Виды волочения и сущность процесса

Среди методов обработки металлов давлением волочение является одним из наиболее часто применяемых. Этим способом получают проволоку и другую продукцию высокого качества с поперечным сечением любой формы и размера. Существует несколько разновидностей технологии.

Волочение
Волочение — обработка металлов давлением для получения проволоки.

Что такое волочение

Операция состоит в протягивании металлической заготовки сквозь фильеру – отверстие с размерами меньшими, чем у нее. В результате сдавливания исходное изделие становится более тонким и длинным, возможно изменение формы поперечного сечения.

Фильера имеет вид сужающегося канала. Инструмент, в котором выполнено отверстие, называется волокой.

Назначение процедуры

Волочение применяется для изготовления следующих видов продукции:

  • проволоки толщиной до 1-10 мкм;
  • прута, в т. ч. фасонного;
  • профилированных труб и круглых – диаметром 0,3-500 мм и толщиной стенки 0,05-6 мм.

Из полученного фасонного профиля путем разрезания изготавливают опорные призмы, сегментные шпонки, шлицевые валики и др.

Где используется

Метод задействуют в металлургическом производстве. Область применения получаемых изделий – самая широкая.

Где используется
Волочение используется в металлургическом производстве.

Например, с помощью волочения изготавливают следующие виды проволоки:

  • электротехническую, используемую для сварочных работ;
  • вязочную;
  • нагартованную;
  • пружинную нержавеющую.

Из этой продукции делают:

  • провода и кабели;
  • тросы;
  • сетку-рабицу и пр.

Прут используют в разных целях, например, в качестве арматуры.

Трубы – для создания металлоконструкций и транспортирования жидких или газообразных продуктов.

Виды волочения

Существует несколько вариантов метода.

Выбор зависит от ряда критериев:

  • материала заготовки;
  • размеров сечения конечного изделия;
  • требуемой производительности.
Виды волочения
Выбор вида волочения зависит от размеров сечения конечного изделия.

По типу процедуры

Различают следующие виды волочения:

  • сухое;
  • мокрое.

Разница состоит в способе нанесения смазки. В первом случае заготовка перед фильерой погружается в мыльный порошок, во втором – в эмульсию.

Такая обработка дает следующий положительный эффект:

  • уменьшает тепловыделение;
  • снижает энергозатраты на волочение;
  • продлевает срок службы инструмента.

По чистоте обработки

Существует 2 типа операций:

  • черновые;
  • чистовые.
По чистоте обработки
Результатом чистовых операций является проволока требуемого размера.

Первые выступают промежуточным этапом. Полученные с их помощью изделия служат заготовками для чистовых операций, результатом которых становятся проволока или прут требуемых размера, формы и качества.

По кратности переходов

Под кратностью понимают число проходов, т. е. протяжек сквозь фильеры разного диаметра, которым подвергают 1 заготовку.

Различают следующие виды процедуры:

  • однократную;
  • многократную.

В ряде случаев (например, при волочении медной проволоки) число проходов достигает 18-22.

Однократный метод в основном используют для изготовления толстой, плохо деформируемой проволоки диаметром 8-20 мм.

По обработке

Существует показатель параллельности обработки. Он обозначает, сколько заготовок подвергается волочению одновременно.

По обработке
Чаще всего обрабатываются сразу несколько заготовок.

По этому признаку различают следующие виды процедуры:

  • однониточную;
  • многониточную (чаще всего обрабатываются 2, 4 или 8 заготовок).

По подвижности

Применяют следующие разновидности волок:

  • неподвижную;
  • вращающуюся относительно продольной оси канала.

Второй тип используют для изготовления изделий круглого сечения.

Вращение позволяет выиграть в следующем:

  • снижается коэффициент трения;
  • износ инструмента уменьшается и становится равномерным.

Недостаток – требуются сложный привод и дополнительные затраты энергии, обеспечивающие скорость вращения в 50-200 об/мин.

По нагреву

Волочение бывает:

  1. Холодным. Заготовка имеет температуру +60…+180°С. Так обрабатывают высоколегированные стали с аустенитной и аустенитно-ферритной структурой. Незначительный нагрев повышает пластичность материала и улучшает механические свойства проволоки, при этом аустенит остается стабильным.
  2. Тепловым. Предполагает нагрев до рекристаллизационной температуры – около +500°С. Метод используют для обработки быстрорежущей стали.
  3. Горячим. Заготовку нагревают до зарекристаллизационных температур – около +900°С. Метод используют для обработки малопластичных металлов. С его помощью, например, осуществляют волочение алюминиевой проволоки, заготовок из титана, молибдена, иридия, вольфрама и их сплавов.
По нагреву
Нагрев заготовки повышает пластичность проволоки.

Нагрев обрабатываемого материала производят электроконтактным или индукционным способом.

Особенности процедуры волочения

Технологический процесс считается несложным. Для получения качественных изделий нужно только правильно подобрать параметры процедуры.

Подготовка заготовок

Перед подачей в волоку заготовку подвергают следующим видам обработки:

  1. Удалению окалины. Она мешает волочению и сокращает срок службы инструмента.
  2. Отжигу. Процедура представляет собой нагрев с медленным остыванием. Снимает внутренние напряжения в материале, делает его пластичным, а структуру – мелкозернистой.
  3. Заострению и выравниванию конца молотом или ковочными валками. Без этого заготовку не удастся заправить в узкую фильеру.

Необходимое оборудование

Машина для изготовления прутков и других изделий данным методом называется волочильным станом.

Ее основными элементами являются:

  • механизм для создания тягового усилия;
  • обойма с установленной в нее волокой (волочильная доска).
Необходимое оборудование
Машина для изготовления прутков содержит механизм для создания тягового усилия.

Широкое распространение получили машины компаний UDZWG (Германия) и Samp SpA (Италия).

Инструмент изготавливают из материалов со следующими характеристиками:

  • высокой твердостью;
  • устойчивостью к истиранию;
  • низкой вязкостью.

Для этого подходят:

  1. Качественные инструментальные стали марок У8 – У12. Для придания износоустойчивости их подвергают термообработке и хромируют.
  2. Хромомолибденовые стали (например, марки Х12М). Стенки канала упрочняют в холодном состоянии, нагрев и хромирование не применяют.
  3. Прочие стали (например, марок ШХ15 и 40Х5Т). Упрочнение достигается термообработкой, хромированием, цементацией и другими методами. Твердосплавным инструментом оснащают машины среднего волочения.
  4. Твердые металлокерамические материалы. Их основой служат термокорунд, карбиды бора, титана, тантала, молибдена, вольфрама. В качестве металлической связки вводят кобальт.
  5. Природные и технические алмазы. Такой инструмент используют для получения изделий из цветных металлов и их сплавов. Алмазы имеют небольшие размеры, поэтому диаметр выполненных в них фильер не превышает 2 мм.

Стальной инструмент используют для грубого волочения, алмазный – для тонкого.

Волоки бывают:

  • монолитными;
  • составными.
Волоки
Составные волоки являются универсальными.

Вторые в основном используют для производства фасонных профилей.

Такой инструмент имеет следующие достоинства:

  • универсальность;
  • повышенную износостойкость и простой ремонт путем замены вкладыша;
  • возможность компоновать волоку с крупным отверстием из небольших твердосплавных фрагментов;
  • высокую скорость операции.

Фильеры для волочения проволоки имеют круглое сечение, их чаще всего выполняют в монолитных волоках.

Для исследования процесса обработки и наладки оборудования используют тренажер эмулятор волочильного стана.

Методы волочения и схемы

Используют разные виды машин. Выбор зависит от того, какой конечный продукт нужно получить. Крупное предприятие располагает целым парком станов.

Для производства изделий ограниченной длины, например калиброванного прутка и труб большого диаметра, используют машины с прямолинейной подачей. Тяговое усилие создает цепной, реечный или винтовой привод.

Барабанное

Это вариант для длинномерной продукции – проволоки и др., поставляемой в бухтах. Конечный продукт наматывается на бобину, создающую тяговое усилие. Ее диаметр не превышает 750 мм.

Барабанное
Барабанное волочение наматывает проволоку на бобину.

Барабанное волочение полностью автоматизировано. Обслуживание бобины и укладку заготовок осуществляют подъемники.

Беззабивочное

В этом методе заготовку не вытягивают из фильеры, а проталкивают в нее с другой стороны. В результате удается сократить продолжительность процедуры за счет отказа от операций по подготовке захватки.

Безоправочное

Оправка – это деталь, используемая для выравнивания внутренней поверхности получаемой волочением трубы.

Обработка без этого инструмента производится в 2 этапа:

  • первая волока центрует заготовку;
  • вторая – обжимает ее.
Безоправочное
Безоправочное волочение выравнивает поверхность труб.

Недостатки безоправочного волочения:

  • низкое качество внутренней поверхности;
  • разная толщина стенки.

Из-за этого этот метод в основном применяют как промежуточный, для уменьшения диаметра протягиваемой трубы.

Для тонких изделий он может играть роль отделочной операции.

Этапы волочения

Полный цикл включает в себя следующие операции:

  1. Удаление окалины.
  2. Сушку.
  3. Отжиг.
  4. Оконцовку с помощью молота или ковочных валков.
  5. Волочение.
  6. Термическую обработку с целью устранить наклеп и сделать материал мягким, устойчивым к разрывам.
  7. Финишные операции: цинкование, разрезание на фрагменты, маркировку, нанесение консервационной смазки.

Особенности работы с медной проволокой

Для производства данного продукта используют заготовки, полученные методом литья. На первом этапе их сплавляют в единое целое и подвергают прокатке.

Особенности работы
Проволоку методом литья сплавляют в единое целое.

На поверхности меди, как и алюминия, образуется оксидная пленка. Ее удаляют с помощью водного раствора серной кислоты, разогретого до +45…+55°С. Если этого не сделать, качество проволоки будет неудовлетворительным.

Особенности технологического процесса:

  • заготовку смазывают мыльно-масляной эмульсией;
  • используют алмазные волоки и станы с кратностью от 15 до 22.

При производстве медной проволоки диаметром до 50 мкм применяют погружной метод.

В этой схеме заготовку опускают в смазку, промежуточный отжиг не используют.

Способы удаления окалины

Заготовку освобождают от окалины разными методами. Часто их применяют совместно.

Химический

Используют растворы кислот – азотной, соляной, фосфорной, плавиковой и др.

Перед погружением заготовку подвергают следующим видам обработки:

  • обезжириванию;
  • шлифованию;
  • полировке;
  • вырезанию бракованных участков.
Химический
Для удаления окалины используют растворы кислот.

Раствор нагревают до температуры +50°С. После обработки заготовку моют в воде или растворителе и сушат 1 час в печи при температуре +75…+100°С. Правильно обработанный металл становится матовым.

Недостаток очистки кислотами состоит в том, что процедура сопряжена с риском для здоровья и требует от волочильщика умения работать с опасными веществами.

Механический

Заготовку сгибают, скручивают и растягивают, а затем обрабатывают инструментами:

  • абразивными щетками;
  • иглорезами;
  • микрорезцовыми приборами.
Абразивные щетки
Заготовку обрабатывают абразивными щетками.

Электрохимический

Травление кислотой сочетают с действием постоянного электрического тока.

Различают 2 разновидности метода:

  1. Анодный. К заготовке подсоединяют положительны полюс источника тока. В результате на ней собирается кислород, что приводит к отслоению оксидов. Метод используют для удаления тонких пленок с поверхности легированной и углеродистой стали.
  2. Катодный. Подсоединяют отрицательный полюс, в результате на заготовке собирается водород. Он восстанавливает оксиды железа. Это более опасный метод: отслоение окалины невозможно точно контролировать, металл часто становится хрупким.

Комбинированный

Подразумевает совмещение химического и электрохимического методов. Комбинированный способ используют в наиболее сложных случаях.

Плюсы и минусы волочения

Достоинствами технологии являются:

  • высокая производительность: у современных машин показатель достигает 60 м/с;
  • возможность полной автоматизации;
  • точность геометрических параметров изделия;
  • качество их поверхности;
  • возможность получения конечного продукта с диаметром до 1-2 мкм.

Недостатки:

  • высокая стоимость волоки;
  • частые промежуточные отжиги;
  • необходимость термической обработки конечного продукта;
  • ограниченная номенклатура изделий.

Несмотря на некоторые неудобства, метод востребован, т. к. продукция, полученная с его помощью, широко используется как в промышленности, так и в быту.

Оценить
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Поделиться
Металлой
Отправить комментарий

Adblock
detector