Файл: Хаяк, Г. С. Инструмент для волочения проволоки.pdf

новую волоку с отверстием диаметром 0,085 мм было протянуто 1216 км серебряной проволоки. При этом износ канала волоки не обнаружен. В стальную волоку было протянуто ~ 3 км такой про­ волоки, после чего волока вышла из строя.

В результате исследований, проведенных в начале XX в. различ­ ными учеными, были разработаны новые материалы — твердые спла­ вы, характеризуемые высокой износостойкостью и большой твер­ достью, сохраняющейся при нагреве до 900—|1000°С. Из разработан­

Внедрение твердосплавного металлокерамического инструмента привело к большим техническим преобразованиям волочильного про­ изводства. Возросла мощность волочильных станков, увеличены ско­ рости волочения в 2,5—3 раза. Резко .возросла производительность; например, при волочении медной проволоки средних размеров она повысилась не менее чем .в три раза. По данным одной из американ­ ских фирм, стойкость твердосплавной волоки .при волочении медной проволоки диаметром 2,04 мм составила .18 т, тогда как стальной

99 кг.

|Металлокерамичеекие твердые сплавы, основу которых составля­ ет карбид вольфрама с добавками небольшого количества кобаль­ та, практически полностью заменили в проволочноволочильном про­ изводстве сталь и чугун и частично алмазы.

В настоящее время ведутся работы по повышению эксплуатаци­ онных качеств твердых сплавов введением легирующих добавок, по­ вышением плотности и др. Со-вершествуется технология шлифовки и полировки канала твердосплавных волок. Внедряется полировка твердосплавных .волок синтетическими алмазами. По данным одного из заводов, обрабатывающего цветные металлы, стойкость -волок, обработанных синтетическими алмазами, повысилась в 1,5—2,0 раза.

(Современное производство .волок для ’изготовления проволоки полностью механизировано.

СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА ВОЛОЧЕНИЯ

Известно, что металл обладает пластическими свойствами, т. е. ■под действием внешних сил металлическое тело может изменить свою форму и размеры. Свойство металла пастичеоки изменять свою фор­ му широко используют в промышленности для получения листов, лент, труб, проволоки, прутков и т. д. прокаткой, прессованием, во­ лочением, ковкой, штамповкой. Эти методы обычно объединяют под ббщим названием обработка металлов давлением. Нами будет рас­ смотрен процесс волочения как один из способов обработки метал­ лов давлением.

В процессе волочения заготовка в .виде проволоки, прутка или

гак как сечение отверстия делают всегда .меньше тю-перечного се­ чения заготовки !(рис. 6), а длина увеличивается. В зависимости от формы отверстия волоки можно получить проволоку различного профиля |(круг, прямоугольник, овал, трапеция, полукруг и т. д.).

Под действием определенных сил -металл в волоке изменяет свою форму и размеры, т. е. происходит пластическая деформация. По­ казатель, -характеризующий степень деформации ((обжатия) заготов­ ки в процессе .волочения, называется относительным обжатием или

9

степенью деформации, которая выражается в процентах я определя­ ется по формуле

волоке происходит под действием внешней силы. Ее прилагают к выходящему из волоки концу проволоки, чтобы протянуть заготов­ ку через отверстие волоки. Эта сила должна быть достаточной для того, чтобы преодолеть сопротивление деформации и сил трения металла о стенки волоки. Сила, приложенная к концу заготовки во время волочения, называется .силой волочения Рв-

(Силу волочения можно рассчитать по формуле А. П. Гаврилен­

где N — мощность, расходуемая на .волочение '(разность между пол­ ной мощностью, затрачиваемой в процессе волочения, и мощностью холостого хода), кВт;

v— скорость волочения, м/мин;

ц— к. л. д. волочильной машины,

10

Величина силы волоченая имеет большое практическое значение. Чем она меньше, тем меньше расход потребляемой энергии на воло­ чении, тем меньшая вероятность обрывов в процессе волочения.

-Одной из основных задач технологов и рабочих-волочильщиков является создание условий волочения с минимальной силой при мак­ симальном использовании пластических свойств металла.

Сила волочения находится в прямой зависимости от трения, возникающего на границе стенки волоки и поверхности протягива­ емой проволоки .( в контактной зоне). Для снижения сил трения должна .быть хорошо подготовлена поверхность , протягиваемой заготовки и поверхность канала волоки. Чем лучше отполиро­ вана волока, тем .ниже трение. Особое значение придается качеству технологической смазки, которая наносится на поверхность протяги­ ваемой проволоки и стенки канала волоки. Смазка снижает твение и предохраняет волоку от износа.

|На силу волочения влияет материал, из которого изготовлена волока. 1П.ри прочих равных условиях сила волочения ниже при про­ тягивании проволоки через твердосплавные металлокерамичеишещо- л-оии, чем через стальные и еще .ниже тгри использовании алмазных волок. Форма волочильного очка и ее геометрические размеры также влияют на аилу волочения. Эти вопросы будут рассмотрены в со­ ответствующих разделах.

Сила .волочения тем больше, чем прочнее протягиваемый металл. Это происходит потому, что с повышением прочности металла возра­ стает его сопротивление пластической деформации. Сила волочения зависит и от степени единичного обжатия, т. е. обжатия за один пе­ реход. С увеличением единичного обжатия возрастает сила волоче­ ния. Однако не рекомендуется применять низкие единичные обжатия, равные 7— 12% и менее, так как практика показала, что это приво­ дит к повышенному износу волоки главным образом при волочении больших сечений проволоки. Это объясняется тем, что внешнее тре­

этому в процессе волочения должны быть созданы хорошие условия отвода тепла от волок вследствие их охлаждения.

Нормальный (безабрывный) процесс волочения .проволоки обес­ печивается при условии, когда сила волочения Р в не превышает си­ лы, потребной для разрыва протягиваемой проволоки. Эти условия характеризует коэффициент .запаса — Кз, который должен превышать единицу. Рекомендуют вести процесс волочения при Кз— 1,4 т- 2,0. Ори этом значение Кз определяют по формуле

Oz — напряжение волочения, кгс/мм2; Oz— PalS. Здесь Р в — сила волочения, кгс;

S —■площадь поперечного сечения протянутой проволоки, мм2. (Существуют два способа волочения — однократный и многократ­ ный. Однократным называют такое волочение, когда проволока в каждый данный момент времени протягивается только через одну волоку, т. е. проволока за одну операцию, за одну заправку изме­ няет свое сечение один раз. Схема .однократного волочения приведе­

11

на на рис. 7. Конструкция стана для однократного волочения при­

ведена на рис. 8.

Многократным называется такое волочение, когда проволока проходит последовательно через несколько волок, изменяя за одну операцию свое сечение много раз, т. е. проволока в каждый данный момент времени обрабатывается в нескольких волоках. Схема мно­ гократного волочения приведена на рис. 9. Этот способ, как наиболее производительный, является основным в производстве проволоки. На рис. 10 показана машина для многократного волочения прово­ локи без скольжения, на рис. 11машина для многократного воло­ чения проволоки со скольжением.

Машины без скольжения при­ меняют главным образом для во­ лочения толстых и средних разме­ ров проволоки в сталепроволоч­ ном производстве, а также для волочения проволоки из трудноцеформируемых цветных метал­ лов и сплавов, когда необходимо применение сухих или густых тех­ нологических смазок. Число про­ ходов на этих машинах, как пра­ вило, не превышает 10, макси­ мальные скорости волочения 10—

Рис. 9. Схема многократного волочения:

1 — фигурка с проволочной заготовкой; 2 —волоки; 3 — приемный барабан; 4 — промежуточные тяговые шайбы

12

15 м/с. Вследствие сложного движения проволоки, а также ограни­ ченной возможности охлаждения проволоки и волок, значительное повышение скорости волочения на машинах без скольжения невоз­ можно.

Многократные волочильные машины со скольжением широко используют для волочения проволоки из цветных металлов .и сплавов, а также тонких размеров стальной -проволоки. В качестве техноло­ гической смазки на этих машинах применяют -мыльную или мыльномасляную эмульсию, которая одновременно охлаждает волоки, про­ волоку, тяговые ролики, омывая -их во время волочения. Благодаря этому машины со скольжением допускают -работу на высоких ско­ ростях (до 50 м/с). На этих, компактных по конструкции, машинах осуществляют до 25 переходов.

ТЕХНОЛОГИЯ ВОЛОЧЕНИЯ ПРОВОЛОКИ

Технологический -процесс изготовления проволоки — это ряд ,пос­ ледовательных операций (волочен-ие, термическая -обработка, трав­ ление и др.), три осуществлении которых уменьшается сечение за­ готовки и достигаются необходимые -свойства -готовой -проволоки.

Исходным материалом для п-роизводства про-волоки -служит за­ готовка диаметром 6—12 мм, изготовленная, как п-равило, горячей прокаткой или горячим -прессованием. -Слой оии-сл-ов на поверхности такой за-готовки называется -окалиной, которая образуется в -резуль­ тате взаим-одействия кислорода воздуха -с металлом (CuO, FeO и др.).

-О,калина характеризуется повышенной по сравнению с основным металлом твердостью, в связи с чем волочение проволоки с окали­ ной вызывает затруднения и часто делает процесс невозможным. Поэтому первой технологической операцией -в -производстве -проволо­ ки является удаление -окалины. Наиболее -распространенным явля­ ется хи-м-ический метод удаления -окалины — травление.

Для удаления окалины с -поверхности проволочной заготовки черных и цветных металл-о-в -и сплавов широко применяют -раствор 5—15%-ной серной кислоты (H2SO4) в воде. В него погружают мотки окисленной проволоки на определенное время, достаточное для удаления -окалины. Для ускорения процесса травления травильный раствор подогревают до 40—80°С. Углеродистые стали м-ож-но под­ вергать травлению в растворе соляной ни-слоты (НС1). Травление сплавов на основе никеля, высоколегированных -сталей, а также спла­ вов из цветных металло-в, лепиро,ванных хромом, к-ремнием и д-р., окислы которых высоко устойчивы, -осуществляют в растворах кис­ лот серной -и азотной; соляной я азотной и т. д. За последнее время вместо этих растворо-в стали применять обработку окисленной про­ волоки -в расплавленных щелочах NaOH с добавкой -соли NaNCb и последующим травлением в в-одных растворах кислот серной или соляной. Для удаления вы-сокоустойчивых окислов применяют так­ же гидридный метод травления, -основанный на восстановлении окислов металла гидридом натрия NaH.

После травления металл промывают, -очищая от кислоты, остат­ ков окалины, сернокислых солей, которые образуются в процессе травления. Промывку ведут струей холодной воды, подаваемой под давлением. Полное удаление остатков кислоты, которая.отрицатель­ но действует на процесс волочения, вызывая повышенной износ волок, достигается нейтрализацией. Для этого проволоку после промывки

14