3.4.5. Производство специальных видов проката

Профили специального назначения, производимые методами прокатки, отличаются большим разнообразием. Многие из них производятся не на ме­таллургических, а на машиностроительных предприятиях. Все их можно от­нести к двум группам: периодический и специальный прокат. Как правило, все разновидности специальных профилей производят на станах поперечной либо поперечно-винтовой прокатки. Принцип прокатки периодических про­филей, служащих заготовками для других видов обработки, заключается в применении валков, периодически смещающихся по мере продвижения заго­товки. Большую группу заготовок производят на станах поперечно-винтовой прокатки: шары для подшипниковой промышленности (рис. 3.8), заготовки для шатунов двигателей, ролики, ребристые трубы, вагонные оси, цельнокатаные вагонные колеса, зубчатые колеса и др.

Рис. 3.8. Прокатка шаров: 1 – заготовка; 2 - ограничители; 3 – прокатные валки

Рис. 3.9. Виды гнутых профилей

Применение специальных технологий и оборудования для производ­ства ряда изделий прокаткой взамен традиционно существующих мето­дов позволяет резко увеличить производительность и повысить качество изделий.

Поперечное сечение горячекатаных профилей очень часто оказыва­ется существенно завышено по сравнению с требованиями расчета и конструктивными особенностями изделия. Поэтому во многих случаях более рацио­нальным является применение гнутых профилей, изготавливаемых в хо­лодном состоянии на роликовых листогибочных станах. Заготовкой для производства гнутых профилей является горяче- и холоднокатаная поло­са или лента. Процесс профилирования прокаткой является непрерывным и заключается в изменении формы поперечного сечения полосы при со­хранении толщины, равной толщине исходной ленточной заготовки.

Вы­сокая производительность процесса (до 3 м/с) наряду с существенным снижением массы элементов определяет широкое применение гнутых профилей в автомобильной и авиационной промышленности, машино­строении и строительстве.

На рис. 3.9 представлены примеры закрытых и открытых гнутых профилей. Процесс профилирования прокаткой легко совмещается со сваркой, пробивкой отверстий, окраской и другими технологическими процессами.

3.5. Волочение

Волочение — процесс протягивания обрабатываемой заготовки через постепенно сужающееся отверстие в инструменте, называ­емом волокой или матрицей. Исходным материалом для волочения является горячекатаный сортовой прокат различного поперечного сечения (круглого, квадратного, шестигранного), проволока, трубы из стали, цветных металлов и сплавов.

В результате волочения поперечное сечение заготовки умень­шается, а ее длина увеличивается. Волочение применяют для полу­чения тонкой проволоки диаметром 0,002…5 мм, тонкостенных труб, фасонных профилей (рис. 3.10), а также для калибровки, т. е. для придания точных размеров и высокого качества поверхности мате­риала изделия.

Рис. 3.10. Профили, изготовляемые во­лочением

Инструмент для волочения (рис. 3.11) состоит из обоймы 2, в ко­торую вставлена волока 1. Волока имеет по длине четыре характер­ные зоны: I — входную, или смазочную, с углом около 40°; II — ра­бочую, или деформирующую, с углом 10…24°; III — калибрующую, обычно цилиндрической формы, и IV — выходную с углом 45…60°. Угол рабочей зоны волоки зависит от вида изделия и свойств ме­талла. Волоку обычно крепят в обойме и изготовляют из углеро­дистых и легированных сталей с последующей цементацией и закал­кой для волочения крупных прутков и труб или из твердых спла­вов и алмазов для волочения очень тонкой проволоки.

Рис. 3.11. Инструмент для волочения

На рис. 3.12 представлены схемы волочения прутков и труб. Тру­бы обрабатывают волочением несколькими способами: на длинной оправке, движущейся вместе с трубой (рис. 3.12, б), для значитель­ного уменьшения толщины стенки; на неподвижной оправке (рис. 3.12, в) для уменьшения внешнего диаметра и толщины стенки; без оправки (рис. 3.12, г) для уменьшения внешнего диаметра.

Во всех случаях, для того чтобы осуществить волочение, необ­ходимо заострить конец заготовки или трубы, продвинуть в волоку, зажать выступающий конец захватами машины и приложить соот­ветствующее усилие. Степень деформации при волочении не превышает обычно 30…35%.

Рис. 3.12. Схемы волочения:

а — прутка; б — трубы на длинной подвижной

оправке, в — трубы на короткой неподвижной оправ­ке; г — трубы без оправки

Обычно при волочении коэффициент вытяжки составляет 1,25…1,30 и может достигать 1,8 (например, при волочении труб на оправке). Если во­лочение невозможно осу­ществить за один проход вследствие большого об­жатия, то назначают не­сколько последователь­ных проходов через ряд волок.

Для уменьшения тре­ния (усилия волочения), а также для улучшения ка­чества поверхности и по­вышения стойкости волок с поверхности заготовок удаляют окалину и ржав­чину путем электрохими­ческого или химического травления. После травления заготовки промывают водой.

На поверхность заготовок, предназначенных для последователь­ного волочения через несколько волок, наносят подсмазочный слой.

В качестве смазок используют минеральные и растительные мас­ла, животные жиры, мыло, графит и некоторые эмульсии.

Волочение металла осуществляют в холодном состоянии, вслед­ствие чего металл упрочняется. В большинстве случаев упрочнение готового изделия снимается отжигом. При многократном волоче­нии для восстановления пластических свойств металла эту опера­цию применяют между отдельными протяжками.

Волоку изготовляют из инструментальных сталей, металлокерамических спла­вов и технических алмазов (для волоче­ния проволоки диаметром менее 0,2 мм). Волочение производят на барабанных и цепных волочильных станах. Барабанные станы служат для волочения проволоки, труб небольшого диаметра, наматываемых в бунты. На цепных станах тянущее устройство совершает прямолинейное возврат­но-поступательное движение. Такие станы применяют для волочения прутков и труб, которые нельзя наматывать в бунты.