проходить обработка металла волочением в несколько проходов. Картинка будет представлена для наглядного примера.
Что касается заготовок, то они, чаще всего, из цветного металла и стали. Начальное сечение может быть равно 0,01 мм. Оборудование отличается типом волока, который на нем установлен. Допустим, станы с алмазными волоками применяются только для наиболее тонких изделий. Твердосплавный волок используется для средних и толстых заготовок. Стальное оборудование применяется только для работы с самыми крупными изделиями.
Само по себе устройство станов также может достаточно сильно отличаться. Некоторые из них могут развивать скорость обработки до 50 метров в секунду. Другие могут быть снабжены более чем двумя десятками волоков сразу. Определенные конструкции позволяют работать как со скольжением, так и без него. Барабаны для бухтовой обработки могут быть горизонтальными или вертикальными, может присутствовать электрический привод индивидуального типа или же группового типа.
Основные этапы процесса
К конечному продукту, получаемому волочением, предъявляются определенные требования, которые указываются в технологических характеристиках. Заготовка проходит определенные этапы, которые влияют на конечный результат. Они следующие:
- отжиг заготовки для получения мелкозернистой структуры и повышения пластичных свойств;
- удаление с поверхности заготовки окалины;
- промывка заготовки после травления в растворе серной кислоты;
- нанесение специального слоя, состав которого зависит от материала заготовки;
- волочение на стане;
- устранение наклепа;
- доработка полученной продукции (обрезка на необходимую длину, отделка концов).
Как правило, они влияют на плотность, твердость, текучесть, электрическое сопротивление материала (увеличиваются), пластические, антикоррозионные свойства (уменьшаются). Такое проявление, называемое наклепом, устраняют с помощью термообработки – нормализацией, патентированием, отпуском, отжигом. Выбор метода зависит от марки металла или сплава, условий проведения процесса волочения.
Информация об удалении окалины
Надо тщательно подготовить поверхность к дальнейшей технологической обработке. Тогда и результат процесса волочения будет гораздо лучше. Для удаления окалины современные производства используют следующие технологии:
- Электрохимический метод.
- Механический способ.
- Химический вариант. Например, когда используется эмульсия для волочения медной проволоки.
Методика механической обработки – самая распространённая при создании заготовок из углеродистой стали. С точки зрения экономики, такое решение наиболее востребовано. И сама процедура выполняется без дополнительных сложностей.
Сначала проволоку укладывают между роликами спецконструкции, потом периодически происходит перегибание, в различных плоскостях. Наконец, металл из катанки и других вариантов очищается при помощи специальных щёток.
Химический метод избавления от окалины потребует серьёзных вложений денежных средств. В данном случае применяется соляная либо серная кислота. И для самих сотрудников операция связана с повышенной опасностью. Потому такие процессы применяются, только когда другие варианты недоступны по той или иной причине.
К оборудованию и самой работе допускают только тех, кто прошёл специальное обучение. Химические варианты процедуры станут незаменимыми, если окалину требуется удалить с нержавеющих, кислотостойких высоколегированных марок сталей. Это отличный вариант для тех, кого волнует, как защитить кабель от истирания при волочении.
Электрохимическая очистка предполагает осуществление травления электролитического типа. Технология делится на катодные и анодные разновидности. Эффективность и безопасность второго варианта выше. В данном случае роль анода играет очищаемая заготовка. Катодом становится медь, железо либо свинец.
Катодное травление представляет большую опасность в связи с тем, что при нём происходит активное выделение водорода в атмосферу. Отрыв окалины практически не контролируется. Из-за этого формируется так называемая «травильная хрупкость». Конструкция своих первоначальных свойств не меняет.
Заготовку надо тщательно промыть после того, как с неё удалили окалину, используя химический метод. Иначе конструкция не избавится от проблемных элементов:
- солей железа;
- грязи;
- шламов;
- остатков травильных элементов;
- раствора кислоты.
Эти компоненты просто засохнут, если не провести обработку сразу после завершения операции. Сначала конструкцию промывают в холодной воде, потом переходят к давлению в холодной. Величина давления с отжигом – примерно 700 Па.
Видео: волочение проволоки в Германии.
Оборудование и станки для волочения
Волочильный станок с приводом постоянного или переменного тока может быть для одно-и многократного волочения. В последнем случае металлическая заготовка проходит через несколько волок, изменяя свой профиль или диаметр в сторону уменьшения последовательно. Однократная волочильная машина используется для заготовок диаметром от 8 до 20 мм. Со специального устройства размоточного типа заготовка после прохождения через волоку наматывается на барабан, диаметр которого не превышает 750 мм. Все операции на таком устройстве автоматизированы: барабан обслуживается подъемником, укладка заготовок – тельфером. Такие волочильные станки применяются для производства проволоки фасонных профилей из обычных и труднодеформируемых марок заготовок при выполнении операции калибровки проволоки.
Станы барабанного типа и цепные различаются способом намотки. У барабанных устройств намотка изготовленной продукции осуществляется на специальную вертушку, у цепных она не подлежит смотке.
На видео можно наглядно увидеть процесс изготовления проволоки:
Просим тех, кто работал на станах цепных и барабанных, поделиться опытом работы в комментариях к тексту, а также рассказать о нюансах технологического процесса.
О других важных особенностях процедуры
Согласно мнению специалистов, технология отличается только одним существенным недостатком. Это то, что показатель деформации проволоки получается слишком маленьким. Так получается из-за ограничения, причиной которого служит прочность конца выхода у заготовки. Какая сила деформации прилагается – такой получаем и результат. Следы волочения тоже бывают разными.
Исходный материал всегда должен быть катаным, прессованным, непрерывно литым. Это касается углеродистых и легированных сталей, цветных металлов. Литьё будет качественным только в том случае, если у основания присутствует определённая структура. О следах пятен тогда можно будет забыть.
Патентирование – технология, которая раньше всегда использовалась для стальных проволок. При данной процедура сначала материал нагревался до температуры аустенизации. А затем проводили экспозицию при помощи соляного или свинцового расплава. Выдержка предполагала сохранение температуры примерно на уровне 500 градусов по Цельсию. Это тоже отличие от волочения.
В наше время можно обойтись без таких сложных процедур. При выходе с прокатного оборудования стала гораздо легче обеспечить требуемые характеристики. Каждый станок оснащается специализированной системой охлаждения. Сейчас рабочие процессы не обходятся без мыльной стружки для сухого волочения.
Особые виды протяжки
Так как на сегодняшний день технологии развились достаточно сильно, то иногда волочение может быть выполнено по одной из двух инновационных технологий. Первая называется электропластической. Метод основан на принципе того, что если во время протяжки пропустить через заготовку электрический ток, то усилия, требуемые для волочения, значительно снижаются. Используется этот инновационный метод чаще всего при обработке сплавов, которые сами по себе достаточно плохо поддаются любой деформации.
Ультразвуковой метод используется в частности для тех конструкций, которые изначально по своим характеристикам склонны к таким недостаткам, как деформационное старение, а также снижение пластических свойств при нагреве.
Преимущества калибровки
Если рассматривать свойства стали после калибровки можно выделить целый ряд достоинств сравнительно с простым прокатом:
- доводка изделий на станках сводится к минимуму благодаря чему сокращается вероятность брака и расходы на производство;
- отходов обработки становится меньше, что в целом приводит к экономической выгоде производственного процесса;
- возможность использовать прокат в конструкциях повышенной точности.
Калиброванный прокат используют во многих областях промышленности. Наиболее востребованы материалы в судостроении, автомобилестроении и при изготовлении оборудования различного рода.
В авиакосмической промышленности используют только холоднокатаные заготовки, это позволяет обеспечить высокую точность и надежность конструкций
Приобрести калиброванный прокат в Ульяновске предлагает компания ВТК. Широкие производственные мощности позволяют обеспечить заказчика всем необходимым в сжатые сроки. Возможна доставка изделий в любые регионы России наземным или воздушным транспортом.
