7. Расчет технологического режима

Расчёт маршрута волок

1. Определение количества волок:

d₀ – диаметр подтяжки, мм;

d_k – диаметр проволоки, мм;

С и а – коэффициенты, зависящие от вида металла и диаметра протягиваемой проволоки.

Округляю k в большую сторону. Таким образом, k = 10.

2. Определение диаметра каждой волоки:

где n – номер промежуточной волоки;

диаметр волоки, мм.

Таким образом, диаметр первой волоки будет:

Результаты диаметров остальных волок занесены в табл. 14.

3. Определение вытяжки по проходам:

где

Таким образом, вытяжка для первой волоки:

Результаты вытяжки для остальных волок занесены в табл. 14.

4. Определение обжатия по проходам

где

Таким образом, для первого прохода:

Результаты обжатия для остальных волок занесены в табл. 14.

Таблица 14. Расчётные дляd_k1

№
1	1,303	1,507	0,337
2	1,074	1,473	0,321
3	0,895	1,442	0,306
4	0,752	1,414	0,293
5	0,639	1,388	0,280
6	0,546	1,365	0,268
7	0,471	1,344	0,256
8	0,409	1,325	0,245
9	0,358	1,308	0,235
10	0,315	1,292	0,226
Сумма:		25,799	0,9612

Согласно нормам для проволоки d > 0,1 мм допустимая вытяжка не должна превышать 24%. То есть . Полечившееся обжатие выше этого параметра, поэтому я пересчитываю параметры волок исходя из этого условия.

1. Перерасчёт диаметров волок:

Таким образом, диаметр волоки для первого участка будет:

Результаты диаметров остальных волок занесены в табл. 15.

2. Перерасчёт вытяжки:

Таким образом, вытяжка заготовки для первого участка будет:

Результаты вытяжки для остальных проходов и диаметров занесены в табл. 16,17,18.

Таблица 15. Перерасчётные дляd_k1

№		мм
1	1,395	1,32	0,24
2	1,219	1,31	0,23685
3	1,067	1,30	0,2337
4	0,936	1,30	0,23055
5	0,822	1,29	0,2274
6	0,724	1,29	0,22425
7	0,639	1,28	0,2211
8	0,565	1,28	0,21795
9	0,501	1,27	0,2148
10	0,445	1,27	0,21165
11	0,396	1,26	0,2085
12	0,353	1,26	0,20535
13	0,315	1,25	0,2022
Сумма:	0,9612		25,786

Таблица 16. Перерасчётные дляd_k2

№		мм
1	1,395	1,32	0,24
2	1,218	1,31	0,2381
3	1,064	1,31	0,2362
4	0,931	1,31	0,2343
5	0,816	1,30	0,2324
6	0,716	1,30	0,2305
7	0,629	1,30	0,2286
8	0,553	1,29	0,2267
9	0,487	1,29	0,2248
10	0,429	1,29	0,2229
11	0,379	1,28	0,221
12	0,335	1,28	0,2191
Сумма:	0,9563		22,869

Таблица 17. Перерасчётные дляd_k3

№		мм
1	1,395	1,32	0,24
2	1,219	1,31	0,2367
3	1,067	1,30	0,2334
4	0,936	1,30	0,2301
5	0,823	1,29	0,2268
6	0,725	1,29	0,2235
7	0,641	1,28	0,2202
8	0,567	1,28	0,2169
9	0,503	1,27	0,2136
10	0,447	1,27	0,2103
11	0,398	1,26	0,207
12	0,355	1,26	0,2037
№		мм
Сумма:	0,9508		20,314

Таблица 18. Перерасчётные дляd_k4

№		мм
1	1,395	1,32	0,24
2	1,218	1,31	0,238
3	1,064	1,31	0,236
4	0,931	1,31	0,234
5	0,816	1,30	0,232
6	0,716	1,30	0,23
7	0,629	1,30	0,228
8	0,554	1,29	0,226
9	0,488	1,29	0,224
10	0,430	1,29	0,222
11	0,380	1,28	0,22
Сумма:	0,9436		17,732

При составлении карты эскизов исходим из следующих данных.

При нанесении лака на проволоку толщина изоляционного слоя провода при определённой рецептуре эмальлака зависит от числа покрытий, способа наложения лака, скорости эмалирования и вязкости, которую лак имеет в ванне агрегата для эмалирования. Стабильность толщины изоляции провода, являющаяся важнейшим параметром, определяющим уровень и однородность его электрических и механических характеристик. Поэтому правильный выбор технологических режимов эмалирования имеет исключительно важное значение для обеспечения высокого качества изоляции провода.

Скорость эмалирования зависит от количества лака накладываемого на проволоку за один проход. Толщина покрытия за каждый проход определяет допустимую скорость физико-химических процессов превращений жидкого лака в твёрдую эмаль, причём для лаков различной природы эта скорость будет разной.

В случае применения калибров (неразъемных металлических) для наложения лака на проволоку появляется возможность рассчитать оптимальные маршруты калибров и связанные с ними скорости эмалирования. Скорость эмалирования возрастает с увеличением числа проходов и уменьшением нанесённого слоя лака за каждый проход. При этом предельная скорость эмалирования, кроме возможностей эмальагрегата, определяется процессом нагрева в эмальпечи проволоки с лаком, а именно скорости испарения растворителей и скорости полимеризации лаковой плёнки.

Расчет маршрута калибров

Расчетные формулы:

1. Толщина сухой пленки, наносимой за первый проход:;

2. Толщина жидкого лака ( за первый проход):; гдер – коэффициент, учитывающий испарение растворителя;

3. Безразмерная толщина жидкого слоя лака:;

4. Безразмерный радиус:;

5. Диаметр первого калибра:;

6. Уточненное значение безразмерного радиуса:;

7. Уточненное значение безразмерной толщины жидкого слоя лака:;

8. Определяем ;

9. Толщина слоя сухой эмали:;

10. Диаметр провода перед вторым калибром:;

11. Другие диаметры определяются аналогично, с учетом изменений, начиная с п. 5, подставляя вместо и т. д.

Результаты расчёта сведены в табл.19, 20, 21,22.

Таблица 19. Результаты расчета маршрута неразъемных калибров для провода диаметром 0,315 мм. Номинальная диаметральная толщина изоляции 0,0435 мм.

№ прохода	Диаметр провода с жидким слоем лака мм	Диаметр провода с сухим слоем эмали мм
1	0,3315	0,3176
2	0,3341	0,3201
3	0,3367	0,3227
4	0,3392	0,3252
5	0,3418	0,3278
6	0,3443	0,3304
7	0,3469	0,3329
8	0,3494	0,3355
9	0,3520	0,3380
10	0,3546	0,3406
11	0,3571	0,3432
12	0,3597	0,3457
№ прохода	Диаметр провода с жидким слоем лака мм	Диаметр провода с сухим слоем эмали мм
13	0,3622	0,3483
14	0,3648	0,3508
15	0,3673	0,3534
16	0,3699	0,3560
17	0,3725	0,3585

Таблица 20. Результаты расчета маршрута неразъемных калибров для провода диаметром 0,335 мм. Номинальная диаметральная толщина изоляции 0,0470 мм.

№ прохода	Диаметр провода с жидким слоем лака, мм	Диаметр колибра, мм
1	0,3529	0,3378
2	0,3556	0,3405
3	0,3584	0,3433
4	0,3612	0,3460
5	0,3639	0,3488
6	0,3667	0,3516
7	0,3694	0,3543
8	0,3722	0,3571
9	0,3749	0,3598
10	0,3777	0,3626
11	0,3804	0,3654
12	0,3832	0,3681
13	0,3860	0,3709
14	0,3887	0,3736
15	0,3915	0,3764
16	0,3942	0,3792
17	0,3970	0,3819

Таблица 21. Результаты расчета маршрута неразъемных калибров для провода диаметром 0,355 мм. Номинальная диаметральная толщина изоляции 0,0470 мм.

№ прохода	Диаметр провода с жидким слоем лака, мм	Диаметр колибра, мм
1	0,3729	0,3578
2	0,3756	0,3605
3	0,3784	0,3633
4	0,3811	0,3660
5	0,3839	0,3688
6	0,3866	0,3716
7	0,3894	0,3743
8	0,3922	0,3771
9	0,3949	0,3798
10	0,3977	0,3826
11	0,4004	0,3854
12	0,4032	0,3881
13	0,4059	0,3909
14	0,4087	0,3936
№ прохода	Диаметр провода с жидким слоем лака мм	Диаметр провода с сухим слоем эмали мм
15	0,4115	0,3964
16	0,4142	0,3992
17	0,4170	0,4019

Таблица 22. Результаты расчета маршрута неразъемных калибров для провода диаметром 0,380 мм. Номинальная диаметральная толщина изоляции 0,0495 мм.

№ прохода	Диаметр провода с жидким слоем лака, мм	Диаметр колибра, мм
1	0,3988	0,3829
2	0,4017	0,3858
3	0,4046	0,3888
4	0,4075	0,3917
5	0,4105	0,3946
6	0,4134	0,3975
7	0,4163	0,4004
8	0,4192	0,4034
9	0,4221	0,4063
10	0,4250	0,4092
11	0,4280	0,4121
12	0,4309	0,4150
13	0,4338	0,4180
14	0,4367	0,4209
15	0,4396	0,4238
16	0,4425	0,4267
17	0,4455	0,4296

При отжиге проволоки в печи отжига в проволоке изменяется кристаллическая решётка, и проволока выходит из печи отжига мягкой и пластичной. Кроме того, температура отжига влияет на электрическую проводимость меди, удельное сопротивление и относительное удлинение при разрыве. Температура плавления меди 1083°С, поэтому в печи отжига необходимо создать температуру не допускающую перегрев или плавление проволоки. Температура отжига меди находится в пределах 400-650 ⁰С. Чем ниже температура отжига, тем больше должна быть выдержка при этой температуре с целью обеспечения качественного отжига. Длительный отжиг при низких температурах обеспечивает равномерность прогрева и лучшее качество. Для плавности температурного перехода используем 3 зоны нагрева: 420, 410, 400 °С.

Температура лака должна быть такой, чтобы характеристики лака, т.е. вязкость, резко не менялась. Это происходит в интервале температур 20-40 °С, принимаем температуру лака равной 35-40°С.

О температурном режиме печи агрегата для эмалирования обычно судим по так называемой температурной кривой печи. В первой зоне эмальпечи устанавливается температура, при которой в нанесённом слое лака происходит испарение растворителей. Необходимо, чтобы в этой зоне не было завышения установленной температуры т.к. может произойти полимеризация верхнего слоя лака, и не произойдёт качественной запечки лака. Вторая зона эмальпечи – зона полимеризации. В этой зоне температура должна быть достаточной, для того чтобы произошёл процесс пленкообразования. Эта температура зависит от слоя лака, нанесённого на проволоку за один проход, скорости эмалирования и природы лака, т.е. её основы.

В первой зоне эмальпечи происходит испарение растворителя и температура должна быть такой, чтобы испарение происходило быстро и должно быть не меньше температуры кипения. Экспериментально установлено, что можно повысить температуру на 100-150°С. Температура кипения трикрезола 191-203°С.

Во второй зоне происходит полимеризация, и для быстрого сшивания молекул берём температуру 730 ±10°С.

Пары растворителей отсасываются из первой зоны и направляются на катализатор. Температура катализатора должна быть достаточной для того, чтобы произошло наиболее полное сгорание паров растворителей. Температуру на катализаторе берём рекомендуемую фирмой – изготовителем оборудования. Для нашего агрегата она равна 700 ±50°С.

Расчёт скорости

Для агрегата DeltaH4SВ производительностьVD=100. Скорость эмалирования так же зависит и от свойств применяемого лака:

Критерии выбора скорости:

Степень пленкообразования

А_ср≥0,75 - средняя степень пленкообразования

А_к≥0,5 - степень пленкообразования на последнем слое

Эти условия должны выполняться одновременно.

Степень термодеструкции:

В_ср≤0,15

Эти параметры установлены экспериментально.

Где j– номер прохода;k-общее количество проходов

Данные расчетов сведены в таблицы 23,24,25,26.

Таблица 23. Результаты расчета зависимости степени пленкообразования и степени деструкции от скорости эмалирования. Диаметр проволоки 0,315 мм.

Vэм, м/мин	Аср	Ак	Вср
320	0,99	0,86	0,18
330	0,99	0,84	0,17
340	0,99	0,82	0,15
350	0,98	0,79	0,14
360	0,98	0,76	0,13
370	0,98	0,74	0,12
380	0,98	0,71	0,11
390	0,97	0,68	0,10
400	0,97	0,66	0,10
410	0,97	0,63	0,09
420	0,96	0,60	0,08
430	0,96	0,58	0,08
440	0,95	0,55	0,07
450	0,95	0,53	0,07
460	0,94	0,51	0,06
470	0,94	0,48	0,06

343 м/мин, 462 м/мин,439 м/мин

На рисунке 3 приведена зависимость степени пленкообразования и степени деструкции от скорости эмалирования.

Аср

Ак

Вср

Рис. 3. Зависимость степени пленкообразования и степени деструкции от скорости эмалирования:

Аср - средняя степень пленкообразования; Ак – степень пленкообразования последнего слоя; Вср – средняя степень деструкции.

Таблица 24. Результаты расчета зависимости степени пленкообразования и степени деструкции от скорости эмалирования. Диаметр проволоки 0,335 мм.

Vэм, м/мин	Аср	Ак	Вср
300	0,99	0,86	0,17
310	0,99	0,83	0,16
320	0,99	0,80	0,14
330	0,98	0,77	0,13
340	0,98	0,75	0,12
350	0,98	0,72	0,11
360	0,97	0,69	0,10
370	0,97	0,66	0,09
380	0,96	0,63	0,09
390	0,96	0,60	0,08
400	0,95	0,57	0,07
410	0,95	0,54	0,07
420	0,94	0,51	0,06
430	0,94	0,49	0,06
440	0,93	0,46	0,05
450	0,92	0,44	0,05

316 м/мин, 425 м/мин,404 м/мин

Таблица 25. Результаты расчета зависимости степени пленкообразования и степени деструкции от скорости эмалирования. Диаметр проволоки 0,355 мм.

Vэм, м/мин	Аср	Ак	Вср
280	0,99	0,89	0,17
290	0,99	0,86	0,15
300	0,99	0,83	0,14
310	0,99	0,80	0,12
320	0,98	0,77	0,11
330	0,98	0,74	0,10
340	0,98	0,70	0,09
350	0,97	0,67	0,08
360	0,97	0,64	0,08
370	0,96	0,61	0,07
380	0,96	0,57	0,06
390	0,95	0,54	0,06
400	0,94	0,51	0,05
410	0,94	0,49	0,05
420	0,93	0,46	0,05
430	0,92	0,43	0,04

292 м/мин, 405 м/мин,385 м/мин

Таблица 26. Результаты расчета зависимости степени пленкообразования и степени деструкции от скорости эмалирования. Диаметр проволоки 0,380 мм.

Vэм, м/мин	Аср	Ак	Вср
250	1	0,93	0,18
260	0,99	0,90	0,16
Vэм, м/мин	Аср	Ак	Вср
270	0,99	0,88	0,14
280	0,99	0,84	0,13
290	0,99	0,81	0,11
300	0,98	0,78	0,1
310	0,98	0,74	0,09
320	0,98	0,71	0,08
330	0,97	0,67	0,07
340	0,97	0,63	0,07
350	0,96	0,60	0,06
360	0,95	0,56	0,05
370	0,95	0,53	0,05
380	0,94	0,50	0,04
390	0,93	0,47	0,04
400	0,92	0,44	0,04

267 м/мин, 379 м/мин,360 м/мин

Минимальная скорость эмалирования ограничивается средней степенью деструкции эмальпленки. Если проволока очень долго будет находиться в э/печи, то разрушится большое количество связей. В_ср не должно превышать 0,15.

Максимальная скорость эмалирования ограничивается средней степенью пленкообразования и степенью пленкообразования последнего слоя эмаль - пленки. Если проволока будет мало находиться в печи, то мало связей успеют сформироваться, и изоляция не будет удовлетворять нужным требованиям. А_ср должно быть не менее 0,75.

Если степень пленкообразования последнего слоя будет мала, то витки изолированной проволоки на приемном барабане будут слипаться. А_к должно быть не менее 0,5. Поскольку эмалирование происходит не при максимальной скорости, а при оптимальной, отличающейся от максимальной на допуск. Допуск выбирается равным 5 % от скорости, лежащей в пределах Vmin – Vmax и округляется до целого или кратного 0,5 м/мин. Т.о.

Все результаты расчета сведены в технологическую карту (Приложение №1).