Когда при волочении надо нагревать заготовку технология 7 класс кратко

Обновлено: 30.06.2024

Технологический процесс изготовления проволоки — это ряд последовательных операций (травление, термообработка, волочение и другие), при осуществлении которых происходит уменьшение сечения заготовки и достигаются необходимые свойства проволоки.

Качество изделия и экономические показатели производства проволоки зависят от технического уровня процесса. Важным условием снижения трудовых затрат в производстве проволоки является сокращение циклов. Это достигают путем волочения проволоки с максимально возможными суммарными обжатиями (табл. 1).

Таблица 1

Допустимые суммарные обжатия

Сплав или металл

Они зависят главным образом от пластичности металла и диаметра обрабатываемой проволоки. Чем меньше диаметр, тем больше допустимое суммарное обжатие. Например, при волочении проволоки бериллиевой бронзы из катанки 7,2 мм в начале процесса до размера 4,5 мм допускаются обжатия между отжигами, равные 30—40%, а из заготовки диаметром 1,0—0,5 мм волочение ведется с суммарным обжатием 75—85%.

Важным фактором, определяющим технологию производства проволоки, является заготовка и способ ее получения. От диаметра заготовки, ее качества зависит трудоемкость производства и качество проволоки.

2. ЗАГОТОВКА ДЛЯ ПРОВОЛОКИ

Заготовку для изготовления проволоки получают следующими способами:

1. Прокаткой слитков на проволочно-прокатном стане до диаметра 6,5—19 мм. Этот способ является наиболее производительным и широко используется для получения заготовки из меди, медных сплавов, алюминия, никеля, никелевых и медно-никелевых сплавов, латуней (Л62, Л68, ЛА85-0,5), цинка, бронз (ОЦ4-3, КМЦ-3-1, ББ2), титана и титановых сплавов.

2. Горячим прессованием на гидравлических прессах. Этим способом можно получить заготовку диаметром 5,5—20 мм и выше с высоким качеством поверхности. Однако этот метод менее производителен, чем прокатка, и связан с получением значительных геометрических отходов — от 10 до 25%. В то же время при прокатке эти отходы составляют 2—4%. Прессованием получают заготовку из сплавов, сортовая прокатка которых затруднена, например латуни ЛС59-1, ЛС63-3 и др., а также при необходимости получения проволоки с высоким качеством поверхности и сложным профилем.

3. Разрезкой холоднокатаных дисков по спирали специальными ножницами на прямоугольную заготовку (например, размером 6x8 мм). Этот способ применяется для сплавов, не выдерживающих горячей деформации. К таким сплавам относится фосфористая бронза.

4. Металлокерамическим способом — путем спекания порошков в длинные прямоугольные заготовки и последующей ковки их на ротационно-ковочных машинах. Этот способ применяется для тугоплавких металлов (молибден, вольфрам и др.).

3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ МЕДИ

Проволоку диаметром 0,15—0,05 мм изготавливают без промежуточного отжига. При необходимости проводится безокислительный отжиг, как правило, на готовых размерах в конвейерных электропечах с водяным затвором или в шахтных электропечах без доступа воздуха.

На некоторых заводах кабельной промышленности эксплуатируются волочильные машины с совмещенным отжигом медной проволоки. Применение таких машин позволяет снизить трудоемкость изготовления проволоки и повысить степень автоматизации производства. В настоящее время работают над улучшением качества отжига проволоки на этих машинах.

4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ АЛЮМИНИЯ

Алюминиевую проволоку изготавливают из катаной заготовки диаметром 7—19 мм. При горячей прокатке алюминий покрывается очень тонким слоем окислов, влияние которого на процесс волочения незначителен, поэтому горячекатаную заготовку обычно не травят. Но при длительном хранении на металле образуется слой окислов, который рекомендуется стравливать. В этом случае производят травление в водном растворе, содержащем 8—12% H₂SO₄ .

Изготовление алюминиевой проволоки средних и тонких размеров проводится по следующей схеме.

Волочение катанки диаметром 7,2 мм на 1,8 мм осуществляется на многократных машинах без скольжения типа ВМА-10/450. Далее волочение на размер 0,47—0,59 мм проводится на 15 волочильных машинах со скольжением; скорость волочения до 18 м/сек.

На машинах без скольжения применяется густая смазка, на машинах со скольжением — мыльно-масляная эмульсия.

При многократном волочении алюминиевой проволоки в целях снижения обрывности принимают величину вытяжек на 5% ниже, чем для меди. Волоки применяются с углом рабочего конуса, равным 24—26°.

5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ ЦИНКА

Цинковая проволока изготавливается из цинка марок ЦО и Ц1. Заготовкой для волочения служит катанка диаметром 7,2 мм, ее протягивают на размер 3,7 мм на 6-кратной машине со скольжением типа 6/480. Смазкой служит мыльно-масляная эмульсия, приготовленная из пасты Ц4 с добавкой серного цвета. Далее волочение на машинах со скольжением типа 8/250, 10/250 с диаметра 3,7 мм на готовые размеры 1,5—2 мм. Смазка та же, что и для предыдущего передела волочения. При волочении цинковой проволоки особое внимание должно уделяться подготовке смазки и волок. Для снижения усилий на преодоление трения рекомендуется уменьшить площадь контактирования проволоки в очаге деформации, для чего угол рабочего конуса волоки увеличивают до 24—26°, а длину рабочего пояска уменьшают до 0,3 диаметра готовой проволоки.

Цинковую катанку обычно не подвергают травлению, так как тонкий слой окислов, покрывающий ее, не оказывает влияния на процесс волочения.

6. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ ТИТАНА

Заготовкой для волочения проволоки из титана служит катанка диаметром 8 мм. Волочение ведут на однократных или многократных машинах без скольжения в твердосплавные металлокерамические волоки. Для смазки применяют сухой порошкообразный графит. Скорость волочения от 20 до 50 м/мин. Допустимые суммарные обжатия при волочении проволоки из титана марки ВТ1 — от 45 до 60%. После такой деформации проводится отжиг в электропечах при температуре 620—640°С, выдержка при данной температуре 20 мин.

Отожженные бухты проволоки погружают в соляноизвестковый раствор следующего состава: 100—150г/л гашеной извести (СаО) и 80—100 г/л поваренной соли (NaCl). Температура раствора 80—90 °С. После обработки в растворе бухты просушивают в токе теплого воздуха. Полученный на поверхности проволоки известковый слой способствует лучшему захвату сухого порошкообразного графита.

Готовую проволоку травят для снятия альфированного слоя. После травления проволоку подвергают вакуумному отжигу для повышения пластичности и снижения содержания водорода. Температура отжига 750— 800 °С, время выдержки 4—6 ч, охлаждение в печи до 250 °С. В печи поддерживается вакуум от 13,3 до 6,65 мн/м 2 (от 1 · 10 -4 до 5 10 -5 мм рт. ст.).

По указанной технологии изготавливается проволока из титана марки BT1 диаметром от 1,2 до 7 мм. Волочение ведут в твердосплавные металлокерамические волоки с углом рабочего конуса 8—10°.

Проволоку из титановых сплавов изготавливают по этой же технологии, но с большим количеством промежуточных отжигов, так как допустимое суммарное обжатие при обработке сплавов снижается до 30—40%.

7. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ НИКЕЛЯ И ЕГО СПЛАВОВ

Проволоку из никеля и его сплавов изготавливают из катаной заготовки. Поверхность катанки из никелевых сплавов и заготовка после отжига имеют весьма плотную окисную пленку, препятствующую процессу волочения, поэтому в производстве проволоки особое внимание уделяется подготовке поверхности. С этой целью применяется комбинированное щелочно-кислотное и кислотно-солевое травление, известково-солевое покрытие поверхности заготовки .

Волочение проволоки из никелевых и медно-никелевых сплавов, обладающих высокой твердостью и прочностью, связано с повышенным износом волок, поэтому в процессе производства этой проволоки вопросу стойкости волок также уделяется большое внимание. С этой целью повышается качество подготовки поверхности металла, подготовки волок и смазки, внедряется волочение проволоки в условиях жидкостного трения. В настоящее время волочение проволоки из никеля, кремнистого никеля, никеля марганцовистого, константана, хромеля на многократных машинах без скольжения ведется в так называемые сборные волоки , создающие условия жидкостного трения.

Проволоку из никеля и его сплавов отжигают в электропечах шахтного типа без доступа воздуха, а также в протяжных электропечах. Для получения светлой поверхности рекомендуется вести отжиг в среде генераторного газа, диссоциированного и неполностью сожженного аммиака, содержащего 5% водорода, или в чистом осушенном водороде. Отжиг термоэлектродной проволоки на готовых размерах ведется в окислительной среде для получения надежной окисной пленки, которая в значительной мере определяет свойства проволоки (стабильность т. э. д. с).

8. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ ВОЛЬФРАМА

Заготовкой для вольфрамовой проволоки служат вольфрамовые штабики квадратного сечения 15X 15 мм, длиной около 0,5 м, полученные металлокерамическим способом.

Перед волочением штабики проковывают на ротационно-ковочных машинах на диаметр 2,5—3,0 мм. Кованую заготовку протягивают на диаметр 1 мм на цепных волочильных станах длиной до 30 м. Волочение горячее, для чего стан оборудован газовой печью. Перед задачей в волоку конец прутка заостряют путем нагрева до вишнево-красного цвета и погружения в коробку с сухим азотнокислым калием или натрием. Под действием высокой температуры соль растворяется и равномерно растворяет концы вольфрамовых прутков на длине 100—120 мм. Следует избегать попадания азотнокислого калия или натрия в канал волоки во избежание его порчи. После заострения с конца прутка смывают остатки азотнокислого калия или натрия водой и смазывают его коллоидно-графитовым препаратом марки B-1. Заостренный конец нагревают в печи и затягивают в волоку на длину до 200 мм. Затем конец прутка прогревают вместе с волокой, быстро устанавливают в волокодержатель и протягивают.

Волочение ведется на скорости 0,1—0,15 м/сек. Волоки твердосплавные с углом рабочего конуса 8—10 град. Перед волочением волоку нагревают до температуры 500 °С, а проволоку до 1000—850 °С в зависимости от диаметра (с уменьшением диаметра снижается температура).

Таким образом процесс повторяют 7—8 раз до диаметра 1 мм, после чего проволоку сворачивают в моток.

Далее волочение на размер 0,5—0,55 ведут на однократных волочильных машинах в 6 протяжек. С фигурки проволока проходит через смазочную коробку с коллоидно-графитовым препаратом марки В-1, разбавленным дистиллированной водой в соотношении 1:1, попадает в газовую печь, где нагревается до температуры 800—750 °С, протягивается в победитовую волоку со скоростью 0,16—0,20 м/сек и принимается на барабан диаметром 500 мм.

Волочение на более тонкие размеры проводится по этой же схеме с приемом проволоки на барабаны диаметром 200 мм или на катушки. Скорость волочения до 0,3—0,4 м/сек. Для смазки применяют препарат марки В-1, разбавленный дистиллированной водой в соотношении 1 : 2. Волочение проволоки диаметром 0,34—0,32 мм и ниже ведется в алмазные волоки типа Т, которые нагревают перед волочением до 400 °С.

9. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ БЛАГОРОДНЫХ И РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ

Для изготовления проволоки из серебра применяют катаную или прессованную заготовку диаметром 7—8 мм. Волочение заготовки ведут без промежуточного отжига до размера 0,26 мм по следующей схеме. До диаметра 3—3,5 мм применяют однократное волочение. В качестве смазки используют хозяйственное мыло. Волочение на этом переделе можно вести на многократных волочильных машинах со скольжением типа ВМ-13 или СМВ-П-9. Волочение до размера 1,2 мм ведут на 15-кратной машине со скольжением типа 15/250, затем на машине типа 22/200 до диаметра 0,26 мм. На этом размере проводится отжиг в камерной электропечи при температуре 250 °С, выдержка 30 мин.

Дальнейшее волочение на тончайшие размеры до 0,02 мм проводится на 18 волочильных машинах со скольжением без промежуточного отжига. На машинах со скольжением смазкой служит мыльная эмульсия. Волоки твердосплавные металлокерамические с углом рабочего конуса 16—18 град. Для тончайшего волочения применяют алмазные волоки типа М.

В процессе обработки серебряной проволоки заготовка и промежуточные размеры после отжига травлению не подвергаются. Особое внимание уделяется чистоте рабочего места, качеству поверхности проволоки, подготовке производства с целью исключения обрывности и потерь металла.

Для получения проволоки тончайших диаметров (до 0,001 мм) из золота, платины и сплавов благородных металлов применяют волочение в медной рубашке, для чего пруток из благородных металлов или сплавов диаметром до 2 мм закладывают в .медную трубку диаметром 10 мм и с толщиной стенки 4 мм. Такую биметаллическую заготовку подвергают волочению до расчетного размера.

Так, для получения платиновой проволоки диаметром 0,01 мм волочение биметаллической заготовки ведут до диаметра 0,05 мм, для получения диаметра 0,005 мм — волочение до 0,025 мм, для диаметра 0,004 мм — волочение до 0,02 мм и т. д. Перед применением проволоки из благородных металлов с нее стравливают верхний слой металла (медную рубашку) раствором азотной кислоты в дистиллированной воде в соотношении 1:1.

Проволоку из бериллия и его сплавов диаметром от 1 до 0,12 мм производят волочением при температурах 420—450 °С. Обжатие за проход составляет 25%. В качестве смазки используют коллоидный графит в масле, а также смесь графита с дисульфидом молибдена. После каждого третьего прохода проволоку подвергают промежуточному отжигу при 800 °С в течение 6 ч 30 мин. Очистку поверхности проволоки производят ультразвуковым методом, так как травление снижает ее механические свойства.

10. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ ЛАТУНЕЙ

Пластичность латуней ниже пластичности меди, поэтому в процессе обработки они быстрее нагартовываются и требуются промежуточные отжиги. По пластичности латуни можно условно разделить на три группы: 1) пластичные латуни, содержащие выше 78—80% меди. К ним относятся латуни Л80, ЛА85-0,5, Л90 и др.; 2) латуни средней пластичности, содержащие 60—70% меди. К ним можно отнести Л62, Л68; 3) латуни низкой пластичности. К ним относятся латуни марок ЛС59-1, ЛО60-1.

Изготовление проволоки толстых и средних размеров из латуней первой группы можно вести без промежуточного отжига; тонких размеров—с одним промежуточным отжигом и тончайших—с двумя отжигами.

Из латуней второй группы изготовление проволоки толстых размеров ведется без промежуточных отжигов; средних размеров— с одним и двумя промежуточными отжигами; тонких размеров — с тремя отжигами и тончайших — с четырьмя промежуточными отжигами.

Проволока из латуней третьей группы диаметром выше 5 мм производится из прессованной заготовки соответствующего диаметра без промежуточных отжигов. Проволоку диаметром ниже 5 мм изготовляют с промежуточными отжигами через каждые 30—40% обжатия.

С улучшением технологии подготовки поверхности металла перед волочением, повышением качества волочильного инструмента и смазки, а также улучшением качества заготовки суммарные обжатия при волочении латунной проволоки могут быть повышены и, следовательно, сокращено количество промежуточных отжигов.

В связи с большой градацией латунной проволоки по механическим свойствам термическая обработка в технологическом процессе ряда марок латунной проволоки (Л62, Л68 и др.) имеет важное значение, определяющее качество проволоки (механические свойства) и условия ее дальнейшей обработки. В процессе производства латунной проволоки особое внимание должно уделяться отжигу, с точки зрения его равномерности, и подготовке поверхности проволоки после отжига для дальнейшей обработки. Многократное волочение латунной проволоки средних и тонких диаметров ведется с частными обжатиями 17—18%. Желательно работать на меньших обжатиях, если позволяет машина.

Травление заготовки проволоки и промежуточных размеров после отжига проводится в 5—15%-ном водном растворе серной кислоты. Удовлетворительное качество травления латунной проволоки получается при условии погружения ее в раствор на приспособлении, обеспечивающем равномерное травление каждой бухты .

Для получения светлой поверхности проволоки после отжига в отдельных случая проводится травление в растворе, содержащем 2 ч. серной кислоты, 1 ч. азотной кислоты и 6 ч. воды с последующим пассивированием в водном растворе, содержащем 150 г/л хромпика и 400—450 г/л серной кислоты. После пассивирования производится нейтрализация в щелочном растворе. Латунная проволока отжигается в шахтных электропечах без доступа воздуха и в протяжных электропечах.

Наиболее равномерный отжиг получается в протяжных электропечах, а также в шахтных электропечах с принудительной циркуляцией воздуха. Хорошие результаты по равномерности отжига проволоки Л62 получены в шахтных электропечах колодцевого типа, оборудованных автоматическим регулированием температур по зонам с учетом тепловой инерции печи. При этом достигнуты узкие пределы механических свойств проволоки в одной партии: предел прочности от 400 до 460 Мн/м 2 (40— 46 кгс/мм 2 ), а в одном мотке колебания не превышают 30 Мн/м 2 (3 кгс/мм 2 ) (проволока была изготовлена из латуни марки Л62 с содержанием меди 62—63%).

Для волочения латунной проволоки применяют твердосплавные металлокерамические волоки с углом рабочего конуса 14— 18 град. Проволоку диаметром ниже 0,2 мм протягивают в алмазные волоки типа П.

Источник:
Хаяк Г.С. Волочение проволоки из цветных металлов и сплавов,Металлургия, 1967.

2 Смотреть ответы Добавь ответ +10 баллов

Ответы 2

Температура протягиваемого материала при волочении определяется двумя источниками теплоты: неравномерно распределенной работой деформации и поверхностным трением материала на деформирующем и калибрующем участках.

Температура деформации в начальный момент тепловыделения может быть определена делением удельной работы на удельную объемную теплоемкость:

В последующие моменты эта температура выравнивается и приближается к средней (рис. 11.10).

Рис. 11.10. Влияние деформации и механических свойств стали

с различным содержанием углерода на температуру деформации

Температура от трения может быть вычислена с рассмотренного выше решения о температуре от равномерного быстродвижущегося источника тепла:

В частности, при μ = 0,1, σТmax = 1500 МПа, СV = 5 МДж/(м3К),

v = 0,5 м/с, (l+h) = 0,01 м, ω = 8·10–6 м2/с температура равна θ(l+h) = 500 °С.

Таким образом, с учетом средней температуры деформации максимальная температура поверхности проволоки в рассматриваемом примере при выходе проволоки из фильеры равна 850 °С. Средняя температура контактной поверхности фильеры с проволокой существенно ниже. Такие температуры примерно соответствуют теплостойкости применяемых вольфрамокобальтовых твердых сплавов.

При волочении медной или алюминиевой проволоки механические характеристики ниже, а теплофизические характеристики значительно выше. Поэтому теплостойкость твердосплавных фильер допускает применение значительно более высоких скоростей волочения. С уменьшением диаметра проволоки значительно уменьшаются длины деформирующего конуса и калибрующего пояска, что также уменьшению температуры или допускает применение более высоких скоростей волочения. Это и наблюдается на практике.

При многократном волочении последовательная деформация приводит к повышению температуры деформации. Кроме того, для натяжения проволоки в некоторых конструкциях волочильных станов предусматривается ее проскальзывание относительно поверхности барабана, что также вызывает ее дополнительный нагрев. Поэтому при работе с большими скоростями и при многократном волочении требуется интенсивное охлаждение проволоки. Охлаждение проволоки осуществляется эмульсией, а барабанов – водой. При волочении высокоуглеродистой и легированной стальной проволоки применяется воздушное охлаждение проволоки.

Процесс волочения несложный. В качестве исходного сырья используют катаную, литую или прессованную заготовки. Работы выполняют на специальном оборудовании – волочильных станках. Форма, диаметр и сечение готового длинномерного изделия зависят от параметров фильеры. По сравнению с прокаткой металла, технологическая операция имеет много преимуществ:

Высокая производительность за счет автоматизации процессов станков.
Волочение проволоки направлено на получение геометрически правильной продукции, с ровной и чистой поверхностью. Это позволяет снизить объем последующей обработки.
Изделия обладают улучшенными механическими характеристиками.
Возможность производить разные виды металлического шнура, в том числе порошковой проволоки, а также калиброванные прутки, тонкостенные трубы диаметром до 5 мм.
Диаметр изделий варьируется от 1 до 10 микрон.
Низкие затраты на волочильные станки.

Схема процесса волочения

Безоправочный метод обработки

Существует достаточно много способов волочения металлов и сплавов, а потому каждый стоит рассмотреть кратко.

Может применяться такой метод, как безоправочное протягивание. Данный метод подразумевает работу с заготовками из таких материалов, как цветные сплавы и металлы, а также различные трубные заготовки. Чаще всего этот метод выполняется при наличии двух волоков. Один применяется для того, чтобы осуществить обжатие по сечению, а второй — для центровки. Недостатком является то, что поверхность при такой процедуре сильно теряет в качестве, а потому метод используется лишь для уменьшения диаметра труб.

Этапы волочения

Технология производства проволоки разделена на пять этапов.

Этап №1

Процедура травления с целью удаления поверхностного слоя материала – окалины, которая мешает волочению:

Травление металла в непрерывном травильном агрегате

Подготовка поверхности: обезжиривание, шлифование, полировка, вырезание бракованных участков.
В окалине присутствуют сложные соединения других элементов, поэтому исходное сырье подвергают химической или механической обработке.
Выбор метода травления зависит от природы металла. Удаление окалины производят фосфорной, соляной, азотной, плавиковой или серной кислотой, нагретой до 50 0C.
Обрабатываемую поверхность очищают от продуктов травления. Это промывка заготовок с помощью специального растворителя или воды.
После процедуры металл должен приобрести матовый оттенок.
Сушка проволоки в течение часа при температуре 75–100 0C. Для этого используют специальные станки с сушильными камерами.

Этап №2

К термической относят процессы

Термическая обработка проводится для того, чтобы заготовку сделать полумягкой, с мелкозернистой структурой, свободной от внутренних напряжений. Металл нагревают до определенной температуры, некоторое время выдерживают в таких условиях, охлаждают.

Отжиг изменяет свойства материала и облегчает процесс волочения проволоки. Скорость нагрева зависит от теплопроводности металла. Быстрота охлаждения определяется твердостью, которую нужно достичь после отжига. Стальные проволоки охлаждаются медленнее, чем углеродистые соединения.

Этап №3

При помощи специального молота или ковочных валок концы заготовки сплющивают и выравнивают. Процедура позволяет закреплять металл на барабане станка и пропускать сквозь фильеру.

Фильера для волочения проволоки

Этап №4

Волочение проволоки: протравленное обработанное сырье протягивают на станке с максимальной скоростью через плавно сужающийся канал. По числу одновременно протягиваемых прутов процесс бывает:

По типу конечного продукта:

Длинномерные изделия в виде мотков или катушек.
Калиброванные прутки.

По количеству переходов волочение проволоки имеет две разновидности:

Однократное – при котором протягивание осуществляется через одну волоку. Процесс подходит для толстой, плохо деформируемой проволоки.
Многократное, когда материал подвергается сжатию последовательно на нескольких волоках.

Станок для волочения формирует профиль и размеры готовой продукции.

Этап №5

Завершающий этап предполагает выполнение отжига. Это делается с целью устранить вредное напряжение после волочения. Изделие становится мягким, устойчивым к разрывам, податливым к загибам, удлинению и скручиванию. После термической обработки проводят дополнительные отделочные операции, среди которых:

Цинкование проволоки.
Консервационная смазка.
Разрезание на части.
Маркировка.

Вид готовой проволоки после всех процессов обработки

Что можно изготовить на стане

На станах волочильного типа можно без проблем изготавливать прутья квадратной, круглой или шестигранной формы. При этом они будут холоднодеформированного типа. Тут важно отметить, что даже незначительные изменения в технологическом процессе протекания процедуры позволяют изготавливать разные заготовки. Крупные изделия — с сечением более 3 см, мелкие прутки — с сечением менее 2,5 см. наиболее стандартная схема обработки выглядит таким образом: изделие в бухте помещается на стан, а далее выполняется процедура волочения. При стандартной обработке это всегда однократное волочение. После этого конструкция отправляется на автоматическую линию, где обычно и проходит финальную стадию обработки.

Оборудование для выполнения волочения проволоки

Конструкция оборудования зависит от особенностей тянущего механизма:

Станок для волочения, в котором металл наматывают на барабан и снимают в виде мотка или катушки. Барабанные машины бывают однократными и многократными.
Агрегат, обеспечивающий прямолинейное движение заготовки. Устройства этой группы разделяются на цепные, реечные и винтовые.

Основной рабочий инструмент станка для производства проволоки – волока. Он состоит из двух элементов: непосредственно волоки и обоймы. Такая конструкция обусловлена условиями эксплуатации и материалом, из которого сделана фильера. Ее изготавливают из качественных твердых сплавов, которые устойчивы к истиранию, расколу и механическому воздействию. Инструмент станка условно разделен на четыре рабочие зоны:

входная;
смазочная;
деформирующая;
калибрующая.

Волоки для волочения проволоки
Волоки бывают монолитными и составными из нескольких сопряженных частей. Сборная конструкция экономичнее монолитного механизма по расходу электроэнергии.

Во время волочения проволоку укладывают в стальную обойму, которая служит изделию защитой от излишнего сжимания.

На многих больших предприятиях калибровочные цеха оснащены разноплановыми станками под всевозможные виды продукции.

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.

Удаление окалины

Волочение проволоки будет успешным при условии качественной обработки поверхности заготовки. Удалить окалину с поверхности можно тремя способами.

Электрохимический

Или электролитический метод позволяет увеличить скорость снятия ржавчины и окалины с поверхности металла под воздействием электрического тока и раствора кислоты. Процессы электрохимической обработки включают в себя два варианта.

Очистка деталей от ржавчины электрохимическим способом

Анодный – основан на растворении металла в контакте с положительным плюсом источника тока. Выделяющийся кислород способствует механическому отрыванию оксидов. Применяется для легированной и углеродистой стали с целью удаления тонких пленок.

Катодный – оксиды железа восстанавливаются под воздействием атомов активно образующегося водорода. Это опасный способ по сравнению с предыдущим, так как отрыв окалины плохо контролируется, и изделие обретает травильную хрупкость.

Химический способ

Незаменим, когда в качестве сырья используется кислостойкая сталь. Остатки флюсов и окислов удаляют с помощью раствора хлористых солей, щелочи или кислоты. Любое химическое вещество требует специальных знаний и осторожного обращения.

Традиционное кислотное травление предполагает последовательную обработку металла в двух ваннах – сернокислотной и азотнокислотной при определенной температуре.

Есть много вариантов этого способа. Выбор раствора и условия обработки зависят от состава и структуры окисной пленки.

Механический

Подразумевает шлифовку, галтовку, полировку и крацевание. В основе метода лежат такие процессы:

деформация изгибом;
скручивание, растяжение;
прямое воздействие на поверхность изделия специальных реагентов или абразивных материалов;
использование инструментов: щетки, иглорезы, микрорезцовые приборы.

Оборудование для механического удаления окалины на проволоке

Комбинированный

Способ основан на применении химического и электрохимического методов.

Механические и комбинированные методы очистки

Особенности при волочении медной проволоки

Изделия, полученные путем волочения на станках, находят широкое применение в электронной и электрической областях. Как правило, используют проволоку толщиной от 20 мм до 10 мкм.

Изготавливать проволоку из меди следует на основе литых заготовок соответствующего профиля. Их подвергают плавлению, затем в горячем виде прокатывают. Поскольку процедура способствует появлению тонкой оксидной пленки, перед волочением проволоку обрабатывают водным раствором серной кислоты при температуре 45–50 0C.

Основной технологический процесс такой же, как и в производстве продукции из других металлов:

Многие промышленные предприятия эксплуатируют станки с совмещением операций волочения и отжига. Данный метод позволяет не только изготавливать проволоку из меди, но и производить медные трубы.

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.

Инструмент, деформирующий металл при волочении, называется волоком. Сама процедура обработки используется уже достаточно давно. Применяется она в том случае, когда необходимо уменьшить поперечные параметры заготовки, а также ее диаметр.

Заготовки для волочения

Чаще всего волочение применяется для того, чтобы изготовить разнообразные металлические заготовки. Это могут быть профили с большим или же средним сечением, а также разной формы. Использовать такую процедуру обработки рекомендуется лишь в том случае, если ширина и толщина изначальной заготовки имеют соотношение не более 20.

Кроме этого, волочение металлов также используется и в той ситуации, когда необходимо, чтобы поверхность металла была гладкой и чистой. Чаще всего такие металлические изделия, как профили с большим или же средним сечением, могут быть вытянуты максимум до 6 метров. Волочение металла актуально для изделий с малым сечением и длинной протяженностью заготовки, соотношение между которыми, составляет не более 12. Под такими изделиями обычно понимают проволоки из меди, стали, алюминия. Применение такой операции, как волочение, дает возможность изготавливать проволоку с диаметром до 8 миллиметров. Здесь важно добавить, что если речь идет об обработке проволоки, то после операции волочения обязательно проводится дополнительная обработка. Это может быть дополнительное растяжение на специальных приспособлениях или погружение в специальные составы.

Третий и последний вариант заготовок - это трубы с любой формой и сечением. Волочение металлов особенно эффективно в том случае, если нужно изготовить полые конструкции. Дело в том, что этот метод позволяет выпускать тонкостенные по диаметру (0,3-0,4 мм) трубные изделия.

Суть процесса

Суть данного метода заключается в следующем. Металлические заготовки в виде полос или же сталь полосового типа с одинаковым сечением подают на станок волочильного типа. Оборудование имеет определенный канал, после прохождения которого, изделие приобретает нужную геометрическую форму и размер.

Каналы либо достаточно близки по диаметру, либо точно такие же по диаметру, как заготовки. Здесь важно отметить, что во время обработки металлов волочением, изделие не сужается сразу до нужных параметров. На протяжении всего канала от его входа к выходу диаметр постепенно уменьшается и только на самом выходе он равен тому показателю, который требуется получить в итоге. Здесь важно отметить, что поперечное сечение материала, которое и подвергается протягиванию, всегда будет больше, чем поперечное сечение канала самого оборудования. Именно за счет этой разницы и осуществляется эффективное изменение параметров.

Выполнение процедуры

Здесь нужно обратить внимание на несколько нюансов. Для начала важно знать, что обработка металлов давлением (волочением) осуществляется на специальной установке, которая называется волочильным станом. Прежде чем приступить к процедуре протягивания, необходимо заострить торец заготовки. Процедура должна выполняться таким образом, чтобы изделие без каких-либо проблем могло проникать в канал станка и при этом выходить на небольшое расстояние в том месте, где оно заканчивается. Конец, который "выглядывает", фиксируется прибором, входящим в состав волочильного стана. После этого и стартует сам процесс.

Виды операции волочения

Прессование и волочение металлов, как и любая другая операция, имеют несколько видов исполнения:

Чистовое и черновое протягивание заготовки. Естественно, что если выполняется чистовая протяжка, то она же станет и финальной. Это значит, что на выходе изделие будет иметь необходимые параметры, сечение и так далее. Черновое протягивание еще называют заготовительным.
Волочение может быть многониточным и однониточным. Здесь все довольно просто и понятно, при первом способе можно протягивать сразу несколько заготовок, а точнее, до восьми за один раз. Единственное, на что стоит обратить внимание, так это на то, что количество нитей всегда должно быть четным, то есть, 8, 4, 2.
Есть процесс волочения металла, который именуется мокрым. В таком случае необходимо применять мыльную эмульсию. Может быть также и сухая обработка. В таком случае применяется емкость с раствором эмульсии.
Сама процедура может быть многократной или однократной. Другими словами, здесь учитывается количество протягиваний, которое прошла одна и та же заготовка на стане.

Дополнительные способы

Отдельными вариантами выступают горячее и холодное протягивание. Отличие состоит в том, что эти две процедуры могут осуществляться на стане, у которого имеются волоки, продольно вращающиеся по отношению к своей оси, а также на неподвижном варианте оборудования.

Безоправочный метод обработки

Может применяться такой метод, как безоправочное протягивание. Данный метод подразумевает работу с заготовками из таких материалов, как цветные сплавы и металлы, а также различные трубные заготовки. Чаще всего этот метод выполняется при наличии двух волоков. Один применяется для того, чтобы осуществить обжатие по сечению, а второй - для центровки. Недостатком является то, что поверхность при такой процедуре сильно теряет в качестве, а потому метод используется лишь для уменьшения диаметра труб.

Другие способы протягивания

При выполнении операции нужно знать, какие величины характеризуют деформацию металла при волочении. В качестве таких параметров выступают обжатие по толщине заготовки, а также ее удлинение, по отношению к начальному размеру.

Достичь лучшего качества, чем при предыдущем методе обработки можно, если использовать другие варианты:

Бухтовый. Данная процедура считается достаточно оптимальной, если необходимо обработать трубные заготовки из таких материалов, как медь, латунь, алюминий. Подразумевается протяжка смотанной в бухту заготовки. При использовании метода можно получить тонкостенные трубки с толщиной от 0,2 до 3 миллиметров и сечением от 1 до 70 миллиметров. Олифа, водная эмульсия, растительные или минеральные масла - это обязательные составы, без которых нельзя проводить такую операцию.
Проведение операции на оправке, которая может быть деформируемая, зафиксированная.
Один из распространенных методов называется стрежневым. Суть заключается в том, что внутрь заготовки вставляется стержень, выполненный из прочной марки стали. Операция протягивания выполняется вместе с этим стержнем, который удаляется после того, как вся заготовка прошла через волок. Чаще всего изготавливаются капиллярные трубки, сечение которых не более 1 мм.

Возможен также вариант протяжки труб на барабанах, относящихся к трубоволочильной группе, а также на траковых станах, которые снабжены цепями. Выбор способа основывается не только на том, какое оборудование имеется в наличии, а также и на свойствах и виде металла, из которого сделана обрабатываемая заготовка.

Специальные станы для протяжки

Варианты протяжки проволоки

На самом деле существует несколько вариантов исполнения даже такой простой операции, как протяжка проволоки.

Есть вариант, при котором захват проволоки не нужен. Заготовка движется вперед за счет усилия, приложенного с обратной стороны. Называется метод беззабивочным.
Есть способ, который получил название гидродинамического. В данном случае подразумевается использование оборудования комбинированного типа. В состав такой техники входит насадное кольцо, напорная, а также рабочая волока. Стан приводится в действие от работы насосов с высоким давлением. Проблема заключается в том, что установка, а также использование данного стана, в плане стоимости слишком дороги. По этим причинам используется он только в том случае, если применение других вариантов, более простых, невозможно.

Что можно изготовить на стане

На станах волочильного типа можно без проблем изготавливать прутья квадратной, круглой или шестигранной формы. При этом они будут холоднодеформированного типа. Тут важно отметить, что даже незначительные изменения в технологическом процессе протекания процедуры позволяют изготавливать разные заготовки. Крупные изделия - с сечением более 3 см, мелкие прутки - с сечением менее 2,5 см. наиболее стандартная схема обработки выглядит таким образом: изделие в бухте помещается на стан, а далее выполняется процедура волочения. При стандартной обработке это всегда однократное волочение. После этого конструкция отправляется на автоматическую линию, где обычно и проходит финальную стадию обработки.

Особые виды протяжки

Волочение металла: суть, назначение, области применения. Виды и методы. Этапы процесса волочения. Применяемое оборудование и его разновидности. Видео процесса волочения проволоки.

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.

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.

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.

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.

Читайте также: