Тема 2.3.3 Волочение, сущность процесса, применяемое оборудование и инструмент

Вопросы:

1. Сущность процессов волочения сплошных и полых профилей.

2. Инструмент для волочения. Принцип работы цепных и барабанных волочильных станов.

3. Про­дукция волочения.

1. Волочением называется процесс обработки металлов давлением, при котором заготовка протаскивается через отверстие волоки, размеры которого меньше размеров сечения исходной заготовки. В результате волочения по­лучается изделие с постоянным сечением по всей длине.

Сущность процесса волочения состоит в следующем. У прут­ка 1 (рис. 139, а) с начальным сечением F₁ заостряется передний конец, который пропускают через очко волоки 2. К переднему кон­цу прутка, выходящему из волоки, прикладывают внешнюю силу Р, называемую усилием волочения. Пруток, проходя через очко волоки, деформируется и принимает форму и размеры очка волоки. Конечное сечение F₂ прутка меньше исходного F₁.

Рис. 33 Основные способы волочения изделий:

1 – изделие; 2 – волока; 3 – оправка; 4 – мундштук; 5 – волочильный болт

Сила давления N стенок очка волоки на металл вызывает со стороны последнего реак­тивные силы, равные по величине активным силам, но направлен­ные в противоположную сторону. Движение металла в очке волоки вызывает скольжение на контактной поверхности, вследствие чего возникают внешние силы трения Т, направленные против движе­ния прутка.

При волочении смазка металла и волочильного очка снижает силы трения и усилие волочения, а также температуру в очаге деформации, предотвращает прилипание металла к волоке и улуч­шает качество поверхности изделия. Кроме того, смазка позволяет увеличить обжатие за проход и скорость волочения.

Применяемые при волочении смазки разделяют на твердые (мыльные порошки, графит, парафин), консистентные или полужид­кие (солидолы, тавоты, минеральные масла в смеси с мылом, петро-латумом и др.) и жидкие (водные эмульсии минеральных масел и мыла и т. д.). Введение в смазку небольших количеств поверх­ностно активных веществ (серы, фосфора и др.) облегчает про­цесс деформирования металла. Эти вещества проникают в микро­трещины на поверхности протягиваемой заготовки и создают в них дополнительные раздвигающие усилия, облегчающие процесс де­формации под воздействием внешних сил.

Процесс волочения осуществляют обычно при комнатной тем­пературе. Выделяющееся при деформации металла тепло отводят непрерывным охлаждением прутка эмульсией, водой или возду­хом. В процессе волочения металл наклёпывается и приобретает волокнистое строение (текстуру). Это обусловливает изменение физических, химических и особенно механических свойств металла.

К основным способам волочения, кроме рассмотренного, отно­сят волочение труб без оправки (рис. 33, б) для уменьшения на­ружного и внутреннего диаметров трубы и увеличения длины (тол­щина стенки трубы почти не изменяется); волочение труб на оправ­ке (рис. 33, в) для уменьшения наружного и внутреннего диамет­ров и толщины стенки трубы; волочение в дисковых вращающихся волоках для получения сложных профилей. В послед­нем случае вращение неприводных дисков осуществляется усили­ем волочения благодаря силам трения.

2 . Волочение производится через во­локи – сплошные, составные, роликовые. Волока представляет собой кольцо, которое изготовляется из инструментальных сталей У8…У12, из стали марок ШХ15, Х12М, из твердых спла­вов ВК3, ВК6, ВК8, ВК10, ВК15, а для получения проволоки диаметром менее 0,3 мм – из алмаза. Для увеличения прочности волока за­прессовывается в стальную обойму.

Волока (рис. 34) состоит из двух частей – собственно воло­ки 1 и обоймы 2.

Волока имеет входной конус (распушка) I, не­обходимый для введения загото­вки в волоку, смазочную часть II, рабочий или деформирующий конус III, и котором заготовка обжимается, калибрующую зону IV и выходной конус V. Угол де­формирующего конуса 2α при во­лочении прутков принимается 6…18°, в зависимости от свойств металла и вида изде­лия, а при волочении труб 10…24°. Чем меньше твер­дость металла, тем больше угол рабочего конуса. Рис. 34

При волочении ряда профилей (квадрат, шестигранник и др.) применяются составные волоки, которые значительно проще в изго­товлении и отличаются универсальностью.

Рис. 35 Цепной и барабанный волочильные станы

Машины для волочения называются волочильными станами. Станы подразделяются на цепные и барабанные. У первых обра­батываемый металл имеет прямолинейное движение, у вторых наматывается на барабан.

Цепные станы (рис. 35, а) имеют станину 5, бесконечную воло­чильную цепь 2, тележку с захватами 3, стойку для крепления воло­ки 4, двигатель и редуктор 1. Вращение от электродвигателя через редуктор и звездочку передается цепи 2. Заостренный конец протя­гиваемого прутка пропускается через волоку, установленную в стойке, и захватывается захватами волочильной тележки. Тележка имеет крюк, которым она сцепляется с волочильной цепью и двига­ется вместе с ней, протягивая пруток через волоку.

Длина протягиваемых прутков ограничивается размерами ста­нины и не превышает обычно 15 м. Станы строятся с тяговым усилием от 0,5 до 150 т. Скорость волочения 1,5…2 м/сек. Совре­менные станы работают по автоматическому циклу.

Барабанные станы могут быть однократного и многократного волочения. У первых (рис. 35, б) бунт проволоки надевается на фигурку 1, заостренный конец проволоки пропускается через волоку 2 и закрепляется на тянущем барабане 3. При вращении барабана проволока протягивается через волоку.

3. В зависимости от формы очка волоки при протяжке прутков и формы оправки и очка волоки при протяжке труб можно полу­чать различные простые и фасонные профили (рис. 36), а также фасонную проволоку. Промышленность выпускает тянутые изде­лия следующих размеров: прутки диаметром 5…50 мм, проволоку диаметром 0,006…16 мм и трубы диаметром 0,6…400 мм с толщи­ной стенки 0,05…15 мм.

Рис. 36 Профили прутков и труб, получаемых во­лочением

Волочением изготовляют прутки, проволоку, тонко­стенные трубы, фасонные профили и т. п. из стали, цвет­ных металлов и их сплавов, Волочение применяют так­же для калибровки, т. е. для придания точных размеров и чистой поверхности горячекатаному металлу (сортово­му и трубам).