Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Прокатно-прессово-волочильное производство. Учебное пособие.pdf
3. Волочильное производство
÷
÷
−
Таблица 3.1
Значения обжатия за переход и максимального суммарного обжатия
между отжигами при волочении проволоки из цветных металлов
Марка металла или сплава
Медь:
М0, М1
Латунь:
Л80
Л68
Л63
ЛС59-1
Бронза:
БрБ2
БрКМц3-1
БрОФ6,5-0,4
БрОЦ4-3
Медно-никелевые сплавы:
мельхиор МН19, нейзильбер МНЦ15-20
манганин МНМц 3-12
копель МНМц 43-0,5
константан МНМц 40-1,5
Никелевые сплавы:
никель Н1; НМц2,2; НМц5
алюмель НМцАК2-2-1
монель-металл НМЖМц28-2,5-1,5
Алюминиевые сплавы:
А99, А97, А95, А5, АД1
Д18, АМг2, АМц
Д1, Д16
АМг3, АМг5, АМг6
Титановые сплавы:
ВТ1
ОТ4, ВТ6, ВТ16
Обжатие
за переход, %
17÷50
20÷50
20÷35
18÷40
20÷32
9÷26
15÷35
20÷35
15÷35
20÷35
21÷50
20÷35
18÷35
21÷30
21÷30
21÷30
20
50
16÷40
15÷30
15÷30
28
23
14÷20
Суммарное обжатие
между отжигами, %
> 99
> 99
> 99
60÷80
35÷50
35÷78
80÷82
88÷94
88÷94
> 99
> 99
> 99
98
95÷98
75÷80
95
99
70÷85
60÷70
60÷75
30÷60
20
По известным показателям деформации можно вычислить диаметры
прутка или проволоки по переходам.
22
DD
−
Из формулы
D
а из формулы
λ=
D
0 к
ε= ⋅
D
0
2
0
2
к
2
D
к
100 %
D
0
=
находим, что
100
ε
,
10
61
Прокатно-прессово-волочильное производство
λ
=
(
)
=
)
Dλt
÷
=
D
к
Сечение круглой трубы представляет собой кольцо, площадь которого
можно подсчитать по формуле
D
0
или
0 к
λ
.DD
π+−
FDd Dt
=−=π ⋅ =π
22
()
422
где
D – наружный диаметр трубы; d – внутренний диаметр трубы; D
средний диаметр трубы,
(
2.tDd=−
Легко показать, что
Действительно,
аналогично
d = D
D – t = D – (D – d)/2 = (D + d)/2 = D
– t.
c
D
= D – t.
c
c
Dd Dd
⎛⎞⎛⎞
⎜⎟⎜⎟
,
c
⎝⎠⎝⎠
+ ; t – толщина стенки трубы,
2DDd
. Отсюда D = Dc + t,
c
–
с
При волочении труб в общем случае изменяются их наружные
и внутренние размеры и толщина стенки. В связи с этим становится необходимым введение дополнительных деформационных показателей, которыми
являются коэффициент вытяжки по стенке
ная деформация ln
венно ln
λ
D.
λ
и коэффициент вытяжки по диаметру λD и соответст-
t
λ
и соответственно интеграль-
t
Таблица 3.2
Распределение коэффициентом вытяжек по диаметру и толщине стенки
при волочении труб на закрепленной цилиндрической оправке
Металл или сплав
Медь
Латунь
Мельхиор
Алюминиевые сплавы
62
Внутренний
диаметр, мм
4÷12
13÷30
31÷60
61÷100
101иболее
4÷12
13÷30
31÷60
61÷100
14÷20
21÷30
30÷50
51÷80
81÷100
100иболее
Применяемые вытяжки (за переход)
λ
1,35
1,25
1,35÷1,30
1,30÷1,18
1,18÷1,03
1,03÷1,02
1,25÷1,35
1,30÷1,25
1,25÷1,10
1,10÷1,08
1,28÷1,18
1,18÷1,13
1,12÷1,11
1,10÷1,09
1,09÷1,08
1,07÷1,05
1,02÷1,015
1,13÷1,18
1,15÷1,13
1,13÷1,10
1,06÷1,03
1,03÷1,02
1,13÷1,18
1,16÷1,15
1,15÷1,06
1,06÷1,02
1,10÷1,15
1,14÷1,08
1,05÷1,06
1,01÷1,02
1,02÷1,01
3. Волочильное производство
π
λ
(
)
(
)
Связь этих показателей с общим коэффициентом вытяжки λF (т. е.
вытяжкой по поперечному сечению) определяется
Dt
F
λ= = =λ⋅λ
FDt
0
FDt
кск
⋅⋅
c0
0
π⋅ ⋅
к
или
ln ln ln
=λ+λ
FDt
где
D
c
0
λ= λ=
Dt
;.
Dt
c к
к
t
н
В табл. 3.2 указано распределение коэффициентов вытяжек по диа-
метру и толщине стенки, применяемых на некоторых заводах.
3.3. Определение силы и напряжения волочения
при различных вариантах технологического процесса.
Факторы, влияющие на силу волочения.
Коэффициент запаса при волочении
Волочение проволоки
Схема волочения проволоки через волоки с конической рабочей зо-
ной представлена на рис. 3.3.
Рис. 3.3. Схема к учету сил и напряжений,
действующих в калибрующей зоне волоки
Для определения силы волочения широкое распространение получи-
формула Гавриленко
ли
вв01
с
1ctgPFFf=σ − ⋅ + ⋅ α
63
(
)
σ
и формула Петрова
Прокатно-прессово-волочильное производство
где
ввк
σ – среднее значение временного сопротивления разрыву металла
в
c
с
ln 1 ctg ,PF f=σ ⋅ ⋅ λ + ⋅ α
в пределах деформационной зоны (рис. 3.4–3.12), которое определяется
+σ
вв
как среднеарифметическое по формуле
σ=
в
c
0 к
2
и конечная площади поперечного сечения деформируемого металла;
;
F
и Fк – начальная
0
f – ко-
эффициент трения; α – действительный угол образующей канала (полуугла)
волоки.
σв, МПа σв, МПа
Рис. 3.4. Зависимость временного
сопротивления разрыву от степени
деформации для алюминия А1
Напряжение волочения в этом случае определяется по формуле
64
σ=
Р
вол
F
Рис. 3.5. Зависимость временного
сопротивления разрыву от степени
деформации для алюминиевого
сплава АМц
в
.
1
σв, МПа
3. Волочильное производство
σв, МПа
Рис. 3.6. Зависимость временного
сопротивления разрыву от степени
деформации для алюминиевого
сплава АМг3
σв, МПа
Рис. 3.7. Зависимость временного
сопротивления разрыву от степени
деформации для алюминиевого сплава Д1
σв, МПа
Рис. 3.8. Зависимость временного
сопротивления разрыву от степени
деформации для меди М1
Рис. 3.9. Зависимость временного
сопротивления разрыву от степени
деформации для меди М4
65
σв, МПа
Прокатно-прессово-волочильное производство
σв, МПа
Рис. 3.10. Зависимость временного
сопротивления разрыву от степени
деформации для латуни Л90
σв, МПа
Рис. 3.11. Зависимость временного
сопротивления разрыву от степени
деформации для латуни Л68
Рис. 3.12. Зависимость временного
сопротивления разрыву от степени
деформации для латуни ЛС59-1
66
3. Волочильное производство
÷
Эти формулы не учитывают влияния эффекта противонатяжения,
упругой зоны и силы трения в калибрующей зоне волоки и поэтому дают
заниженные до (5÷12 %) значения силы волочения.
Значения коэффициента трения и величины углов наклона образующей волочильного канала для цветных металлов и сплавов представлены
в табл. 3.3 и 3.4.
Таблица 3.3
Средние значения коэффициента трения
Материал волоки
Протягиваемый металл или сплав Состояние
Медь и сплавы на медно-цинковой основе
Бронза, никель и сплавы на никелевой
и медно-никелевой основе
Алюминий
Дюралюмины
Титан и его сплавы
Вольфрам и молибден
Отожженный
Упрочненный
Отожженный
Упрочненный
Отожженный
Упрочненный
Отожженный
Упрочненный
Отожженный
Упрочненный
Нагретые
до 700÷900 °С
Сталь
0,08
0,07
0,07
0,06
0,11
0,10
0,09
0,08
–
–
– 0,25
Твердый
сплав
0,07
0,06
0,06
0,05
0,10
0,09
0,08
0,07
0,10
0,08
Таблица 3.4
Величина углов наклона образующей волочильного канала
Форма
Протягиваемый металл или сплав
Медно-никелевые сплавы, бронза, среднеуглеродистые сплавы
Медь, латунь, дюралюмин, алюминий,
никелевые сплавы
Никелевые, медно-никелевые сплавы,
бронза
Медь, латунь, алюминий и его сплавы
Титан и его сплавы
Вольфрам и молибден (700–900 °С) 8÷10
Никелевые, медно-никелевые сплавы,
бронза
Медь, латунь, алюминий и его сплавы
Вольфрам и молибден (700–900 °С) 7÷9
поперечного
сечения
Прутки
круглые
Проволока
круглая
∅ > 0,25 мм
Проволока
круглая
∅ < 0,25 мм
Мате-
риал
волоки
Сталь
Твер-
дые
сплавы
Технический
алмаз
α,
град
6÷12
12÷15
6÷18
7÷9
7÷16
5÷7
6
8
67
Прокатно-прессово-волочильное производство
α
Окончание табл. 3.4
Протягиваемый металл или сплав
Цветные металлы и сплавы
Форма
поперечного
сечения
Трубы при волочении
на закрепленной, под-
вижной и самоустанав-
ливающейся оправках
Трубы при волочении
без оправки
Мате-
риал
волоки
Сталь,
твердые
сплавы
α,
град
9÷15
12÷20
Безоправочное волочение труб
Деформационная зона при безоправочном волочении может быть
разделена на два основных участка: осаживания и калибровки (рис. 3.13).
В данном процессе единственным формообразующим инструментом
служит волока и характер изменения стенки зависит от геометрических
и технологических параметров безоправочного волочения. При осаживании толщина стенки изменяется значительно менее интенсивно, чем диаметр трубы, поэтому
при расчете напряжения волочения принимается,
t
что
≈ tк ≈ t.
0
Рис. 3.13. Схема процесса безоправочного волочения трубы:
Напряжение волочения в этом случае можно рассчитать либо по
формуле Зибеля
I – участок осаживания; II – участок калибровки
68
F
⎛⎞
0
σ=σ⋅ +
вол в
ос c
ln 1 ,
⎜⎟
F
к
sin cos
⎝⎠
f
⋅α
3. Волочильное производство
либо по эмпирической формуле Бернштейна
DD
−
ε= ⋅
где
0 к
D
0
Волочение труб на закрепленной цилиндрической
и самоустанавливающейся цилиндроконической оправках
Схемы процессов показаны на рис. 3.14 и 3.15.
σ= − ⋅+σε
вол в
0,105 1 sin 1 ,
ос с
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠
α
f
()
2
100 %.
Рис. 3.14. Схема процесса волочения трубы на закреп-
ленной цилиндрической оправке: I – участок осаживания;
II – участок оправочного волочения; III – участок калиб-
ровки
Рис. 3.15. Схема процесса волочения трубы на самоус-
танавливающейся цилиндроконической оправке:
I – участок осаживания; II – участок уменьшения на-
ружного, внутреннего диаметра и стенки трубы; III –
участок уменьшения наружного диаметра и стенки
трубы; IV – участок калибровки
Для практических расчетов напряжения волочения трубы на закрепленной цилиндрической оправке часто применяется упрощенная
Перлина
формула
69
Прокатно-прессово-волочильное производство
(
)
f
α
σ
F
0
⎡⎤
⎢⎥
⎣⎦
F
к
А f
где
σ= σ+⋅⋅α σ−σ+σ
вол в 1 пвll
d
А
1,
=+
1
dtt
ln 1,10 c t g 1, 1 0 ,
з.о. с с уп уп
cos
⋅α
кп
++
к 0 к
или формула Кочкина
⎛⎞
F
0
σ=σ⋅ + +
вол в
з.о.c
ln 1 .
⎜⎟
F
к
sin cos tg
⎝⎠
⋅α α
f
В связи с тем, что напряжения волочения на цилиндрической оправке превышают напряжения волочения на цилиндроконической не более,
чем на 20 %, указанными формулами можно пользоваться для приближенного определения и этих напряжений.
Различие в расчете напряжения волочения труб на этих оправках заключается лишь в назначении величины коэффициента трения
f. Ввиду то-
го, что при волочении на самоустанавливающейся цилиндроконической
оправке обеспечиваются лучшие условия смазки внутренней поверхности
трубы, чем при волочении на закрепленной цилиндрической оправке,
коэффициент трения
f можно принять меньше на 25÷40 %.
Для обеспечения нормального хода процесса волочения необходимо
иметь определенный запас прочности, который называют
запаса.
ется из-за частых обрывов. Коэффициент запаса γ
При недостаточном запасе прочности процесс волочения наруша-
представляет собой от-
з
коэффициентом
ношение временного сопротивления разрыву протянутого металла к напряжению волочения:
в
к
σ
вол
.
γ=
з
Коэффициент запаса в зависимости от условий волочения принимается равным 1,4 ÷ 2,0. При γ
> 2,0 снижается производительность.
з
Задачи
1. Рассчитать единичное обжатие и единичный коэффициент
вытяжки при волочении проволоки из латуни Л63 с диаметра 6,1 мм
на диаметр 5,2 мм. Чему будет равен диаметр проволоки после волоче-
ния с единичным обжатием ε = 30 %, единичным коэффициентом вытяжки λ = 1,3? Во сколько раз при этом произойдет изменение длины
проволоки?
70