при какой температуре чаще всего выполняют волочение

Температура и скорость волочения проволоки

Температура волочения

Холодное волочение проволоки и прутков сопровождается выделением большого количества тепла и повышением температуры в очаге деформации (в волоке). В процессе волочения тепло выделяется из-за внутреннего трения (пластической деформации при волочении, в результате которой происходит трение одних частей металла о другие) и внешнего трения между поверхностями протягиваемого изделия и волочильного инструмента в зоне их контакта.

Большая часть энергии, которая затрачивается на волочение, превращается в тепло и лишь частично (не более 10%) аккумулируется в протягиваемом изделии в виде потенциальной энергии.

Около 83 % механической работы, используемой при волочении стальной проволоки, затрачивается на преодоление внутреннего трения, преобразуясь в тепло. В тепло обращается и вся работа внешнего трения. Расчеты показывают, что тепло внешнего трения составляет в среднем около 35 % от всего выделившегося при волочении тепла. Для прутков разогрев при волочении большого значения не имеет, так как их волочение однократно и непродолжительно.

Принято учитывать в расчетах и экспериментах три температуры: tк — температуру контактной поверхности проволоки в конце очага деформации, tcp — среднюю температуру поперечного сечения проволоки и tо — температуру проволоки перед входом ее в очаг деформации. Контактная температура деформации быстро повышается, а затем понижается до средней. Средняя же температура быстро повышается, а затем медленно снижается.

Установлено, что tср не должна превышать 250 °С во избежание старения стальной проволоки после волочения, tк — 700°С в целях предотвращения образования на поверхности проволоки хрупких зон мартенсита закалки.

Р. Б. Красильщиков предложил следующие эмпирические формулы для определения температур проволоки при волочении:

где v_в — скорость волочения; d — диаметр проволоки после волочения.

Волочение стальной проволоки проводят обычно без предварительного подогрева металла, однако в зоне соприкосновения с волокон металл нагревается за счет тепла деформации и трения. Для уменьшения разогрева проволоки при волочении применяют охлаждение волок и тянущих устройств (например, волочильных барабанов). В некоторых случаях охлаждают и проволоку непосредственно после выхода ее из волоки (при сухом волочении воздухом, при мокром волочении — водой или эмульсией). Однако полностью устранить влияние нагрева не удается.

Данные опытов и повседневная работа показывают, что все факторы, снижающие температуры волочения, повышают пластические свойства проволоки и прутков из углеродистой стали. Увеличение нагрева проволоки и прутков снижает их пластичность и повышает временное сопротивление разрыву и предел упругости.

Изменение свойств проволоки и прутков из углеродистой стали при холодном волочении связано со старением металла. Под старением принимают выделение соединений углерода, азота (карбидов, нитридов и др.) при разных температурах и изменение в связи с этим свойств металла. Старение происходит с повышением температур при волочении.

Необходимо отметить, что на температуру протягиваемой проволоки и прутков сильно влияют некачественное травление, неправильный профиль канала волоки, разрыв пленки смазки и другие факторы.

Скорость волочения

Скорость прохождения проволоки и прутков через волоки определяет производительность волочения. Чем больше скорость, тем больше производительность. При многократном волочении, когда проволока непрерывно проходит через несколько волок, о производительности судят по скорости волочения через последнюю волоку.

Возможность использования высоких скоростей волочения зависит от свойств протягиваемой проволоки и прутков и уровня проведения всего комплекса технологических операций. Так, повышение скорости волочения само по себе почти не отражается на свойствах готовой проволоки и прутков, но при этом сильно разогреваются волоки и само изделие, что существенно влияет на пластичность, оцениваемую числами перегибов и скручиваний.

Считают, что в современных условиях скорости волочения стальной проволоки (канатная, пружинная), от которой требуются строго определенные механические свойства, обусловливаются в основном возможностями отвода тепла и допустимыми температурами нагрева проволоки при волочении. Скорости волочения, при которых проволока не будет нагреваться до температур, снижающих ее механические свойства, можно рассчитывать в зависимости от σв и диаметра d протягиваемой стальной проволоки по формулам

Первая из приведенных формул рекомендуется для расчета при σв≤1470 Н/мм², а вторая при σв≥1470 Н/мм². Коэффициенты k1=15*10⁵ и k2=3,5*10¹² в этих формулах отражают условия волочения (смазки, охлаждения, противонатяжения и пр.).

Для многих сортов проволоки из низкоуглеродистых сталей, цветных металлов и сплавов, а также для проволоки, предназначающейся для последующего волочения на более тонкие диаметры (передельная проволока), ограничение скоростей волочения обусловливается почти исключительно природой металла и качеством проведения технологических операций, составляющих весь комплекс производства проволоки. Если, например, предшествующая термическая обработка не обеспечивает пластичной структуры или сплав по своей природе непластичен, то высокоскоростное волочение невозможно. При высокоскоростном волочении наибольшее внимание следует уделять подготовке проволоки к волочению, качеству волок, условиям их охлаждения, смазке и другим технологическим операциям.

Скорость волочения ограничивается также конструкцией имеющихся волочильных машин, мощностью их привода и состоянием размоточных и намоточных устройств, а также других приспособлений.

Усовершенствование волочильного оборудования и технология производства проволоки позволяют непрерывно наращивать скорости волочения и увеличивать производительность станов.

В таблице 1 приведены скорости волочения проволоки различных диаметров на немецких волочильных машинах.

Таблица 1 – Скорости волочения проволоки различных диаметров на волочильных машинах

Источник

Ответы к тесту: Заготовка полных профилей, волочение

⚑ Закажите написание студенческой работы!

Если возникли сложности с подготовкой студенческой работы, то можно доверить её выполнение специалистами нашей компании. Мы гарантируем исполнить заказ во время и без ошибок!

Тестовый вопрос: Назовите основной недостаток получения изделий методом прессования с обратным истечением металла?

Выберите правильный ответ:

[неверно] Повышенный расход металла на единицу изделия из-за существенных потерь в виде пресс-остатка;

[неверно] Неравномерность механических и других свойств по длине и поперечному сечению изделия;

[неверно] Высокая стоимость прессового инструмента;

[ верно ] Сокращенный сортамент получаемых изделий;

[неверно] Неравномерное течение металла при прессовании.

Тестовый вопрос: Какой инструмент при прессовании обеспечивает получение правильных размеров профиля и качество поверхности изделий?

Выберите правильный ответ:

[ верно ] Матрицы;

Тестовый вопрос: Какие матрицы применяют при прессовании полых профилей из легкосвариваемых материалов (например, из алюминия и его сплавов)?

Выберите правильный ответ:

[неверно] Конические матрицы с одним рабочим конусом;

[неверно] Конические матрицы с двумя рабочими конусами;

[неверно] Плоские матрицы;

[неверно] Радиальные матрицы;

[ верно ] Язычковые матрицы.

Тестовый вопрос: Чему равна оптимальная длина слитка или заготовки при производстве сплошных профилей прессованием?

Выберите правильный ответ:

[неверно] 1,0÷1,5 диаметрам готового изделия;

[ верно ] 2,0÷3,0 диаметрам готового изделия;

[неверно] 1,5÷2,0 диаметрам готового изделия;

[неверно] до 5 диаметров готового изделия;

[неверно] до 10 диаметров готового изделия.

Тестовый вопрос: Чему равна оптимальная длина слитка или заготовки при производстве полых профилей прессованием?

Выберите правильный ответ:

[неверно] 1,0÷1,5 диаметрам готового изделия;

[неверно] 2,0÷3,0 диаметрам готового изделия;

[ верно ] 1,5÷2,0 диаметрам готового изделия;

[неверно] до 5 диаметров готового изделия;

[неверно] до 10 диаметров готового изделия.

Тестовый вопрос: Укажите, какая из перечисленных технологическим схем соответствует схеме производства изделий прессованием?

Выберите правильный ответ:

[ верно ] Подготовка поверхности слитка или исходной заготовки (удаление поверхностных дефектов, зачистка торцевых поверхностей) → нагрев → прессование → отделка отпрессованных изделий (термообработка, правка, зачистка, травление, нанесение защитных покрытий);

[неверно] Подготовка поверхности сляба (удаление поверхностных дефектов, зачистка торцевых поверхностей) → нагрев → прессование → отделка отпрессованных изделий (термообработка, правка, зачистка, травление, нанесение защитных покрытий);

[неверно] Подготовка поверхности сляба (удаление поверхностных дефектов, травление) → прессование;

[неверно] Подготовка поверхности слитка или исходной заготовки (удаление поверхностных дефектов, зачистка торцевых поверхностей) → нагрев → прессование;

[неверно] Подготовка поверхности слитка или исходной заготовки (удаление поверхностных дефектов, травление) → термическая обработка→ нагрев → прессование → отделка отпрессованных изделий (термообработка, правка, зачистка, травление, нанесение защитных покрытий).

Тестовый вопрос: Какую роль играет технологическая смазка при прессовании металла?

Выберите правильный ответ:

[неверно] Замедляет охлаждение поверхностных слоев слитка или заготовки;

[неверно] Удлиняет срок службы прессового инструмента;

[неверно] Уменьшает возможность появления задиров и налипания металла на инструмент;

[ верно ] Замедляет охлаждение поверхностных слоев слитка или заготовки, удлиняет срок службы прессового инструмента, уменьшает возможность появления задиров и налипания металла на инструмент;

[неверно] Уменьшает неравномерность деформации по сечению и длине слитка или заготовки, уменьшает срок службы прессового инструмента, уменьшает возможность появления задиров и налипания металла на инструмент.

Тестовый вопрос: Какой вид технологической смазки применяют при прессовании легированных сталей, сплавов никеля и титана?

Выберите правильный ответ:

[неверно] Пальмовое масло;

[ верно ] Стеклосмазка;

[неверно] Машинное масло;

[неверно] Графитовая смазка.

Тестовый вопрос: Какие изделия получают волочением?

Выберите правильный ответ:

[неверно] Проволоку с минимальным диаметром 0,002 мм; трубы небольшого диаметра и с тонкой стенкой;

[неверно] Проволоку с минимальным диаметром 0,002 мм, прутки диаметром до 100 мм, только круглого сечения;

[неверно] Проволоку с минимальным диаметром 0,002 мм, прутки диаметром до 100 мм, только круглого сечения, трубы небольшого диаметра и с тонкой стенкой;

[ верно ] Проволоку с минимальным диаметром 0,002 мм, прутки диаметром до 100 мм, круглого и фасонного сечения, трубы небольшого диаметра и с тонкой стенкой;

[неверно] Проволоку с максимальным диаметром 0,002 мм, прутки диаметром выше 100 мм, круглого и фасонного сечения, трубы небольшого диаметра и с тонкой стенкой.

Тестовый вопрос: При какой температуре чаще всего выполняют волочение?

Выберите правильный ответ:

[ верно ] При комнатной температуре, когда пластическую деформацию металла сопровождает наклеп;

[неверно] При нагреве металла до температуры выше точки АС3, когда пластическую деформацию металла сопровождают наклеп и разупрочнение;

[неверно] При нагреве металла до температуры ниже точки АС3, когда пластическую деформацию металла не сопровождают упрочнение;

[неверно] Температура металла не оказывает влияние на процесс волочения;

[неверно] При нагреве металла до температуры равной (0,7÷0,75)Тпл.

Тестовый вопрос: Чем характеризуется взаимодействие деформируемого металла с волокой?

Выберите правильный ответ:

[неверно] Наличием внешнего трения в так называемых мертвых зонах вблизи волоки;

[ верно ] Наличием трения скольжения по всей контактной поверхности;

[неверно] Наличием трения качения по всей контактной поверхности;

[неверно] Наличием трения качения в так называемых мертвых зонах вблизи волоки;

[неверно] Наличием трения скольжения в центральной части изделия и трения качения в так называемых мертвых зонах вблизи волоки.

Тестовый вопрос: Что оказывает существенное влияние на силовые условия процесса волочения, вызывая неравномерное распределение деформации по диаметру протягиваемого прутка?

Выберите правильный ответ:

[неверно] Наличие внешнего трения в так называемых мертвых зонах вблизи волоки;

[неверно] Наличие трения качения по всей контактной поверхности;

[ верно ] Наличием трения скольжения по всей контактной поверхности;

[неверно] Наличие трения качения в так называемых мертвых зонах вблизи волоки;

[неверно] Наличием трения скольжения в центральной части изделия и трения качения в так называемых мертвых зонах вблизи волоки.

Тестовый вопрос: Каким способом можно уменьшить силы контактного трения в процессе волочения изделий?

Выберите правильный ответ:

[неверно] Применением смазки;

[неверно] Применением противонатяжения;

[неверно] Заменой обычной волоки роликовой (дисковой);

[ верно ] Всеми выше перечисленными способами;

[неверно] Силы контактного трения оказывают положительное влияние на силовые условия процесса волочения, поэтому их стремятся увеличить, применяя при волочении волоки, изготавливаемые из керамических твердых сплавов и технических алмазов.

Тестовый вопрос: Что является исходным материалом при получении изделий волочением из черных и цветных металлов и сплавов?

Выберите правильный ответ:

[неверно] Катаная заготовка;

[неверно] Прессованная заготовка;

[ верно ] Катаная и прессованная заготовки, а также катанка, получаемая непосредственно из плавильной печи через кристаллизатор и непрерывный прокатный стан;

[неверно] Катанка, получаемая непосредственно из плавильной печи через кристаллизатор и непрерывный прокатный стан;

[неверно] Катаная и прессованные заготовки, слитки, проволока.

⚑ Успей сделать заказ со скидкой!

Если в течении 5 минут, вы оформите заявку на сайте, то получите гарантированную скидку. По истечению времени, кнопка исчезнет, поэтому поторопитесь!

Источник

Волочение металлов: характеристика, область применения, способы проведения работ и процессы обработки

Особенности процедуры

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:

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

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:

По количеству переходов волочение проволоки имеет две разновидности:

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:

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

Волочение проволоки происходит на станке, оборудованном специальным инструментом – волоком с отверстием, которое называется «глазком». Отверстие имеет постепенно уменьшающееся сечение, через которое протягивают заготовку.

Конструкция оборудования зависит от особенностей тянущего механизма:

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:

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:

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.

Источник