Geum.ru

Учебное пособие Санкт-Петербург Издательство спбгпу 2003

Вид материалаУчебное пособие

Содержание


3.9.Волочильное производство
По конструкции
1 заостряют, вставляют в коническое отверстие волоки 2
Технологический процесс
Подобный материал:
1   ...   18   19   20   21   22   23   24   25   ...   48

3.9.ВОЛОЧИЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО



Сущность процесса волочения состоит в деформации металла путем протягивания через сужающийся по длине канал круглого, квадратного или более сложного сечения.

Волочильный инструмент, волока (матрица, фильера) изготавливаются из закаленной стали, твердых сплавов, а для прецизионных изделий — из алмаза (вставки в металлическое кольцо).

По конструкции волоки бывают цельными, составными и роликовыми. Стальные волоки (доски) применяют при волочении крупных изделий: труб диаметром 16–300 мм и прутков диаметром 16–100 мм.

Исходной заготовкой для изготовления стальных волоков является горячекатаный прокат в виде круга или толстого листа. Конусный канал волоки выполняют на металлорежущих станках. После закалки и отпуска на требуемую твердость поверхности рабочий конус волоки шлифуется и полируется. Твердость поверхности после закалки должна быть не меньше HRC 60.

Твердосплавные волоки производят на основе карбида вольфрама, имеющего большую твердость. Для превращения карбида вольфрама (порошок) в монолитное твердое тело используют кобальт.

Заготовки для волок получают холодным прессованием порошкообразной смеси карбидвольфрама и кобальта в специальных матрицах. Спрессованная заготовка подвергается сушке при температуре ~ 100 °С в течение 24 ч и спеканию при температуре 1350–1500 °С. После спекания заготовка волоки приобретает твердость в пределах HRC 85–90 и достаточную механическую прочность. Для увеличения жесткости и прочности волоку запрессовывают в оправку или закрепляют в оправке пайкой медью. Рабочий канал твердосплавных волок шлифуется на специальных станках и полируется.

Для шлифования рабочего канала больших волок применяют шлифовальные круги. Полирование производится различными пастами с добавлением алмазной пыли. Волоки из природных или синтетических алмазов применяют при волочении проволоки диаметром < 1 мм. Обработку канала волоки производят при помощи алмазных зерен или порошка. Алмазные волоки закрепляют в углублении оправки бронзовыми кольцевыми элементами.

Сущность процесса волочения заключается в следующем (рис. 76). Передний конец заготовки 1 заостряют, вставляют в коническое отверстие волоки 2, имеющей выходное сечение меньше сечения заготовки. Приложением усилия Р протягивают заготовку через волоку. При этом площадь сечения заготовки уменьшается, а длина увеличивается. Степень деформации при волочении ограничивается прочностью переднего конца изделия, к которому прикладывается тянущее усилие, называемое усилием волочения.

Усилия волочения зависят от сил трения на поверхности металл–волока, которые снижают, подбирая смазки.


Рис. 76. Схема процесса волочения


К, применяемым при волочении смазкам, предъявляются особые требования в соответствии с условиями деформации в волоке. Смазка должна обладать большой поверхностной активностью, а сила сцепления смазки с поверхностью металла — быть такой, чтобы она проникала в зону деформации. Чем больше поверхностная активность смазки, тем большее количество проникает в зону деформации, где она подвергается большему давлению и нагревается. При этом смазка не должна разрушаться или спекаться.

При обработке металлов давлением различают следующие виды смазок: металлические, твердые, консистентные, масла, водные смазочно-охлаждающие жидкости, газообразные. При волочении стали применяют металлические, твердые, консистентные и водные смазочно-охлаждающие жидкости. Примером применения металлической смазки являются меднение, цинкование, кадмирование стали перед волочением. К твердым смазкам относится кальциевое мыло, мыльный порошок, парафин. Консистентные смазки представляют собой смеси животных, растительных и минеральных масел с загустителями. В качестве загустителей используют мыло, церезин и др. Твердые и консистентные смазки применяют на машинах толстого и грубого волочения.

При волочении проволоки диаметром < 3 мм в качестве смазки используют водные смазочно-охлаждающие жидкости (эмульсии). Широко применяются водные эмульсии масел и мыла, чистого мыла, олеиновой кислоты с кальцинированной содой. Для повышения поверхностной активности в эмульсию вводится сера, хлор и др. Эмульсия на проволоку и в зону деформации подается насосом, установленным у каждой машины, или от центральной станции.

Процесс волочения длительный и чередуется с большим количеством промежуточных отжигов, травлений, смазок и т. д. Отличительной особенностью этого процесса является его универсальность (простота и быстрота замены инструмента), которая способствует его широкому использованию. Волочение металлов применяют при производстве проволоки, прутков, изделий сложного сечения, труб. Проволока, имеющая небольшую площадь поперечного сечения и большую длину, может быть получена только волочением. При производстве прутков холодное волочение обеспечивает большую точность размеров и высокую чистоту поверхности. Волочение с небольшой степенью деформации для придания прутковым изделиям повышенной точности размеров сечения называется калибровкой.

Технологический процесс производства проволоки состоит из следующих операций: подготовка исходного материала, волочение, термическая обработка, покрытие и отделка.

Исходным материалом для производства стальной проволоки является катанка диаметром от 5 до 15 мм в бунтах массой до 600 кг. Перед волочением катанку подвергают травлению для удаления окалины с поверхности. Наряду с травлением в кислотных растворах окалину с поверхности катанки удаляют также механическим (изгиб катанки в рамках, дробеструйная очистка и др.) или электрохимическим способом.

Катанку из высоколегированных сталей и сплавов на основе цветных металлов для повышения пластических свойств и стабильности физико-механических свойств по длине подвергают термической обработке (патентирование).

Патентирование заключается в нагреве стали до температуры однофазного состояния аустенита, выдержке в соляном растворе при 450–550 °С и охлаждении на воздухе. На очищенную от окалины катанку наносят смазку. Перед подачей в волочильную машину бунты катанки укрупняют на стыкосварочной машине. Перед задачей в волоку конец катанки заостряется на острильных станках. Операция острения может проводиться перед задачей в каждую волоку, если волочение осуществляется через несколько волок.

Более 70 % проволоки производится из низкоуглеродистой стали (0,15 % С). Это проволока общего назначения, для воздушных линий, полиграфическая и др. Исходным материалом для производства проволоки диаметром 0,8–10 мм из низкоуглеродистой стали является катанка диаметром 6–13 мм.

Канатная, пружинная и инструментальная проволока производится из средне- и высокоуглеродистых сталей (0,5–1,2 % С). Особенностью производства проволоки из средне- и высокоуглеродистых сталей является заключительная регламентированная термическая обработка — закалка и отпуск для проволоки со специальными свойствами.

Для производства проволоки применяют волочильные машины: однократные и многократные, без скольжения и со скольжением. Машины для производства проволоки называют барабанными, если они работают с наматыванием на катушки. Однократные барабанные волочильные машины применяют при производстве проволоки диаметром >6 мм. Проволока диаметром <6 мм производится на барабанных машинах многократного волочения. По диаметру готовой проволоки различают машины: толстого (3–6 мм), среднего (0,8–1,5 мм) и тончайшего волочения (< 0,8 мм), а по кинематике со скольжением проволоки относительно поверхности тяговых барабанов и без скольжения.

Методом холодного волочения кроме проволоки производят прутки и профили из различных марок сталей и сплавов, а также цветных металлов. Этот метод позволяет получать фасонные профили длиной до 10 м и более любой конфигурации. Получение точного профиля сложной конфигурации возможно за 5–12 пропусков в последовательно сменяемых волоках, профиль которых постепенно приближается к профилю готового изделия.