15.5 Волочение металлов
Волочением называют процесс обжатия металлической заготовки путем ее протягивания через инструмент с отверстием, размеры которого меньше исходных размеров заготовки (рис.50,б). Волочение производится в холодном состоянии на машинах, называемых волочильными станами. Процесс волочения применяют для калибровки горячекатаного сортового проката, для получения проволоки, фасонных профилей, тонкостенных труб и др. В результате калибровки изделие получает точные размеры и качественную поверхность по всей длине. Волочению подвергают стали различных марок, а также цветные металлы и сплавы. При волочении площадь поперечного сечения заготовки уменьшается и за счет этого увеличивается ее длина.
Инструментом для волочения служат так называемые волочильные доски (волоки), изготовляемые из инструментальных сталей марок У8, У9, У10, Х12М и др. В волочильной доске имеются отверстия, называемые глазками, через которые и протягивается заготовка. Широкое распространение получили волочильные доски со вставными (сменными) глазками, называемыми фильерами. В большинстве случаев они изготовляются из твердых сплавов марок ВК6, ВК8, ВК10 и др. Очень тонкую стальную проволоку (диаметром менее 0,3 мм) тянут через алмазные или рубиновые фильеры.
Технологический процесс волочения состоит из следующих основных операций: 1)предварительной термической обработки, 2)декапирования – подготовка поверхности путем травления в соляной кислоте или смесях соляной и серной кислот, 3) собственно волочения и 4) отделка готовой продукции.
К операциям отделки относят удаление дефектов, правку, резку на мерные куски, маркировку и др.
Протягивание заготовки через фильеру обеспечивается тянущим устройством. По принципу работы волочильные станы бывают 1) с прямолинейным движением тянущих устройств и 2) с круговым движением протягиваемого металла.
На станах с прямоугольным движением изготовляют прутки, фасонные профили и трубы. Длина протягиваемых прутков ограничивается размерами станины и не превышает обычно 15 м. Усилие волочения достигает от 1500 до 6000 кН, а скорость волочения от 0,3 до 1,0 м/с. Число одновременно протягиваемых прутков доходит до 10.
На станах с круговым движением производится непрерывное волочение проволоки и тонкостенных труб сравнительно небольших размеров, готовая продукция при этом сматывается в бунты на ведущем барабане.
По количеству фильер, через которые протягивается заготовка, станы бывают однократного и многократного волочения. Станы однократного волочения (рис.59) применяется в основном для изготовления сравнительно толстой проволоки диаметром от 1 до 6 мм. При этом заостренный конец проволоки со свободного барабана 1 пропускается через волоку 2 и закрепляется на тянущем барабане 3. При вращении барабана проволока протягивается через волоку и наматывается на барабан. Привод барабана осуществляется от электродвигателя 6 через редуктор 5 и коническую зубчатую передачу 4.
Станы многократного волочения (рис.60) служат для получения тонкой проволоки диаметром от 0,01 до 1,0 мм. Многократными эти станы называют потому, что заготовку протягивают последовательно через несколько фильер. Тяговое усилие при этом ограничивается прочностью проволоки и величиной вытяжки. Под вытяжкой понимают отношение исходного поперечного сечения к конечному. Величина вытяжки колеблется от глазка к глазку и находится в пределах от 1,05 до 1,5. Кроме того, для предупреждения обрыва проволоки вследствие наклепа и потери пластичности между отдельными ступенями обжатия вводят операции отжига. Скорость волочения проволоки достигает до 900 м/мин.
Волочение труб и полых фасонных профилей осуществляется следующим образом. В трубную заготовку 1 (рис.61), протягиваемую через волоку 2, вставляется длинная оправка 4, свободный конец которой закреплен. В процессе протяжки заготовка деформируется по внутренней и по наружной поверхностям, образуя трубу 3 заданных размеров. Скорость волочения труб составляет 0,1…0,2 м/с. Трубы могут изготавливаться квадратные, прямоугольные и других профилей.
С целью снижения сил трения и повышения срока службы инструмента процесс волочения ведут в различных смазочных средах. Смазка, кроме того, способствует получению более чистой и гладкой поверхности и уменьшает расход энергии на волочение. В качестве смазочных сред широко применяются минеральные масла, специальные эмульсии, графит, животные жиры.
Вопросы для самопроверки
1. Расскажите о значении и сущности обработки металлов давлением.2. Как влияет обработка давлением на свойства металла?
3. Назовите основные операции обработки металлов давлением. В чем состоит их сущность?
4. Дайте характеристику основной продукции металлопроката.
5. Опишите процессы штамповки и дайте характеристику получаемой при этом продукции.
6. Назовите основную продукцию, которую получают методом волочения.
Акулич Н.В. Процессы производства черных и цветных металлов и их сплавов, Гомель 2008
