Глава 3

ВОЛОЧЕНИЕ

1. Основные понятия и закономерности процесса волочения

Сущность процесса волочения состоит в деформации металла путем протягивания через сужающийся по длине канал круглого, квадратного или более сложного профиля (рис. 172).

Волочильный инструмент, волока (матрица, фильера) изготавливаются из закаленной стали, твердых сплавов, а для прецизионных изделий — из алмаза (вставки в металлическое кольцо). Усилия волочения в значительной мере определяют силы трения на поверхности металл - волока, которые стремятся максимально снизить подбором рациональных смазок. Смазки бывают жидкие (касторовое масло, олифа, минеральные масла); жидкие с добавками (талька, порошка графита и д р.); сухие (порошки, мыла), покрытия (фосфатные, металлические и др.). Для уменьшения внешнего трения и повышения стойкости волочильного инструмента часто применяют волочение с противонатяжением, т. е. приложением к протягиваемому металлу на входе силы, направленной в сторону, противоположную его движению. При волочении изменяется профиль поперечного сечения с одновременной вытяжкой по длине. Процесс волочения многократен и чередуется с большим количеством промежуточных отжигов, травлений, смазок и т. д. Волочением изготавливают проволоку и трубы, реже используют процесс для калибровки сорта и производства профилей. Этот процесс позволяет изготовлять изделия различного сечения (проволока от 10 мм до нескольких микрон) с очень высокой точностью и чистотой поверхности. В большинстве случаев металл, обрабатываемый волочением, не нагревают: он входит в волочильный канал при комнатной температуре, а образующееся тепло деформация отводят, с помощью эмульсии или обдува воздухом. При таком способе холодного волочения протянутый металл имеет блестящую гладкую поверхность и точные размеры поперечного сечения. В некоторых случаях, когда обрабатываемый металл обладает недостаточной пластичностью при комнатной температуре или высоким сопротивлением деформации, волочение осуществляют с предварительным подогревом.

При изготовлении труб широко используют три схемы: без оправки; на короткой оправке; на длинной подвижной оправке (рис. 172, в, г, д).

Для введения заготовки в волочильный инструмент для обеспечения первоначального захвата передний конец изделия утоняют (острят) заковкой или забивкой на ротационно-ковочных машинах или молотах.

Отличительной чертой процесса волочения является его универсальность (простота и быстрота замены инструмента), что делает его очень распространенным.

2. Производство проволоки

Производство проволоки осуществляется из широкой гаммы сталей и сплавов: углеродистых и высоколегированных сталей, сплавов на основе меди, никеля, титана и чистых металлов. Проволока находит широкое применение в различных изделиях техники практически всех отраслей промышленности (тросах, торсионах вертолетов, пружинах, струнах, стропах высокотемпературных парашютов и т. п.), а также в качестве сварочных материалов для автоматической и полуавтоматической сварки, материалов для армирования при производстве композиционных материалов и др. По объему производства из всех видов металлургических изделий проволока уступает лишь листовому прокату и трубам.

Исходным материалом для производства проволоки служит катанка диаметром 5 - 12 мм, изготавливаемая методом горячей прокатки.

В практике производства проволоки цветных металлов применяется также метод горячего прессования. Несмотря на то, что отходы при прессовании достигают 10 %, этим способом можно производить заготовку из малопластичных сплавов. Кроме того, процесс прессования позволяет производить более быструю переналадку оборудования и вести обработку металлов и сплавов, резко отличающихся по физико-химическим свойствам.

Катанку из высоколегированных сталей и сложнолегированных сплавов на основе цветных металлов для повышения пластических свойств и обеспечения стабильности физико-механических свойств по длине подвергают термической обработке. Это способствует резкому снижению обрывности проволоки в процессе ее волочения. Окалина на поверхности катанки оказывает большое влияние на процесс волочения. Содержание слоя окалины на стальной катанке, превышающее 18 г/м², практически исключает процесс волочения. Окалину с катанки необходимо удалить, что осуществляют травлением, изгибом катанки в роликах, дробеструйной очисткой. Наиболее распространено кислотное и щелочно-кислотное травление. В последнее время чаще стали применять механические методы очистки (дробеструйную, зачистку резцами, иглофрезерование и др.).

Очищенная от окалины катанка подвергается нанесению смазки. Материал смазки должен плотно сцепляться с поверхностью катанки, не разрушаться при давлениях и температурах, развивающихся в волочильном канале, и обеспечивать относительно материала волоки наименьший коэффициент трения.

Если по условиям изготовления проволоки недостаточно одного передела, то операции подготовки поверхности после разупрочняющей термической обработки повторяются.