книги из ГПНТБ / Хаяк, Г. С. Инструмент для волочения проволоки

Т а б л и ц а 3

Углы рабочей зоны (2а) волок,

используемых в сталепроволочном производстве

20

Принято считать, что длину рабочей зоны определя­ ет длина очага деформации 10.д [7], которую вычисляют по формуле

где do — диаметр проволоки до волочения, мм; dK—диаметр калибрующей зоны, мм;

а — половина угла рабочей зоны, град.

Однако устанавливая длину рабочего конуса воло­ ки, не следует ограничивать ее длиной очага деформа­ ции / 0.д, так как при 1р=10.д граница контактной зоны

совпадает с границей перехода рабочего конуса в дру­ гую зону (рис. 13,а), имеющую больший угол. В этих условиях проникновение смазки в очаг деформации ос­ ложняется.

Наиболее благоприятные условия смазываемости контактной зоны создаются при наличии внеконтактной зоны (рис. 13,6), для чего длина рабочего конуса додж-

на превышать длину очага деформации или диаметра калибрующей зоны волоки dK. Так, при волочении про­ волоки из высоко- и среднеуглеродистых, легированных сталей, никелевых, медноникелевых, титановых сплавов применяют волоки с /р='1,б-г2,0 dK. Для волочения про­ волоки из алюминия, меди, цинка, латуней, бронз при­ меняют волоки с /р= 1,1 -г 1,3 dK.

При волочении труднодеформируемого металла с применением -сухой смазки рекомендуются волоки с уд­ линенным рабочим конусом. Как показали исследова-

2)

Кия [4], такие волоки создают благоприятные условия (см. с. 38, рис. 22) для подачи смазки в очаг деформа­ ции, вследствие чего повышается стойкость волок, сни­ жается сила волочения.

Кроме волок с конусной формой рабочей зоны, кото­ рые были рассмотрены на рис. 12, на некоторых пред­

приятиях, например, при волочении проволоки из меди

приятные условия деформации, так как в начале очага деформации вытяжка металла максимальна. По мере приближения к калибрующей зоне металл наклепывает­

вышения единичных обжатий.

При конической форме рабочей зоны уменьшение диаметра остается постоянным по всей длине очага де­ формации. Поскольку при этом диаметр и соответствую­ щее сечение уменьшаются, то величина вытяжек посте­ пенно возрастает [7]. Несмотря на некоторое преимуще­ ство волок, характеризуемых радиальной формой рабо­ чей зоны, невозможно изготовить такие волоки с задан­ ными параметрами и осуществлять их контроль. Поэто­ му их мало используют в производстве проволоки из труднодеформируемых металлов и сплавов.

3. Калибрующая зона служит для придания разме рам поперечного сечения протягиваемой проволоки за­ данной точности. Эта зона, как и рабочая, обусловли­ вает силу волочения и стойкость волоки. На эти пока­ затели процесса волочения влияет длина калибрующей зоны.

Завышенная длина калибрующей зоны увеличива­ ет силу волочения, заниженная приводит к быстрому из­ носу ее. Для определенных условий волочения сущест­ вует оптимальная длина калибрующей зоны волоки. Установлено, что по мере возрастания прочностных свойств протягиваемого металла и уменьшения диамет­ ра проволоки длина калибрующей зоны незначительно увеличивается. Ниже приведены данные по длине ка­ либрующей зоны твердосплавных волок в зависимости от протягиваемого материала, полученные по результа­ там работы различных проволочно-волочильных произ­ водств и исследований.

22

При исследовании и разработке процесса много,крат­ ного волочения цинковой 'проволоки с катаной затотовки диаметром 7,2 мм автором применены твердосплавные волоки с длиной калибрующей зоны 0,2 -4-0,3 dK и углом рабочей зоны 24—26°. При прочих равных условиях до­ стигнута оптимальная сила волочения, что при условии использования соответствующей смазки (см. табл. 2)

обеспечило нормальный процесс многократного волоче­ ния цинковой проволоки по всему циклу.

Калибрующей зоне придают цилиндрическую форму. Практически правильный цилиндр получить не удается, так как калибрующую зону обрабатывают на станках при помощи притиров, имеющих незначительный конус

( 1- 2 °).

Поверхность калибрующей зоны, так же как и рабо­ чей, должна иметь зеркальный блеск и соответствовать классу V II —V12. От нее зависит чистота поверхности протянутой проволоки.

4. Выходная зона служит для предохранения протя­ гиваемого металла от повреждения при выходе его из калибрующей зоны. Как привило, выходная зона имеет форму усеченного конуса с углом при вершине 60—70°. Длину ее принимают равной 0,4-b0,6dK. Чистота поверх­ ности выходной зоны должна быть V7—V 8.

Границы перехода одной зоны в другую должны быть плавными.

Приведенные в этом разделе данные по конструкции

23

МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОЛОК

Эксплуатационная стойкость волок, качество поверх­ ности проволоки,, производительность труда и другие

84

показатели процесса волочения тесно связаны с качест­ вом материала, из которого изготавливают волоки.

Материал для волок должен обладать следующими свойствами: высокими твердостью и износостойкостью,' антикоррозионной стойкостью, достаточной теплопровод­ ностью, способностью хорошо шлифоваться и полиро­ ваться. Этими свойствами обладают металлокерамиче­ ские твердые сплавы, алма13, некоторые марки сталей.

Сравнительные данные физико-механических свойств материалов для волок приведены в табл. 6.

Металлокерамические твердые сплавы

В настоящее время эти сплавы являются основным материалам для изготовления волочильного инструмен­ та. Они представляют собой металлическую керамику, в которой зерна карбида вольфрама, составляющие ос­ нову сплава, скреплены в единое целое кобальтом. Ме-

25

Таллокерамиче-ские сплавы обладают высокой твердо­ стью, износостойкостью, теплостойкостью. Теплопровод­ ность металлокерамических твердых -сплавов невысока, они не выдерживают резких колебаний температур и ударных нагрузок (последнее относится к низкокобаль­ товым сплавам). Эти свойства необходимо учитывать при выборе рациональных условий эксплуатации и тех­ нологии изготовления инструмента из них.

Отечественной промышленностью выпускаются заго­ товки волок из твердых металлокерамических сплавов

определяют сортамент выпускаемых заготовок. Заготов­ ки волок для других профилей могут поставляться по специальным техническим условиям. Перечень сплавов, из которых изготавливают твердосплавные заготовки для

М — мелкодисперсный, цифра — -содержание кобальта

(%)•

Сплав ВК2 обладает высокой износостойкостью.

волочении в эмульсии проволоки из -стали, цветных ме­ таллов и их -сплавов повышенной прочности.

Сплав ВКЗМ характеризуется высокой износостой­ костью за счет мелкозернистой структуры, предел проч­ ности его при изгибе не менее 1100 Н/мм2 (110 кгс/мм2),

твердость не м-енее HRA 91. Применение аналогично

вке.

Сплав ВК6 отличается высокой износостойкостью и рекомендуется для волочения проволоки из -стали, цветных металлов и сплавов с порошкообразной и жид­ кой -с-мазкой. Предел -прочности при изгибе не менее 1450 Н/мм2 (145 кгс/мм2), твердость — не менее HRA

88,5.

Сплав ВК8 -несколько менее износостоек, -чем ВК-6,но

ему -свойственна повышенная сопротивляемость к удар­ ным нагрузкам, вибрациям, выкрашиванию. Рекоменду-

26

зт'ся для волочения толстых размеров проволоки круг­

Ниже кратко описана технология изготовления металлокерамических твердых сплавов [ 12].

Исходным материалом для производства твердых сплавов являются чистые окислы металлов — вольфра­ мовый ангидрид (W 03) и окись кобальта (С03О4), а так­

же сажа — источник углерода, входящего в состав кар­ бида вольфрама.

'Процесс изготовления твердых сплавов начинается с получения порошков вольфрама и кобальта восстановле­ нием их из окислов, причем восстановление вольфрама осуществляют водородом при 900°С, кобальта при 480— 700°С. Но для получения твердого сплава нужен не чи­ стый вольфрам, а карбид вольфрама. Его получают сме­ шиванием вольфрамового порошка с 6,2—6,6 % сажи, а

затем однородную смесь засыпают в графитовые лодоч­ ки и помещают в печь при 1350— 1600°C. Таким обра­ зом получают карбид вольфрама в виде блоков серо­ го цвета, которые размалывают и просеивают. Одно­ родную смесь порошков карбида вольфрама и кобальта получают тщательным перемешиванием их в шаровых мельницах. Содержание кобальта в смеси зависит от за ­ данной марки изготавливаемого сплава. Приготовлен­ ную смесь прессуют в специальных прессформах, соот­ ветствующих форме и размерам изделия на гидравличе­ ских или механических прессах. Спрессованные изделия сушат при 80—130°С.

Заключительной и наиболее ответственной техноло­ гической операцией в производстве изделий из твердых сплавов является спекание, которое осуществляют при 1400— 1500°С в среде водорода.

Сущность процесса спекания состоит в следующем. Кобальт плавится, и в этом расплаве начинают раство­ ряться сначала мелкие, а затем и более крупные зерна карбида вольфрама. Так как растворимость карбида вольфрама в кобальте ограничена (не более 10%), то

скоро наступает момент насыщения, и дальнейшее раст­ ворение зерен карбида прекращается. Одновременно уп­ рочняется взаимная связь карбидных зерен, т. е. обра­ зуется прочный карбидный скелет сплава, При остыва-

97

кии сплава карбид вольфрама выделяется в виде очень мелких кристаллов. Процесс спекания заканчивается за­ стыванием жидкого цементирующего металла —■кобаль­ та, который находится в сплаве в виде прослойки между зернами карбида вольфрама. В результате этой опера­ ции изделие получает все основные свойства твердых сплавов: высокую износостойкость, твердость и проч­ ность.

В настоящее время ведутся работы по повышению качества твердых сплавов введением добавок (напри­ мер, тантала, ниобия и др.).

Резервом повышения стойкости волок является сни­ жение пористости твердых сплавов в результате повы­ шения чистоты воздушной среды в цехах твердосплав­ ного производства, улучшения очистки и осушки водоро­ да, значительного улучшения исходного сырья и других мер.

Алмазы

Алмаз природный представляет собой прозрачный кристалл химически чистого углерода и обладает наи­ большей твердостью и износоустойчивостью среди всех веществ. В то же время он хрупок. Алмаз нерастворим в кислотах, но окисляется в расплавленной натриевой и калиевой селитрах или соде и 'сгорает в СОг, а также в струе чистого кислорода при ?00°С. Высокая износостой­ кость алмаза сделала его незаменимым при волочении тончайших размеров проволоки, а также проволоки до 2 мм, к которой предъявляются особые требования по

чистоте поверхности и точности размера.

Для изготовления волок применяют алмазные кам­ ни. Величина алмазных камней определяется их массой

массой до 10 карат и более.

Для изготовления алмазных волок применяют алма­

Алмазные волоки поставляются специализированны­ ми предприятиями по ГОСТ 6271—168.

Синтетические алмазы типа баллас [13] представля­ ют собой ттоликристаллические образования округлой

28

формы размером 4—6 мм от 'серого до черного цвета.

Синтетические алмазы электропроводны. Физико-меха­ нические свойства их были приведены в табл. 6.

В результате проведенных работ установлена целе­ сообразность использования синтетических алмазов ти­ па баллас марки А'СБ для изготовления проволочных волок.

Волоки из синтетических алмазов изготавливают диаметром калибрующей зоны от 0,1 до 1,5 мм.

Ориентировочная масса алмаза с калибрующим от­

дуется применять волоки типа М, волочение металлов и сплавов с временным сопротивлением разрыву свыше 500 Н,/мм2 (50 кгс/мм2) (латунь, бронза, никель, кон-

стантан, манганин, сталь, нихром и др.), а также го­ рячее волочение вольфрама, молибдена и др. рекомен­ дуется выполнять в волоках типа С. По данным завода по обработке цветных металлов, волоки из синтетиче­ ских алмазов типа С успешно применяют для волочения проволоки диаметром 0,8 мм и менее из латуней марок

таких волок позволило значительно снизить потребность

втвердосплавных волоках и повысить производитель­ ность волочильного оборудования, так как стойкость волок из синтетических алмазов выше твердосплавных

внесколько раз.

Сталь для изготовления волок применяют только в случае необходимости получения сложного профиля про­ волоки и в небольших количествах, когда экономически нецелесообразно изготовление инструмента из твердого

29