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

ческой обработки при 780—800°С для стали У8 и 760—

780о,С для У9—У 12 с закалкой в воду получают твер­ дость не менее 62 HRC

обоймы волок

В процессе волочения в очаге деформации возника­ ют радиальные силы, действующие на стенки канала волоки. (Величина их может быть определена по форму­ ле [14]

рушаться, если у нее не будет достаточно прочной опо­ ры снаружи. Опорой служит металлическая обойма, в которую прочно крепится волока (рис. 16). -Кроме того, обойма создает условия для правильной и удобной ус­ тановки волок в волокодержателе волочильной ма­ шины.

'С увеличением диаметра протягиваемой проволоки растет давление на стенки волоки. Поэтому требования, предъявляемые к прочности крепления волок в обоймах,

2 — стальная обойма

возрастают с увеличением их размера. Обойма должна плотно прилегать к стенкам волоки, оказывая на нее сильное сжимающее давление не только в радиальном направлении, но и с торцов заготовки. В процессе воло­ чения волока может нагреваться до 250—300°С, поэто­ му технология крепления волок в обоймах должна обес­ печить их прочное оцепление и в этих условиях,

30

Материал для обойм должен характеризоваться вы­ сокой прочностью и высокими упругими свойствами, чтобы предохранить обойму от деформации под влияни­ ем сил растяжения со стороны -заготовки волоки. Пре­ дел прочности материала обоймы должен быть тем вы­ ше, чем выше предел прочности протягиваемого метал­ ла. Материалу для обойм должна быть свойственна высокая теплопроводность для хорошего отвода тепла, которое образуется в очаге деформации в процессе во­ лочения. Необходимо стремиться к тому, чтобы коэффи­ циент линейного расширения материалов обоймы и волоки были близки. Это позволит исключить образова­ ние зазора между стенкой заготовки волоки и обоймой при изменении температур :в процессе волочения. Мате­ риал обойм должен характеризоваться достаточной кор­ розионной стойкостью по отношению к технологической смазке.

крепятся горячей запрессовкой, можно изготавливать из

стрый отвод тепла и высокая коррозионная стойкость, используют цветные металлы, например латунь марки ЛС59-1 по ГОСТ 16627—70. Обоймы для алмазных во­ лок диаметром калибрующей зоны более 0,5 мм можно

нель-металла (никелевый сплав марки НМЖМц28-2,б- 1,6) по ГОСТ 492—62, углеродистой стали инструмен­ тальной по ГОСТ 1435—64 или качественной конструк­ ционной по ГОСТ 1050—60.

Принятая форма обоймы, предназначенная для крепления твердосплавных заготовок, приведена на рис. 17. Снаружи она имеет цилиндр (для волок тонкого во­ лочения) или небольшой конус :(4—6°С) для волок сред­

него и толстого волочения. Рекомендуемые размеры обойм для стандартных твердосплавных заготовок волок приведены в табл. 7.

31

Т.а блица 7

Размеры обойм для твердосплавных металлокерамических волок (см. рис. 17)

крепления твердосплавной заготовки. D 3 — наружный диаметр заготовки; Нз — высота заготовки.

Диаметр 'гнезда обоймы d для заготовок формы А, Б к В делают на 0,05—0,fl0 мм меньше диаметра твер­ досплавных 'заготовок. Эта группа заготовок закрепля­ ется ‘в обоймах холодной запрессовкой. Если твердо­ сплавную заготовку крепят в обойме горячей запрессов­ кой, то диаметр гнезда обоймы может быть на 0„Ю мм более диаметра заготовки. При креплении пайкой диа­ метр гнезда обоймы делают на 0,5—0,8 мм больше диаметра заготовки. Торцовые поверхности обоймы должны быть перпендикулярны ее оси. Непараллельность торцовых поверхностей не должна превышать ±0,02 мм для обойм размерами: 25X6, 30X8. 30ХЮ мм; для остальных размеров обойм — не более ±0,05 мм. Соответствующие допуски устанавливают на непарал-

32

лельность плоскостей дна гнезда и наружной опорной поверхности обоймы. Смещение (эксцентриоитет). оси гнезда обоймы по отношению к оси самой обоймы не должно превышать 0,3 мм, а для обойм размером 25X6; 30X8; 30X10 мм — не более 0,15 мм.

Т а б л и ц а 8

Основные размеры обойм для алмазных волок, мм, по ГОСТ 6271—68

(7 игс/мм2) при волочении алюминиевой проволоки до 350 Н/мм2 (35 кгс/мм2) при волочении проволоки из вы­ сокоуглеродистой стали [6], а также воздействию тем­ ператур до 300°€ и выше и непрерывному истиранию.

Работоспособность инструмента в значительной мере зависит от действия этих факторов, которые в свою оче­ редь определяются технологией производства пооволоки и волочильного инструмента.

Влияние нагрева при волочении

Под действием высоких контактных давлений, кото­ рые находятся в прямой зависимости от степени дефор­ мации и прочности протягиваемого металла, а также больших скоростей волочения 'происходит значительный нагрев волоки и проволоки за счет тепла, выделяемого в процессе волочения.

Известно, что тепло, выделяемое при волочении, яв­ ляется результатом внутреннего и внешнего трений. Внутреннее трение возникает в процессе деформации металла, внешнее — на границе двух поверхностей: 'про­ тягиваемая проволока — волока в результате перемеще­ ния проволоки относительно волоки и действий сил нор­ мального давления в очаге деформации.

Высокая температура проволоки и инструмента при­ водит к окислению смазки, что вызывает 'повышение трения и силы волочения, снижение стойкости волок. Кроме того, высокие температуры могут изменить свой­ ства проволоки, ухудшить качество ее.

В результате проведенных работ [15] получены гра­ фики изменения температуры в контактной зоне волоки при различных скоростях и разной эффективности ох-

Поперечное сечение волоки, у

Рис. 19. Изменение температуры в контактной зоне во­ локи при различны* скоростях (волочения

лаждения волоки. Из графика, представленного на рис. 19, видно, что температура повышается к выходу прово­ локи из волоки, а также с увеличением скорости воло­ чения. На рис. 20 показана эффективность охлаждения в зависимости от расхода воды. Эти данные получены при волочении проволоки из среднеуглеродистой стали с диаметра 2,95 до 2,54 мм через водоохлаждаемую металлокерамичеокую волоку типа ВК с углом рабочего конуса 2,5°, смазка — сухой мыльный порошок.

34

лек. Ниже приведены данные по красностойкости металлокерамичееких твердых сплавав.

По имеющимся данным, при нормальном протекании процесса волочения температура поверхности 'канала не превышает указанных значений. В этих условиях стой­ кость твердого сплава сохраняется. Однако следует иметь в виду, что с уменьшением толщины слоя смазки

ности волоки до значений, соизмеримых с красностойко­ стью твердого сплава. В этих случаях волока быстро выходит из строя (раздается).

Раздача канала волоки сопровождается выносом ма­ териала в виде мелких частиц, нагретых до температу­ ры красно-желтого каления [2]. Такое явление наблю­ дается при волочении высокопрочного материала.

Вследствие плохих условий смазки порой происхо­ дит налипание протягиваемого металла на инструмент.

На основе приведенных данных можно сделать сле­ дующие выводы.

1. Для нормального протекания процесса волочения необходимо создать условия охлаждения смазки и во­ лок. Для более эффективного охлаждения целесообраз­ но подводить воду отдельно к жаждой волоке. Последо­ вательное охлаждение волок одним потоком воды мо­ жет не дать желаемых результатов. Так как охлажде­ ние смазки на машинах без скольжения происходит в результате охлаждения волоки, необходимо обратить внимание на хорошее охлаждение передней части воло­ ки, к которой прилегает смазка.

2. В связи с тем что температура на контактной по­ верхности зависит прежде всего от внешнего трения, не­ обходимо принять меры но его снижению. Уменьшить трение можно, улучшив качество подготовки поверхно­ сти заготовки перед волочением, подбором оптимально­ го угла рабочего конуса и длины калибрующей части волоки в целях снижения контактной поверхности, улуч­ шением качества полировки канала волоки, применени­ ем противонатяжения. Наиболее эффективной мерой снижения внешнего трения является создание надежной смазывающей пленки в очаге деформации на границе

36

протягиваемый металл — волока. Условия, при которых может быть получена более надежная пленка смазки, рассмотрены в гл. IV.

Действие сил трения и пути снижения их. Процесс волочения осуществляется с преодолением сил внешнего трения, действующих на контактной поверхности канала волоки. Они являются одним из основных отрицатель­ ных факторов, затрудняющих осуществлять процесс во­ лочения. На преодоление сил трения затрачивается бо­ лее 60% энергии, расходуемой «а волочение. Внешнее трение приводит к износу стенок канала волоки и по­ верхности протягиваемой проволоки. При этом поверх­ ность проволоки подвергается полировке, а контактная поверхность рабочей зоны волоки в начальный период также полируется (прирабатывается), а затем подверга­ ется усталостному разрушению.

Условно различают следующие виды внешнего тре­ ния [16].

Сухое трение (трение без смазки) — это трение на границе двух движущихся относительно друг друга по­ верхностей, на которых не должно быть никакой инород­ ной прослойки. Трение этого вида на практике не наблю­

сухого трения могут быть созданы в лабораторных ус­ ловиях 'при соответствующей подготовке поверхности в вакууме.

Граничное (адсорбционное) трение определяется на­ личием тонкой пленки смазки между двумя трущимися поверхностями. По данным исследований, толщина гра­ ничной пленки может быть от 0,1 до б мим [6]. Трение этого вида наиболее распространено на практике и со­ ответствует условиям обработки металлов Давлением. Для образования смазочной пленки на поверхности тре­ ния необходимы определенные условия. Так, эмульсии, применяемые при многократном волочении на машинах со скольжением, должны обладать поверхностно актив­ ными свойствами, т. е. способностью молекул смазки прочно адсорбироваться на поверхности металла. Это определяет эффективность смазочного слоя, его способ­ ность разделять от непосредственного контакта трущие­ ся поверхности канала волоки и проволоки.

Жидкие смазки должны иметь хорошую адгезионную способность и обладать высокими прочностными свойст-

37

вами. В этом случае они создают твердую, достаточно прочную пленку между трущимися поверхностями.

Главной задачей смазки является уменьшение сил внешнего трения, а также сохранение поверхности ин­ струмента, проволоки и охлаждение их.

Смазка подается в волоку самим металлом, который перед волочением проходит через мыльницу со смазоч­ ным материалом. Подача смазки происходит благодаря наличию в канале волоки разности удельных сил трения смазки о поверхность протягиваемого (металла и внеконтактную часть рабочего конуса 2, где (формируется смазочный клин (рис. 22). Этот клин создает подпира­ ющее давление, иод действием которого смазка загоня-

Рис. 22. Схема подачи смаз­ ки «а контакпиую часть во­

ется на контактную поверхность рабочей зоны 3. Для устранения перебоев в подаче смазки устраивают при­ способления для ее перемешивания в мыльнице [4],

Под действием высоких давлений и температур на контактной 'поверхности граничная пленка может раз­ рываться. При этом нарушается изоляция трущихся по­ верхностей, что ведет к местному привариванию протя­ гиваемого металла к волоке в точках контакта, увеличе­ нию сил трения и износу волоки. Это же является одной из основных причин продольных рисок на поверхности проволоки.

Более прочная смазывающая пленка, надежно • раз­ деляющая поверхность протягиваемого металла от во­ локи, может быть создана в условиях жидкостного - ((гид­ родинамического) трения. Для осуществления жидкост­ ного трения требуется высокое давление. Под действием высоких давлений, примерно равных сопротивлению де­ формации протягиваемого металла, смазка нагнетается

38

Тела и надежно предохраняет трущиеся поверхности от контакта между собой.

Это наиболее благоприятные условия смазки для процесса волочения, повышающие эффективность его.

Разработке приспособлений, создающих улучшенную смазку и приближающих к условиям жидкостного тре­ ния, посвящено много работ зарубежных и отечествен­ ных исследователей.

В настоящее время на отечественных предприятиях, производящих проволоку из черных и цветных металлов и сплавов, нашли применение волоки с насадками (сборные волоки), разработанные научными сотрудни­ ками совместно с заводскими работниками [17].

Сборная волока, обеспечивающая волочение с толс­ той смазочной пленкой, проста по конструкции и удобна в эксплуатации (ом. гл. IV). Применение сборных-волок при волочении проволоки средних размеров на много­ кратных машинах без скольжения позволило повысить производительность машин на 20% и эксплуатаци-онную- стойкость волок в 6—7 раз, а также снизить расход электроэнергии на 17% •

В настоящее время продолжаются работы по совер­ шенствованию конструкции устройства для волочения в режиме жидкостного трения и расширению объема их внедрения.

Теоретические основы, методы расчета насадок к во-, лакам, обеспечивающих волочение с толстой -смазочной пленкой, и практика внедрения сборных волок приведе­ ны в работе [37].

Повышению толщины смазочной пленки как эффек­ тивному средству улучшения условий работы волочиль­ ного инструмента посвящена работа [4]. Проведенными исследованиями показано, что увеличить толщину сма­ зочной пленки можно не только улучшением физико­ химических свойств смазки и специальных устройств, обеспечивающих принудительную подачу ее, описанных выше, но и другими способами. В обычной волоке тоже предусмотрено «приспособление» для увеличения толщи­ ны смазочной пленки — внеконтактная часть 1 рабочей зоны волоки (см. рис. 22). Принцип действия внеконтактной части лежит в основе приспособлений, повышающих Давление на -смазку. Роль в-нек-онтактной части рабоче­ го -конуса заключается в том, что она вместе с участком проволоки, проходящим через нее, являются своеобраз-

39