42. Условие «безобрывности» процесса волочения. Коэффициент запаса
Особенно важно избегать обрывов при скоростном волочении, поскольку чем выше скорость волочения, тем сильнее сказываются обрывы на потере производительности и тем больше потери металла.
Вероятность и частота обрывов зависят прежде всего от маршрута волочения, т. е. от величины деформации в каждом проходе, поскольку величина напряжения волочения, пропорциональна степени деформации. Напряжение волочения в каждом проходе не должно превышать определенной доли предела прочности металла. На практике используют понятие коэффициента запаса прочности (отношение предела прочности к напряжению волочения) и в зависимости от диаметра проволоки рекомендуют подбирать величину обжатий за проход так, чтобы коэффициент запаса прочности составлял 1,5-2,5. Решающее влияние на предел прочности и величину сопротивления разрыву оказывают поверхностные дефекты, неметаллические включения, мартенситные участки, макро- и микротрещины и другие дефекты структуры металла. Они ослабляют "живое" сечение проволоки и являются источниками концентрации напряжения. Чем тоньше проволока, тем опаснее неметаллические включения и другие пороки в строении металла. Сопротивление разрыву в значительной степени зависит также от величины и распространения остаточных напряжений, возникающих в результате неравномерной деформации и неравномерного нагрева по сечению проволоки. Теоретические расчеты и опытные данные показывают, что при плохой смазке и недостаточном охлаждении остаточные напряжения в поверхностных слоях проволоки получаются настолько большими, что сами могут вызвать разрушение металла. К постоянно действующим факторам, определяющим сопротивление разрыву, относятся:
механические свойства металла и их изменение в ходе волочения;
величина и распределение остаточных напряжений;
размер проволоки;
температурно-скоростные условия деформации.
Случайные факторы включают:
царапины от абразивных частичек;
случайно попавших в очко, мартенситные участки;
местное выкрошивание канала волоки.
Надлежащий контроль за качеством металла, правильно выбранные режимы термической обработки, травления и волочения, высококачественная отделка внутреннего канала волок и применение хорошей смазки могут свести обрывы к минимуму. Основное внимание должно быть обращено на однородность структуры металла, чистоту его по неметаллическим включениям и режим волочения. Изменением в благоприятную сторону постоянных факторов можно обеспечить устойчивое значение коэффициента запаса в течение длительного времени и уменьшить обрывы по случайным факторам. Напряжение волочения зависит от:
сопротивления металла деформации и его изменения в результате наклепа;
степени деформации;
коэффициента трения;
величины противонатяжения;
формы канала волоки.
Таким образом, коэффициент запаса зависит от многих факторов и его величина в процессе волочения сильно колеблется. Увеличением коэффициента запаса можно уменьшить обрывы проволоки как по постоянным, так и по случайным факторам. Однако расчеты показывают, что с уменьшением средней вытяжки количество протяжек возрастает быстрее, чем значение коэффициента запаса, и дробление маршрута волочения может не дать ожидаемого эффекта в уменьшении обрыва проволоки.
Практика волочильного производства показывает, что:
обрывность проволоки в процессе волочения в основном обусловлена дефектами структуры металла, наличием больших остаточных напряжений и неправильным режимом волочения;
повышение коэффициента запаса за счет большого дробления вытяжек нецелесообразно;
обрывность может быть значительно уменьшена при тщательной подготовке поверхности, использования рациональной смазки, а также волок из материалов высокой твердости с хорошо обработанным каналом волочения;
на машинах мокрого волочения со скольжением в целях уменьшения обрывности желательно работать с повышенными углами обхвата.
Для обеспечения нормальных условий процесса волочения необходимо, чтобы б1 было меньше бв.1- истинного предела текучести металла после волочения. Если напряжение волочения б1 превысит временное сопротивление металла после выхода его из волоки бв.1, процесс волочения окажется невозможным, так как произойдет обрыв протягиваемого металла. Поэтому для обеспечения надежности процесса волочения необходимо создать некоторый запас прочности.