книги из ГПНТБ / Шнейдер, Юрий Григорьевич. Холодная бесштамповая обработка точных деталей давлением

лении, определяется количеством зубьев или рифлений, располо­ женных по сечению обрабатываемого прутка.

На фиг. 27, а показана схема волочения прутка-заготовки для

пятизубых трибов с циклоидальным профилем зуба, а на фиг. 27, б —

Фиг. 26. Приспособление для зажима конца прутка при волочении на протяжном станке.

число пропусков определяется свойствами материала, а также числом и размером зубьев. На Ленинградском заводе металлоизделий опи­ санным способом получают стальные (сталь марки 45) прутковые

заготовки (трибсталь) для шести- и девятизубых трибов. Результаты работы по получению трибстали эвольвентного

(проволока используется в качестве заготовки при изготовлении трибстали для трибов диаметром до 5 мм, в остальных случаях заго­ товкой служит пруток).

При волочении трибстали из бухты проволоки конец последней 'пропускается между роликами приспособления и захватывается клещевым зажимом. После протягивания на длину 1,5 н- 7 м без выключения станка производится отрезка около роликов, а высту­ пающий конец вновь захватывается зажимом станка. Первый проход совершается, таким образом, до полного использования бухты про­ волоки

59

Технико-экономические показатели процесса волочения триб-

стали следующие:

1) точность соответствует 4-му классу по нормали 206МТ (для получения трибов 2 и 3-го классов точности необходимо вводить, операцию калибрования через жесткий профильный волок); чистота поверхности V?!

2)предел прочности повышается у стали 40 на 25%, у стали

2X13 —на 10%;

3)по сравнению с зубофрезерованием, волочение трибстали поз­

воляет экономить 30 -4- 40% металла;

4) общая производительность по сравнению с фрезерованием зуба повышается в 2 3 раза.

Метод волочения создает предпосылки для организации центра­ лизованного производства трибстали, в первую очередь из сталей, трудно поддающихся обработке резанием.

Трубы в большинстве случаев обрабатывают волочением через обычные волоки (кольца). Волочение осуществляется без оправок или на оправках, которые применяют главным образом при обработке труб диаметром более 25 -4- 30 мм. Степень технологи­

ческого формоизменения при обработке труб волочением принято характеризовать величиной относительного удлинения X.

При обработке труб волочением без оправки (фиг. 29, а) обеспе­ чивается заданное уменьшение их внешнего диаметра при относи­ тельно небольшом нерегламентированном изменении толщины стенок.

Характер и величина изменения толщины стенок труб при таком спо­ собе обработки прежде всего зависят от коэффициента относительной

толщины стенок А:

А =

где Dm и Sm — соответственно наружный диаметр и толщина стенки труб в мм.

При А > 6 толщина стенки обычно несколько увеличивается,

апри А < 5 — уменьшается.

Впроцессе обработки тонкостенных труб малого диаметра при

Sm = 1,6 -н 1,8 мм и Dm = 5 -4- 10 мм толщина стенки может умень­

нение за один проход допускается в пределах до 35 -4- 50%. Волочение труб на длинных оправках (на стержнях, фиг. 29, б)

применяют в основном для одновременного получения наибольшего

обжатия и наибольшей вытяжки, чтобы таким образом сократить количество технологических переходов. Практически в этом случае

относительное удлинение за один проход получается максимальным

и для стальных труб может достигать 80%, а иногда и более. Волочение на короткой оправке (на пробке, фиг. 29, в) применяют

для уменьшения внешнего диаметра труб при одновременно заданном

62

уменьшении толщины их стенок. Оправка при этом способе обра­ ботки все время принудительно удерживается в зоне деформации, и диаметры трубы получаются соответствующими размерам инстру­

мента. Таким образом, этот способ по сравнению с другими обеспе­ чивает наиболее точную форму и размеры сечения труб.

Фиг. 29. Схемы обработки волочением: а— без оправки; б—на стержне; в — на пробке; г — на плавающей оправке; д — между роликами; е — с противонатягом.

Ввиду больших потерь на трение и опасности обрывов, обжатие, которое можно получить за один проход, в этом случае оказывается меньшим, чем в предыдущем. Относительное удлинение стальных труб за один проход при волочении их на короткой оправке обычно не превышает 45-н50%.

Волочение труб на плавающей (свободной) оправке (фиг. 29, г)

отличается от волочения на короткой оправке тем, что оправка удерживается в зоне деформации не механически, а самостоятельно,, благодаря равновесию действующих на нее сил. Это равновесие обеспечивается формой и размерами оправки, которые выбираются на основе расчета.

Волочение на плавающей оправке обеспечивает уменьшение диа­ метров и толщины стенок трубы. Относительное удлинение стальной

63

трубы за один проход при этом может достигать примерно 36 -г- 42%. Этот способ обработки может широко использоваться и при волоче­ нии труб на барабанных станках, когда оправки иных видов непри­ менимы.

Трубы с квадратными, прямоугольными, треугольными, шести­ гранными, овальными и другими формами сечений обычно изготов­ ляют из круглых труб волочением их через волок с неподвижными

деформирующими поверхностями. Если толщина стенок, форма и раз­ меры сечения таких труб должны быть точными, обжатие их при

последнем переходе осуществляется на короткой оправке соответ­ ствующей формы.

Трубы с овальными, эллипсовидными и некоторыми другими формами сечения успешно изготовляются из круглых путем протя­ гивания их между двумя или несколькими свободно вращающимися роликами ' (фиг. 29, д).

Наибольшее возможное удлинение стальных фасонных труб за один проход при волочении часто оказывается на 8 -:- 12% меньшим, чем при обработке круглых труб. Это обычно объясняется более сложными условиями течения металла в зоне деформации.

При волочении с противонатягом (реактивное волочение, фиг. 29, е)

необработанный конец заготовки, двигаясь в сторону волока, непре­ рывно притормаживается усилием противоположного направления. Благодаря этому металл вводится в волок в растянутом упруго­ напряженном состоянии и деформируется при значительно меньшем давлении на поверхностях контакта. Таким образом сокращаются потери на трение в волоке, уменьшается его нагрев и износ и увели­ чивается стойкость инструмента.

При плющении-волочении заготовка за один проход последова­ тельно протягивается между роликами и через обычный волок.

При этом предварительное большее обжатие заготовки осуществ­ ляется плющением с меньшими потерями на трение, а окончательное

относительно небольшее обжатие происходит в волоке. Совмещение в этом процессе плющения и волочения позволяет пользоваться преймуществами плющения, избегая свойственных ему недостатков. Волочение осуществляется с противонатягом, усилие которого исполь­ зуется для плющения заготовки. Благодаря противонатягу усилие плющения-волочения получается меньшим суммы усилий плю­ щения и волочения, производимых с теми же обжатиями, но порознь.

Относительное обжатие за один проход при плющении-воло­ чении может быть на 8-4- 10% больше, чем при обычном воло­ чении.

Как и при прокатке, производительность и качество обработки при волочении в значительной степени зависят от правильного выбора числа пропусков и величины обжатия при каждом пропуске, от формы

и размера заготовки.

Необходимое наиболее целесообразное для получения заданного профиля прутка число пропусков обусловлено степенью деформации или величиной относительного допустимого обжатия за каждый

64

пропуск. Величина относительного обжатия, как и при прокатке,

находится из отношения

К = Д=^-ЮО°/о,

(после волочения).

Аналогично показателям прокатки, технико-экономические пока­ затели волочения зависят от правильности выбора режима: скорости,

количества пропусков, степени обжатия при каждом пропуске, смазки.

Скорость при волочении зависит в первую очередь от формы и размеров сечения прутков и от свойств металла. Так, при волочении на цепных станах круглых прутков из стали марок

30 -ч- 60 диаметром 10 -г- 20 мм ориентировочная расчетная выход­

Соответственно, для тех же интервалов диаметров при волочении

модернизации скорости волочения могут быть увеличены. По данным заводов ФРГ, волочение круглых, прямоугольных и шестигранных прутков из мягкой стали на комбинированных станах Schumag с относительно небольшими обжатиями производится со скоростями

25 4- 35 м/мин.

Усилие волочения Р (в кг) для установившегося про­ цесса можно приближенно определять по следующим формулам.

1. При обработке прутков или профилей — по формуле [38]

Р = Р^тсР(\ + A7-ctga')ln-^,

где Fo и Fi — площади поперечного сечения обрабатываемого прут­ ка или профиля до и после данного прохода обработ­

А— численный коэффициент, представляющий собой отно­ шение периметра сечения протянутого фасонного профиля к длине окружности равновеликого круга. (При волочении круглых прутков А — 1.)

де В — численный коэффициент, принимаемый для волочения тол­

волока в радианах, а г0 и гк — средние радиусы трубы до и после волочения.

При расчетах по данной формуле величина Р может получиться

сотклонениями в пределах примерно +10%.

Вначале процесса волочения при втягивании в волок части заготовки, следующей непосредственно за хвостовиком, может наблюдаться кратковременное увеличение усилия волочения при­

мерно на 20 -г- 45%. Это увеличение тем больше, чем выше скорость волочения и чем больше металла одновременно начинает пластически

деформироваться.

Формы и размеры сечений заготовок следует выбирать такими, чтобы весь контур по всему его сечению полу­

чался обжатым.

Если при волочении заготовки калибруют только за один проход

то их сечение можно выбирать таким, чтобы общее относительное

66

обжатие составляло не менее 6 -н 9%, а обжатие на сторону по всему периметру — примерно от 2 до 4% от величины основного размера сечения.

При выборе формы и размеров сечения заготовки для фасонного

профиля необходимо учесть следующее:

1)усилия деформирования металла в волоке должны взаимно уравновешиваться как по горизонтальной, так и по вертикальной

осям сечения обжимаемого профиля, иначе заготовка в волоке будет

смещаться и заданные формы сечения не получатся. Следует отметить,

что при соблюдении условия равновесия на предварительных пере­ ходах заготовку можно обжимать и не по всему контуру ее сечения;

2)деформирование в волоке всех обжимаемых элементов контура сечения заготовки должно начинаться одновременно, в противном

случае возможны утяжки металла;

3)при завершающем (калибрующем) пропуске для лучшего заполнения граней заготовку следует обжимать по всему контуру

еесечения; обжатие со всех сторон должно быть примерно одинако­ вым;

4)при термообработке металл может «обгорать», а при травле­ нии — разъедаться травильным раствором, поэтому следует преду­ смотреть соответственное увеличение размеров сечений заготовок.

Количество пропусков, необходимое для изготовления волоче­ нием фасонных профилей, устанавливается в зависимости от величины полного обжатия и максимально допустимых величин частных обжатий отдельных проходов. Для фасонных профилей относительное обжатие за один проход берут в пределах до 22 ч- 25%, а обжатие на сторону — не менее 2 -н 4% и не более 12 -н 14% от величин

сечения. В отдельных случаях указанные наибольшие значения могут быть увеличены. В целях сокращения количества пропусков

обработки, если возможно, всегда следует назначать наибольшие единичные обжатия. Для каждого пропуска обработки по приведен­ ным формулам определяется усилие волочения и проверяется запас

прочности хвостовика.

маршрутов изготовления стальных профилей волочением, освоенные в производственных условиях, показаны на фиг. 21.

Круглые трубы и заготовки, из которых волочением за один пропуск без оправки изготовляют трубы фасонных сечений, под­ бираются таким образом, чтобы их внешний периметр был больше

периметра изготовляемой трубы примерно на 12 -н 15%. Правиль­ ность выбора заготовки обязательно проверяют экспериментом.

Смазка при волочении оказывает заметное влияние на усилие, качество поверхности и стойкость инструмента. Наилуч­ шие результаты в этом отношении дают активированные смазки, к которым относятся смазки из минеральных масел с добавлением мылонафта (до 5%) или присадки КС (до 25%), а также смазки на

торфяном сале (50% торфяного сала и 50% машинного масла).

Смазка на торфяном сале употребляется в виде пасты или наносится в жидком виде после нагрева до 65 ч- 70°. Использование таких смазок вместо обычно применяемых смесей машинного масла, мазута и солидола уменьшает усилие волочения примерно на 30%, при увеличении стойкости волоков в 1,5 -н 2 раза [37].

7. Ротационное обжатие цилиндрических и профильных деталей

Процесс ротационного обжатия (редуцирования) — способ обра­

ботки металлов давлением — сводится к периодическому обжатию

и вытягиванию продольно движущейся прутковой заготовки ударами

ным и значительно повышаются прочностные характеристики металла. Схема деформации матрицами металла заготовки показана на фиг. 30 [16 ].

Заготовка круглого сечения подается в заборный конус матриц, которые под действием внешних сжимающих сил, оказывая давление на заготовку, деформируют ее. При этом уменьшается поперечное

как у нас, так и за рубежом, поясняется фиг. 31 и 32.1 Шпиндель 3 обжимной головки, вращающейся со скоростью около 500 об/мин.,

имеет диаметральный паз прямоугольного сечения, по которому к центру и от центра свободно перемещаются бойки с матрицами 5. На внешних торцах бойков установлены опорные ролики 1. Шпин­ дель 3 расположен внутри обоймы-сепаратора 4, в отверстиях кото­

рого по окружности свободно сидят ролики 2 таким образом, что их боковые поверхности частично выступают из обоймы.

1 Цифровые обозначения одноименных деталей на фиг. 31 и 32 одинаковы.

68