Теоретические основы

Анализ известных [1, с.408] способов определения коэффициента трения при волочении позволяет выделить две характерных группы таких способов:

1) учитывая, что коэффициент контактного трения представляет собой отношение средних касательных контактных напряжений к нормальным, к первой группе способов можно отнести методы прямого экспериментального измерения нормальных радиальных и касательных усилий, таких методик, как

 с использованием разрезной волоки (прибор А.А. Динника);

 с использованием точечных месдоз, расположенных попарно под углами 45º и 90º к поверхности;

 с помощью силоизмерительных штифтов, размещённых в теле волоки;

 с помощью измерительной волоки с точечными месдозами, размещенными по винтовой линии;

 с использованием моделей волок, выполненных из оптически активного материала;

 метод, основанный на экспериментальном определении окружной деформации нагруженной волоки, снабжённой тензодатчиком и предварительно протарированной давлением масла;

2) методы, основанные на замере усилия волочения и определении коэффициента контактного трения по достаточно обоснованной и проверенной формуле для напряжения волочения, например, формуле Перлина [1, с.198]:

 измерение усилия волочения с последующим вычислением коэффициента контактного трения по формуле Перлина;

 то же, но с предварительным замером усилия волочения в условиях, когда коэффициент контактного трения известен, что даёт возможность откорректировать применяемую формулу, например, формулу Перлина.

Перечисленные способы группы 1) сложны, требуют специального оборудования и особых технологий, например, для высверливания тонких каналов в волоках. Большинство из этих методов, кроме того, разработано с рядом допущений и они предназначены для проведения исследований на моделях, а не на натуре. Способы группы 2) можно считать более целесообразными, в первую очередь потому, что они могут применяться в реальных промышленных условиях и из технического обеспечения требуют только средств для измерения усилия волочения.

Формулу Перлина можно представить в виде

, (4.1)

где d_Н и d_К – соответственно начальный и конечный диаметры;

σ_ТН и σ_ТК – соответственно начальное и конечное сопротивления деформации упрочняемого в процессе волочения металла, в качестве которых можно взять условные пределы текучести, например, из данных А.В. Третьякова [2]; если волочению подвергается травлёная катанка, следует принять, что σ_ТН = σ_0,2 при ε = λ = 0; если катанка подверглась деформированию на окалиноломателе, σ_ТН = σ_0,2 при ε = λ = 0,05; конечное сопротивление деформации следует принимать σ_ТН = σ_0,2 при относительном удлинении ;

σ_q – расчетное напряжение противонатяжения при волочении, которое может быть либо равно критическому σ_q крит, либо больше его. Если реальное противонатяжение меньше критического, то принимается, что σ_q = σ_q крит; если реальное противонатяжение больше критического, то расчётное значение противонатяжения σ_q принимается равным реальному.

В свою очередь, критическое противонатяжение определяется по формуле

; (4.2)

где – общая вытяжка металла от последнего отжига (предварительная); если производится волочение травлёной катанки, не подвергавшейся до волочения пластическому деформированию и упрочнению, , если катанка предварительно подверглась пластической деформации в окалиноломателе, то ;

– возможная максимальная общая вытяжка от отжига до отжига; при многократном волочении катанки d₀ = 6,5 мм из малоуглеродистых сталей и сталей обыкновенного качества можно без отжига получить проволоку d_К = 1,8 мм, что соответствует максимально возможной вытяжке   ;

– условный предел текучести до волочения [2].

Кроме того, для сокращения записи в формулу (4.1) введены следующие буквенные параметры:

, (4.3)

где α – действительный угол образующей конического канала волоки (полуугол, рад);

ρ – угол трения, определяемый по коэффициенту трения f_n как

; (4.4)

,  (4.5)

причём

, (4.6)

где, в свою очередь, α_П – приведённый (условный) угол волоки, учитывающий длину l_К калибрующего пояска волоки и всегда несколько меньший действительного угла:

. (4.7)

З а д а н и е

1. Произвести волочение катанки (с помощью персонала лаборатории) при докритическом противонатяжении с измерением усилия волочения (л.р.3).

2. Произвести измерения геометрических параметров процесса волочения – d_Н, d_К, α, l_К (л.р.1).

3. Вычислить остальные параметры: α_П, а, А, σ_q крит, σ_q, σ_ТН и σ_ТК.

4. Из формулы (4.1) составить уравнение с неизвестным ρ или f_n и решить его. При затруднениях с аналитическим решением решить методом подбора с последовательными приближениями.

5. Сравнить полученное значение со справочными данными, приведёнными, например, в [1] и [7].

Оформление отчёта

1. Привести формулу Перлина с раскрытием всех входящих в неё величин.

2. Кратко описать методику измерения усилия волочения и привести результат.

3. Привести значения измеренных параметров.

4. Привести выкладки вычислений остальных параметров.

5. Привести уравнение и его решение.

6. Сделать выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Какие условия процесса волочения влияют на коэффициент контактного трения в зоне деформации?

2. На какие технологические параметры процесса волочения оказывает влияние коэффициент трения?

3. В чём состоит сущность используемого метода определения коэффициента контактного трения?

4. Как определяется расчётная величина противонатяжения в формуле И.Л. Перлина?

5. Что такое приведенный угол волоки?

Лабораторная работа № 5. Исследование эффекта жидкостного трения при гидродинамическом режиме нагнетания смазки в очаг деформации при волочении проволоки

Цель работы: получить практическое представление о гидродинамическом режиме нагнетания смазки в очаг деформации и об условиях возникновения и проявления эффекта жидкостного трения при волочении.