1.10. Оборудование для волочения проволоки

Устройства, на которых осуществляется волочение при помощи одной или нескольких волок и тяговых механизмов, называются волочильными машинами.

Они могут быть однократного (одна волока) и многократного (до 25 волок) волочения.

Протягивание проволоки через волоки осуществляется с помощью тя­ говых барабанов (роликов), создающих силу волочения за счет трения, возникающего между поверхностью проволоки и поверхностью роликов. По мере прохождения волок диаметр проволоки уменьшается, а скорость ее движения возрастает.

Так как в процессе волочения происходит уменьшение сечения без изменения объема проволоки, то длина исходного отрезка заготовки уве­ личивается после каждого прохода пропорционально вытяжке. Для осуще­ ствления многократного волочения необходимо согласовать скорости тя­ говых устройств. В идеальном" случае должен соблюдаться закон равенства секундных объемов металла, проходящего через каждую волоку:

V\Fx =V2F2 =... = VnF„,

где V- скорость движения проволоки;

F - ее поперечное сечение при прохождении соответствующей волоки. По размерам протягиваемой проволоки различают следующие классы

волочильных машин:

-тяжелого волочения (фасонная проволока сечением до 300 мм2 и круглая диаметром больше 4,0 мм);

-грубого волочения (диаметр 1,0-4,5 мм);

-среднего волочения (диаметр 0,3-1,25 мм);

-тонкого волочения (диаметр 0,15-0,4 мм);

-тончайшего волочения (диаметр <0,15 мм).

Самая тонкая медная проволока, изготовляемая методом Золочения, имеет диаметр 10-12 мкм.

Машины однократного волочения применяются в основном для про­ изводства проволоки крупных сечений и являются, таким образом, маши­ нами тяжелого волочения.

В кабельной промышленности встречаются две разновидности таких машин: с горизонтальным и вертикальным тяговым барабаном. На маши­ нах с горизонтальным тяговым барабаном протягивают изделия самых крупных сечений: круглую проволоку диаметром больше 8 мм и фасонную проволоку сечением 300-500 мм2

Вертикальный тяговый барабан имеет коническую форму. Проволока после волоки поступает на нижнюю кромку барабана, а в верхней части барабана происходит сматывание проволоки в бухту.

Применение машин однократного волочения целесообразно в случаях, когда требуется небольшое суммарное обжатие, которое можно осущест­ вить за 1-2 прохода.

К машинам однократного волочения относятся машины типа B-I/750, B-I/550.

Волочильные машины многократного волочения делятся на два ос­ новных типа: без скольжения и со скольжением.

Вмашинах без скольжения скорости движения проволоки по выходе из волок равны окружным скоростям соответствующих тяговых роликов и барабанов. У этих машин на роликах имеется достаточный запас проволо­ ки, за счет которого можно временно останавливать и вновь пускать от­ дельные ролики, не прекращая работы всей машины. В случае остановки какого-либо промежуточного ролика запас проволоки на предшествующем ролике увеличивается, а работа последующего ролика продолжается до тех пор, пока есть проволока на остановленном ролике.

Вмашинах со скольжением скорость движения проволоки чаще всего меньше окружной скорости роликов, т.е. имеет место скольжение прово­ локи относительно тяговых роликов. Количество проволоки на роликах ограничивается одним или несколькими витками, и остановка одного ро­ лика вызывает необходимость остановки всей машины.

Машины без скольжения в кабельной промышленности используются

для волочения круглой алюминиевой проволоки. Скорость волочения до 16 м/с, количество волок 6- 10.

Машины многократного волочения без скольжения магазинного типа с индивидуальным приводом барабанов (ВМА-6/450; ВМА-8/450; ВМА10/450) применяются для волочения круглой проволоки диаметром более 1,0 мм. Они имеют 6-10 волок.

Машины многократного волочения со скольжением используются для волочения круглой и фасонной проволоки. Основным условием работы машины со скольжением является условие постоянства секундных объе­ мов проволоки, проходящей через все волоки:

V\F\ = V2F2= =FnFn = const,

где V\y V2 t...,V„ - скорость движения проволоки в 1, 2, п-й волоках; F\,F 2 y...yFn- сечение проволоки в 1, 2, и-й волоках.

На машинах со скольжением вытяжки и скорости проволоки по про­ ходам должны быть согласованы с окружными скоростями тяговых роли­ ков. В идеальном случае желательно, чтобы после каждой волоки скорость

движения проволоки и окружная скорость соответствующего ролика были равны. Но практически это не выполнимо, так как при недостаточной точ­ ности изготовления волок или их неравномерном износе фактическая ско­ рость движения проволоки отличается от расчетной. Если скорость движе­ ния проволоки больше скорости ролика, то ролик будет тормозить процесс волочения. Проволока, выходящая из последующей волоки, примет на себя усилие волочения через предыдущую волоку, что приведет к обрыву. По­ этому тяговые ролики машин со скольжением вращаются с некоторым опережением по отношению к движению проволоки, т.е. имеют запас по скорости.

Для определения относительной величины скольжения р0Тн использу­ ется следующее выражение:

где Кр - скорость вращения ролика; Упр - скорость движения проволоки.

Наглядное представление об опережении (м/мин) дает абсолютная ве­ личина скольжения

Рабе пр*

Нормальным считается скольжение 3-5 %. Увеличение скольжения ухудшает качество поверхности проволоки, вызывает ускоренный износ роликов, приводит к дополнительным потерям мощности на преодоление сил трения.

Машины со скольжением различаются по конструкции и расположе­ нию тяговых роликов. Ролики могут быть цилиндрическими и ступенча­ тыми, могут располагаться вертикально или горизонтально.

У машин с цилиндрическими тяговыми роликами окружная скорость каждого последующего ролика возрастает за счет увеличения его скорости вращения. Диаметры всех роликов одинаковы. Эти машины могут иметь от 5 до 9 волок (СМВ-1-5; СМВ-1-9 и др.) У машин со ступенчатыми тя­ говыми роликами окружная скорость после волоки возрастает за счет уве­ личения диаметра ролика-ступеньки. После выхода из волоки проволока поступает на следующую ступеньку тягового ролика. Эти машины наибо­ лее распространены в кабельной промышленности. Они могут иметь до 25 волок (табл. 1.4).

При заправке волочильных машин необходимо заострить конец про­ тягиваемой проволоки таким образом, чтобы он свободно проходил через отверстие волоки. Для этого пользуются специальными острильными станками, которые имеют валки с нарезанными на них ручьями перемен­ ного сечения. При вращении валков размер калибра изменяется и введен­ ный в калибр конец проволоки обжимается.

Заостренная проволока протягивается через волоки на специальных затяжных станках или с помощью барабанов (роликов) самой волочильной машины.

Для размотки и подачи проволоки в волочильные машины применя­ ются отдатчики различных конструкций. Различаются два типа отдатчи­ ков: инерционные - с подвижной катушкой или бухтой и безынерционные - с неподвижной катушкой или бухтой.

Инерционный отдатчик представляет собой деревянный или металли­ ческий конус, который вращается вместе с бухтой вокруг вертикальной оси. Недостаток такого отдатчика - большая инерционность, иногда она является причиной запутывания или даже обрыва проволоки.

В безынерционном отдатчике заготовка снимается витками с уложен­ ной на полу или стеллаже бухты. Во избежание запутывания проволоки направляющий ролик должен быть установлен достаточно высоко. Так как бухта лежит неподвижно, то можно, не останавливая волочильной маши­ ны, приварить к нижнему концу установленной бухты верхний конец сле­ дующей бухты, в этом случае обеспечивается непрерывность подачи заго­ товки.

Отдатчики с неподвижной катушкой применяются на машинах сред­ него и тонкого волочения. Проволока продевается через ушки водилки, укрепленной на оси катушки. При движении проволоки водилка вращается в сторону, противоположную намотке, обеспечивая разматывание прово­ локи. Заготовка при этом практически не испытывает натяжения. Недос­

Для волочения проволоки применяются в основном монолитные во­ локи. В процессе волочения волока подвергается сильному давлению из­ нутри и может разрушиться, если не имеет достаточно прочной опоры сна­ ружи. Роль такой опоры играет металлическая обойма, в которую крепится волока.

К характеристикам волочильного инструмента относятся: материал инструмента и его механические свойства, геометрия рабочей поверхно­ сти, наружная форма волоки и устройства для установки и крепления ин­ струмента.

Для изготовления волок применяют материалы, обладающие высокой твердостью, износостойкостью, антикоррозийной стойкостью, хорошей полируемостью.

Для производства волок в основном используются металлокерамиче­ ские сплавы, естественные и искусственные алмазы, некоторые марки стали.

Металлокерамические сплавы состоят из 90-98 % карбида вольфрама и 2-10 % кобальта, который цементирует карбид и обеспечивает однород­ ность смеси всех компонентов. Металлокерамические сплавы по твердости близки к алмазу (88-90 HRC), а кобальт придает сплаву требуемую вяз­ кость.

Для волочения проволоки диаметром менее 0,3 мм применяются ал­ мазные волоки. Это необходимо, так как при волочении тонкой проволоки канал волок из металлокерамических сплавов быстро изнашивается и обеспечить точный размер проволоки не представляется возможным.

Для изготовления обойм используется сталь или латунь.

Для придания каналу волоки надлежащих размеров и формы, а также для получения высокого класса чистоты поверхности этого канала волоки подвергаются шлифовке. Изготовление или перешлифовка волок относят­ ся к числу наиболее ответственных процессов. Обработке подвергаются как новые волоки, так и волоки, бывшие в употреблении.

После шлифовки производится доводка, т. е. механическая обработка канала с целью придания ему точных размеров, и полировка - получение гладкой поверхности рабочего канала.

Технические неграненые алмазы используются для изготовления во­ лок лишь в отдельных случаях. В основном кабельные заводы получают заготовки алмазных волок. Эти заготовки сначала подвергаются огранке. После огранки алмазы центруются обычно на глубину 1/3 толщины камня. Затем производится их сверление и шлифовка на специальных станках при помощи притиров (иголок), на концы которых нанесена алмазная пудра. Угол заточки притиров последовательно изменяется, благодаря чему полу­ чается радиальная форма волочильного канала. После сверления произво­