Волочение проволоки – все тонкости технологии

Под волочением понимают процесс, который состоит в том, что заготовку протягивают на специальном оборудовании через сужающееся отверстие. Исходная заготовка может быть медной, стальной, алюминиевой. Инструмент, в котором сделано отверстие, носит название волоки, а само отверстие, от конфигурации коего зависит форма изготавливаемого профиля, называют фильерой.

Методика волочения по сравнению с прокаткой обеспечивает в разы большую чистоту и точность поверхности проволоки, а также различных профилей, прутков, труб. Кроме того, протягиваемый металл характеризуется изменением (в лучшую сторону) механическим параметров, что обусловлено укреплением (снятие наклепа) готовых изделий. Волочение активно применяется при изготовлении фасонных очень точных профилей, разных по диаметру труб, проволоки сечением от 1–2 микрон до 10 (а иногда и больше) миллиметров.

Стоит отметить и тот факт, что современная технология волочения гарантирует отличную производительность оборудования, используемого для производства проволоки. Волоки сейчас функционируют без каких-либо сбоев на огромных скоростях выполнения операции (до 60 метров в секунду) при больших величинах обжатия исходного материала (например, медной заготовки, стальной и так далее).

Процесс волочения включает в себя несколько этапов, которые приводятся далее:

  • травление исходного сырья в сернокислом растворе, доведенном до температуры порядка 50 градусов (операция необходима для того, чтобы увеличить срок службы матрицы за счет снятия с заготовок окалины);
  • отжиг металла (предварительный), выполняемый для увеличения пластичных характеристик металла и обеспечения его мелкозернистой структуры;
  • нейтрализация агрессивного раствора для травления и промывка заготовок;
  • использование молота либо ковочных валков для заострения концов исходного металлического сырья (алюминиевой, медной, стальной заготовки);
  • непосредственно процесс волочения;
  • выполнение отжига.

Дополнительно готовая проволока подвергается различным обрабатывающим операциям (резка изделий на требуемые по длине отрезки, правка, снятие концов и пр.).

Суть и назначение операции волочения

Сущность процесса волочения заключается в протягивании металлической заготовки большего диаметра через отверстие необходимой формы и получении изделия меньшего диаметра. Изготовленная продукция характеризуется качеством наружной поверхности, плотностью и точностью размеров поперечного сечения. Операции выполняют на специальных машинах, которые называются волочильными станами. Они повышают производительность труда: трудоемкость изготовления становится гораздо ниже, чем при выполнении таких изделий другими способами.

Волочильные станы выпускаются производителями с прямолинейным движением заготовки и с наматыванием на барабаны. В последнем случае они могут быть с одним или несколькими ведущими барабанами, что позволяет протягивать одну или одновременно несколько заготовок.

Волочение — обработка металлов давлением, при которой изделия (заготовки) круглого или фасонного профиля (поперечного сечения) протягиваются через отверстие, сечение которого меньше сечения заготовки.
В результате поперечные размеры изделия уменьшаются, а длина увеличивается. Волочение широко применяется в производстве пруткового металла, проволоки, труб и другого. Производится на волочильных станах, основными частями которых являются волоки и устройство, тянущее через них металл.

По типу волочения

  • сухое (волочение через ванночку с мыльным порошком)
  • мокрое (через мыльную эмульсию)

По чистоте обработки:

  • черновое (заготовительное)
  • чистовое (заключительная операция, для придания готовому изделию требуемых формы, размеров и качества);

По кратности переходов:

  • однократное
  • многократное (с несколькими последовательными переходами волочения одной заготовки);

По параллельности обработки:

  • однониточное
  • многониточное (с количеством одновременно протягиваемых заготовок 2, 4, 8);

По подвижности волоки:

  • через неподвижную волоку
  • через вращающуюся относительно продольной оси волоку;

По нагреву заготовки:

  • холодное волочение
  • горячее волочение

Способы волочения

Барабанное волочение
Волочение проволоки, труб или профилей на волочильном стане барабанного типа
Беззабивочное волочение
Беззабивочное волочение — волочение с проталкиванием переднего конца заготовки через волоку без предварительного изготовления захватки.
Безоправочное волочение

Безоправочное волочение — волочение труб из сталей, цветных металлов и сплавов, при котором внутренняя поверхность заготовки при протягивании не контактирует с технологическим инструментом. Безоправочное волочение обычно осуществляют в две волоки, первая из которых служит для центровки трубы, а во второй осуществляется основное обжатие трубы по диаметру. Безоправочное волочение применяют чаще для промежуточных проходов с целью уменьшения диаметра протягиваемых труб. В ряде случаев (трубки малого диаметра) его используют и как отделочную операцию. Недостатки безоправочного волочения — низкое качество внутренней поверхности труб и большие различия в толщине стенки трубы после волочения

Волочение без скольжения

Производство проволоки на стане многократного волочения, с накоплением её запаса между соседними волоками, благодаря чему исключается проскальзывание проволоки относительно поверхностей барабанов.

Бухтовое волочение труб

Волочение трубы из заготовки, смотанной в бухту и (или) со сматыванием протянутой трубы в бухту; получило промышленное применение с 1930-х гг., широко используется при получении труб из цветных металлов и сплавов (меди, латуни и др.). При бухтовом способе применяются как оправочное, так и безоправочное волочение на трубоволочильных бухтовых станах и барабанах. Данным способом получают трубы (трубки) диаметром от 1 до 70 мм с толщиной стенки от 0,2—0,3 мм до 3 мм соответственно. Скорости волочения до 25—30 м/с, длина обрабатываемых труб до 5—6 км. В качестве технологических смазок при бухтовом волочении применяют растительные, и минеральные масла, водные эмульсии, олеиновую кислоту, натуральную и синтетическую олифу. При волочении алюминиевых труб используются более густые смазки, напр, масло Вапор с добавками веретенного. Внутрь трубы смазка заливается (впрыскивается) автоматически со стороны заковываемой части трубной заготовки.

Гидродинамическое волочение

Волочение проволоки с использованием комбинированных волочильных устройств, включая напорную волоку, кольцо-насадку и рабочую волоку. Смазка перед напорной волокой захватывается движущейся проволокой и вовлекается в микрозазор в кольцах-насадках. Микрозазор от кольца к кольцу уменьшается, давление смазки всё больше повышается, и у входа в деформационную зону рабочей волоки создаются условия жидкостного трения. Поэтому гидродинамическое волочение позволяет использовать не только эмульсии или лёгкие масла, но и достаточно густые смазки, например натриевое мыло. Создаваемые условия жидкостного трения позволяют проводить гидродинамическое волочение с повышенными скоростями при высоком качестве поверхности и точности протягиваемых изделий и существенно повышают стойкость волочильного инструмента.
Из-за необходимости использования насосов высокого давления и сложности заправки проволоки в волоки гидродинамическое волочение используют только в случаях, когда исключается возможность применения других, более простых способов волочения.

Длиннооправочное волочение

Волочение труб с протягиванием заготовки через волоку с длинной подвижной недеформируемой оправкой, которую затем извлекают из трубы.

Короткооправочное волочение

Волочение труб с обработкой внутренней поверхности заготовки короткой цилиндрической оправкой, удерживаемой в очаге деформации стержнем, закреплённым на станине волочильного стана

Мокрое волочение

Волочение с погружением волоки в жидкую смазку

Волочение на деформируемой оправке

Волочение труб с протягиванием заготовки через волоку на длинной подвижной оправке, деформируемой с заготовкой;

Волочение на закреплённой оправке

Один из наиболее, распространённых, методов волочения труб с середины XIX в. Закреплённая (короткая) оправка чаще всего цилиндрическая, иногда ей придают цилиндроконическую форму, что улучшает её центровку в очаге деформации. Закреплённые оправки выполняются полыми для труб большого диаметра и сплошными для тонкостенных труб меньшего диаметра;

Волочение на самоустанавливающейся оправке

Волочение труб с обработкой внутренней поверхности заготовки незакреплённой самоустанавливающейся оправкой, удерживаемой в очаге деформации уравновешиванием действующих на неё втягивающих и выталкивающих сил.

Волочение проволоки

Один из древнейших технологических процессов обработки металлов давлением. Волочением получают проволоку из сталей широкого сортамента, цветных металлов и сплавов диаметром от 16 до 25, скорости волочения до 50 м/с. Для тяжёлого (грубого) волочения обычно используют стальные волоки, толстое и среднее волочение проводят через твёрдосплавные, тонкое и тончайшее — через алмазные волоки. В качестве смазок при волочении проволоки обычно используют жидкие смазки и эмульсии. Единичные обжатия по переходам снижаются от 30-35 % при тяжелом и толстом волочении до 6-12 % при наитончайшем.

Волочение профилей

От простых прямоугольных до самой сложной формы. Крупные профили волочат на линейных волочильных станах, профили меньшего сечения — на барабанах или комбинированных прокатно-волочильных агрегатах. Для построения рациональной системы переходов при волочении профилей сложной формы используются теоретический и графический методы: В. В. Зверева, Прайслера, ЭГДА, песчаной насыпи, «сходственных контуров» и др.

Читайте также  Экструдера это

Профилировочное волочение

Волочение труб некруглой (фасонной) формы с использованием двух технологических схем. По первой готовую трубу получают из заготовки круглого сечения безоправочным волочением в волоке с каналом фасонного сечения. По второй волочат на оправках фасонную заготовку, сечение которой подобно сечению готовой трубы. Волочение фасонных труб из фасонной заготовки позволяет снизить трудоемкость процесса, повысить точность размеров и качество внутренней поверхности труб.

Волочение прутков

Волочение преимущественно холоднодеформированных (тянутых) прутков круглого, квадратного и шестигранного сечений из цв. металлов и сплавов. Прутки малых сечений волочат на барабанах в один или несколько переходов. Волочение крупных прутков (диаметром > 25—30 мм) осуществляется в отрезках на цепных станах. Единичные и суммарные вытяжки при волочении прутков (обычно 1,25—1,4) определяются пластичностью протягиваемого материала. В отделочных (калибровочных) проходах вытяжки снижаются до 1,10-1,15. Наиболее прогрессивна технологическая схема производства тянутых прутков из цветных металлов и сплавов: бухтовая заготовка — однократное волочение (калибровка) — отделка на автомат, линиях типа «Schumag».

Особенности оборудования для проведения работы

Для волочильных технологических операций используют специальные станки. Они оборудованы так называемым «глазком». Именно через него протягивают проволоку. Волока по сравнению с ней наделяется меньшим диаметром. Станы можно разделить на следующие по устройству механизма тянущего типа:

  1. Агрегаты с наматыванием металла на барабан.
  2. Машины, предполагающие движение по прямой линии. И сохранение суммарного обжатия.

Есть и специальные станы, созданные для производства изделий, не требующих комплектовки в бухты. Речь идёт о трубах и прутках. Именно проволоку, другие детали небольшого размера изготавливают с использованием барабанов. У такого оборудования тоже выделяют несколько разновидностей:

  • Многократные станы, функционирующие без скольжения либо со скольжением.
  • Однократные.
  • Многократные станы с противонатяжением заготовок.

Использование всего одного прохода для завершения операции предполагается в самом простом механическом станке. Многократные станы предполагают использование 2-3 проходов. Волочение проволоки подразумевает, что схема используется непрерывная. У самых крупных предприятий, как правило, на вооружении стоит по полтора-два десятка агрегатов. Латунная щепа у них не появляется.

Саму проволоку при выполнении операции, когда используются станы, укладывают в стальную обойму, которая отличается прочностью и вязкостью. Она ни в коем случае не сжимает изделие, но снижает напряжения растягивания, которые могут появляться в момент выполнения операции по волочению. Волоки изготавливают из технических алмазов, это позволяет катанку из стали минимальной толщины. Здесь станы становятся незаменимыми помощниками.

Волоки сборной конструкции в последнее время получают всё большее распространение. Высокое трение не мешает изготавливать качественные проволоки. Операция не требует серьёзных расходов электроэнергии. А производительность станов будет больше, на 20-30 процентов. Это важная характеристика процесса волочения.

Волочение

Волоче́ние — обработка металлов давлением, при которой изделия (заготовки) круглого или фасонного профиля (поперечного сечения) протягиваются через круглое или фасонное отверстие, сечение которого меньше сечения заготовки.

В результате площадь поперечного сечения заготовки уменьшается, а длина увеличивается. Волочение широко применяется в производстве металлических прутков, проволоки, труб и других изделий. Производится на волочильных станках, основными частями которых являются волоки и устройства для протяжки заготовки.

По типу волочения

  • сухое (волочение через ванночку с мыльным порошком)
  • мокрое (через мыльную эмульсию)

По чистоте обработки:

  • черновое (заготовительное)
  • чистовое (заключительная операция, для придания готовому изделию требуемых формы, размеров и качества);

По кратности переходов:

  • однократное
  • многократное (с несколькими последовательными переходами волочения одной заготовки);

По параллельности обработки:

  • однониточное
  • многониточное (с количеством одновременно протягиваемых заготовок 2, 4, 8);

По подвижности волоки:

  • через неподвижную волоку
  • через вращающуюся относительно продольной оси волоку;

По нагреву заготовки:

  • холодное волочение
  • горячее волочение

Барабанное волочение

Волочение проволоки, труб или профилей на волочильном стане барабанного типа

Беззабивочное волочение

Беззабивочное волочение — волочение с проталкиванием переднего конца заготовки через волоку без предварительного изготовления захватки.

Безоправочное волочение

англ. sink rawing, sinking, sinking pass

Безоправочное волочение — волочение труб из сталей, цветных металлов и сплавов, при котором внутренняя поверхность заготовки при протягивании не контактирует с технологическим инструментом. Безоправочное волочение обычно осуществляют в две волоки, первая из которых служит для центровки трубы, а во второй осуществляется основное обжатие трубы по диаметру. Безоправочное волочение применяют чаще для промежуточных проходов с целью уменьшения диаметра протягиваемых труб. В ряде случаев (трубки малого диаметра) его используют и как отделочную операцию. Недостатки безоправочного волочения — низкое качество внутренней поверхности труб и большие различия в толщине стенки трубы после волочения

Волочение без скольжения

Производство проволоки на стане многократного волочения, с накоплением её запаса между соседними волоками, благодаря чему исключается проскальзывание проволоки относительно поверхностей барабанов.

Бухтовое волочение труб

англ. coil (tube) drawing

Волочение трубы из заготовки, смотанной в бухту и (или) со сматыванием протянутой трубы в бухту; получило промышленное применение с 1930-х гг., широко используется при получении труб из цветных металлов и сплавов (меди, латуни и др.). При бухтовом способе применяются как оправочное, так и безоправочное волочение на трубоволочильных бухтовых станах и барабанах. Данным способом получают трубы (трубки) диаметром от 1 до 70 мм с толщиной стенки от 0,2—0,3 мм до 3 мм соответственно. Скорости волочения до 25—30 м/с, длина обрабатываемых труб до 5—6 км. В качестве технологических смазок при бухтовом волочении применяют растительные, и минеральные масла, водные эмульсии, олеиновую кислоту, натуральную и синтетическую олифу. При волочении алюминиевых труб используются более густые смазки, напр, масло Вапор с добавками веретенного. Внутрь трубы смазка заливается (впрыскивается) автоматически со стороны заковываемой части трубной заготовки.

Гидродинамическое волочение

Волочение проволоки с использованием комбинированных волочильных устройств, включая напорную волоку, кольцо-насадку и рабочую волоку. Смазка перед напорной волокой захватывается движущейся проволокой и вовлекается в микрозазор в кольцах-насадках. Микрозазор от кольца к кольцу уменьшается, давление смазки всё больше повышается, и у входа в деформационную зону рабочей волоки создаются условия жидкостного трения. Поэтому гидродинамическое волочение позволяет использовать не только эмульсии или лёгкие масла, но и достаточно густые смазки, например натриевое мыло. Создаваемые условия жидкостного трения позволяют проводить гидродинамическое волочение с повышенными скоростями при высоком качестве поверхности и точности протягиваемых изделий и существенно повышают стойкость волочильного инструмента.

Из-за необходимости использования насосов высокого давления и сложности заправки проволоки в волоки гидродинамическое волочение используют только в случаях, когда исключается возможность применения других, более простых способов волочения.

Длиннооправочное волочение

англ. bar (mandrel) drawing

Волочение труб с протягиванием заготовки через волоку с длинной подвижной недеформируемой оправкой, которую затем извлекают из трубы.

Короткооправочное волочение

Волочение труб с обработкой внутренней поверхности заготовки короткой цилиндрической оправкой, удерживаемой в очаге деформации стержнем, закреплённым на станине волочильного стана

Мокрое волочение

англ. deformable mandrel drawing

англ. wet drawing , волочение с погружением волоки в жидкую смазку

Волочение на деформируемой оправке

Волочение труб с протягиванием заготовки через волоку на длинной подвижной оправке, деформируемой с заготовкой;

Волочение на закреплённой оправке

англ. (fixed) plug drawing

Один из наиболее распространённых методов волочения труб с середины XIX в. Закреплённая (короткая) оправка чаще всего цилиндрическая, иногда ей придают цилиндроконическую форму, что улучшает её центровку в очаге деформации. Закреплённые оправки выполняются полыми для труб большого диаметра и сплошными для тонкостенных труб меньшего диаметра.

Волочение на самоустанавливающейся оправке

англ. floating plug drawing

Волочение труб с обработкой внутренней поверхности заготовки незакреплённой самоустанавливающейся оправкой, удерживаемой в очаге деформации уравновешиванием действующих на неё втягивающих и выталкивающих сил.

Читайте также  Правило для штукатурки

Волочение проволоки

Один из древнейших технологических процессов обработки металлов давлением (первое письменное упоминание волочильной доски относится к XI н.э., но она значительно старше [1] ). Волочением получают проволоку из сталей широкого сортамента, цветных металлов и сплавов диаметром от 16 до 25, скорости волочения до 50 м/с. Для тяжёлого (грубого) волочения обычно используют стальные волоки, толстое и среднее волочение проводят через твёрдосплавные, тонкое и тончайшее — через алмазные волоки. В качестве смазок при волочении проволоки обычно используют жидкие смазки и эмульсии. Единичные обжатия по переходам снижаются от 30-35 % при тяжелом и толстом волочении до 6-12 % при наитончайшем.

Волочение профилей

англ. die shaping (forming)

От простых прямоугольных до самой сложной формы. Крупные профили волочат на линейных волочильных станах, профили меньшего сечения — на барабанах или комбинированных прокатно-волочильных агрегатах. Для построения рациональной системы переходов при волочении профилей сложной формы используются теоретический и графический методы: В. В. Зверева, Прайслера, ЭГДА, песчаной насыпи, «сходственных контуров» и др.

Профилировочное волочение

Волочение труб некруглой (фасонной) формы с использованием двух технологических схем. По первой готовую трубу получают из заготовки круглого сечения безоправочным волочением в волоке с каналом фасонного сечения. По второй волочат на оправках фасонную заготовку, сечение которой подобно сечению готовой трубы. Волочение фасонных труб из фасонной заготовки позволяет снизить трудоемкость процесса, повысить точность размеров и качество внутренней поверхности труб.

Волочение прутков

Волочение преимущественно холоднодеформированных (тянутых) прутков круглого, квадратного и шестигранного сечений из цв. металлов и сплавов. Прутки малых сечений волочат на барабанах в один или несколько переходов. Волочение крупных прутков (диаметром > 25—30 мм) осуществляется в отрезках на цепных станах. Единичные и суммарные вытяжки при волочении прутков (обычно 1,25—1,4) определяются пластичностью протягиваемого материала. В отделочных (калибровочных) проходах вытяжки снижаются до 1,10-1,15. Наиболее прогрессивна технологическая схема производства тянутых прутков из цветных металлов и сплавов: бухтовая заготовка — однократное волочение (калибровка) — отделка на автомат, линиях типа «Schumag».

Волочение со скольжением

Многократное волочение проволоки при скорости её движения меньше окружной скорости тяговых роликов, то есть скольжении проволоки по их поверхности с разницей в скоростях Волочение с противонатяжением

англ. back-pull (pullback) drawing

Многократное волочение проволоки и мелких труб с приложением усилия противонатяжения Q к заготовке перед очагом деформации. Усилие в. возрастает с приложением противонатяжения, начиная только с некоторого минимального его значения, названного критическим противонатяжением Qкр, определяемым в основном пределом упругости протягиваемого металла и степенью его нагартовки. Во всех случаях, если Q Стержневое волочение

Волочение труб, которое включает ввод стержня в трубную заготовку, протягивание заготовки вместе со стержнем через волоку и извлечение стержня из трубы. Стержень из твёрдой термообработанной стали при волочении не деформируется и двигается со скоростью выхода трубы из волоки. Стержневое волочение позволяет изготовлять трубы из малопластичных сплавов и обеспечить жёсткие допуски на внутренний диаметр труб, что особенно важно при изготовлении капиллярных трубок внутренним диаметром 0,3-1 мм.

Сухое волочение

Волочение заготовок с твердой смазкой.

Волочение труб

Завершающая, как правило, операция при производстве холоднодеформированных (тянутых) труб из сталей, цветных металлов и сплавов; отличается большим разнообразием технологических схем волочения: — безоправочное волочение (осадка); волочение на короткой закреплённой оправке; волочение на самоустанавливающейся (плавающей) оправке; волочение на длинной подвижной оправке; волочение на деформирующемся сердечнике; профилировочное волочение; волочение с раздачей трубной заготовки; волочение в режиме гидродинамического трения. Выбор метода волочения определяется размерами и требованиями к готовому изделию, маркой обрабатываемого металла или сплава, возможностями оборудования и т. д. Волочение труб ведут как на цепных (траковых) волочильных станах, так и на трубоволочильных барабанах (бухтовое волочение). Основным волочильным инструментом являются волоки (фильеры) и оправки самых разных конструкций.

Волочильный стан

Факультет материаловедения и металлургических технологий
Политехнический институт
Южно-Уральский государственный университет (Национальный исследовательский университет)

Факультет материаловедения и металлургических технологий

Уникальный автоматизированный волочильный стан создан в ЮУрГУ

Трехкратный прямоточный волочильный стан

Волочение – основной способ для получения проволоки, как товарной, так и в виде заготовки для производства метизов, например, гвоздей, сетки, канатов. При всей своей кажущейся простоте это один из сложнейших видов обработки металла. В НПИ “Учебная техника и технологии” ЮУрГУ был разработан уникальный автоматизированный трехкратный лабораторный волочильный стан.

«На процесс волочения влияет большое количество разнообразных факторов, таких как скорость волочения, технологическая смазка, подсмазочный слой, степени деформации, конструкция волок и волочильной машины и др. В связи с этим актуальность изучения процесса волочения не только не снижается с течением времени, но и приобретает новую силу. Обусловлено это появлением новых смазочных материалов и как следствие существенным повышением скоростей волочения. А возможность использовать современные измерительные системы и IT-технологии выводят исследование процесса на совершенно новый уровень», – рассказывает аспирант ЮУрГУ Татьяна Лисовская – один из авторов проекта.

Фото: Татьяна Лисовская

Волочильное оборудование, которое может использоваться в образовательных и научно-исследовательских целях, должно отвечать современным требованиям по технологии волочения и автоматизации данного технологического процесса. Поэтому перед учеными Южно-Уральского государственного университета была поставлена задача разработать и изготовить лабораторный волочильный стан, который позволял бы изучать процесс волочения проволоки в монолитных волоках как в образовательных, так и в научных целях.

Автоматизация волочильного стана

Одним из основных недостатков многократных прямоточных волочильных станов является обрывность проволоки. Создание заднего противонатяжения и контроль его величины позволяет ликвидировать этот минус, повысив тем самым общую производительность технологического процесса, а также качество готовой продукции.

«Нами была разработана цифровая комплексная система управления волочильным станом. Такая система позволяет исключить аварийные ситуации. При приближении какой-либо величины к критическому значению на пульте управления оператора загорается желтая сигнальная лампа, а на сенсорном мониторе выводится предупреждение, для того чтобы оператор предпринял необходимые меры. При приближении какой-либо величины к критическому значению система управления автоматически стабилизируют её величину до рабочей, все сообщения и предупреждения выводятся на пульт оператора».

Высокая степень автоматизации стана и использование в его конструкции высокоточных измерительных датчиков и устройств позволяет фиксировать энергосиловые параметры процесса, управлять процессом волочения по величине противонатяжения, вести сбор информации и долговременное ее хранение. Благодаря этому открываются серьезные возможности для исследования влияния технологических параметров процесса на энергосиловые характеристики на современном уровне.

Фото: Трехкратный прямоточный волочильный стан

Волочильный стан для научных исследований

Разработанный волочильный стан предназначен в первую очередь для образовательных и научно-исследовательских целей. Он позволяет проводить лабораторные и научно-исследовательские работы, связанные с изучение смазочных материалов, формоизменением металла, влиянием противонатяжения на процесс волочения и т.п.

«Изготовленный лабораторный стан не имеет аналогов на российском рынке. Стоимость этого стана существенно ниже современных прямоточных волочильных станов, используемых в производстве, что делает его доступным для образовательных учреждений. Обучение и проведение научных исследований на таком оборудовании позволяет готовить высококвалифицированные кадры по профилям металлургического и машиностроительного направлений».

Волочильный стан, созданный учеными ЮУрГУ, уже успешно используется в учебном процессе на кафедре «Процессы и машины обработки металлов давлением», в также в городе Навои (Узбекистан). Работа Татьяны Лисовской под руководством Людмилы Радионовой, кандидата технических наук, доцента, в рамках магистерской диссертации «Разработка цифровой комплексной системы управления многократным волочильным станом» стала одним из победителей конкурса «УМНИК» Фонда содействия инновациям.

• Трудности с транспортировкой волок
• Изношенные волоки должны складироваться и проходить подготовку для передачи в компанию, занимающуюся восстановлением волок, или доставляться во внутреннюю службу для восстановления
• Волоки, изготовленные различными фирмами, что часто значит, что их характеристики различны, перемешиваются друг с другом без необходимого контроля
• Когда фирма, предоставляющая услуги по восстановлению волок, не обладает достаточной квалификацией или/и оборудованием, она не может гарантировать соблюдение технических условий заказчика
• Точный анализ транспортных расходов показал, что неправильное обращение с волоками при перевозке приводит к увеличению цены обработки при восстановлении, сравнимому с использованием новых волок на всех стадиях волочения

Читайте также  Калькулятор передач велосипеда

• При неквалифицированном шлифовании волок невозможно гарантировать соблюдение допустимых отклонений геометрических размеров волок
• Клиент вынужден приобретать новые волоки, выполненные с соблюдением технических условий, и проводить специальный контроль для подтверждения соблюдения допусков геометрических размеров
• Контролю изношенных волок, которые имеют такую же важность в процессе волочения как и новые волоки, не уделяется подобного внимания
• Это приводит к нерегулируемым условиям волочения проволоки, непредвиденным простоям, несоответствию проволоки техническим условиям с последующими потерями в производительности и неравномерному качеству проволоки
• Эти скрытые расходы обычно недооценивают, так как восстановленные волоки редко подвергают контролю, ошибочно полагая, что их геометрические характеристики полностью совпадают с характеристиками новых волок.

Основные разновидности

Основными признаками, по которым подразделяют продукцию, являются:

  1. Размер и форма поперечного сечения;
  2. Вид конечной обработки;
  3. Вид поверхности;
  4. Химический состав стали;
  5. Область применения.

По толщине продукцию разделяют на группы. Изделия первой группы самые тонкие, их толщина составляет менее 0,1 мм. К девятой группе относят продукцию, размер сечения которой более 8 мм. Изделия по ГОСТ изготавливают круглого, квадратного, многогранного и фасонного профиля.

Конечная обработка обеспечивает требуемые механические свойства. Для упрочения механической прочности и стойкости продукцию обрабатывают термически: закаливают, отжигают и стабилизируют.

По виду поверхности изделия подразделяют на покрытые, без отделки и с отделкой. В качестве покрытия стали используют цинк, медь, алюминий и латунь. Для отделки поверхность шлифуют, полируют или травят.

Виды по назначению и области применения:

  1. Общего назначения;
  2. Для производства сеток;
  3. Для армирования конструкций из железобетона;
  4. Канатная;
  5. Сварочная;
  6. Струнная;
  7. Пружинная;
  8. Конструкционная;
  9. Для воздушных видов связи;
  10. Для проводов и кабелей;
  11. Увязочная;
  12. Полиграфическая;
  13. Игольная.

В зависимости от назначения и требуемых эксплуатационных характеристик продукцию изготавливают из стали различных типов и марок. Продукцию общего назначения, а также увязочную и применяемую для армирования железобетонных изделий делают из низкоуглеродистой стали. Для производства пружин, сердечников проводов, спиц и канатов используют углеродистые, легированные и высоколегированные стали. Для некоторых конструкционных видов выдвигают особые требования к стали по содержанию углерода, хрома, никеля и других химических элементов.

Виды нагартовки металла

Нагартовка — это полезный процесс, при котором уплотняются верхние слои металла. Такой уровень упрочнения не приводит к появлению трещин и разрушению верхних слоёв. Снаружи металла появляется «корка», которая защищает деталь при эксплуатации. После нагартовки не нужна последующая механическая обработка металла.

В отличие от нагартовки вредный наклёп требует снятия возникших в верхних слоях напряжений. Металлу устраивают «баню», нагревая поверхность до величины в 40–60% от температуры плавления. При остывании происходит рекристаллизация, восстанавливается обычная структура зёрен, напряжений больше нет и можно проводить дальнейшую механическую обработку деталей, не ломая инструмент.

Полезный наклёп (нагартовка) и вредный наклёп возникают в результате пластической деформации верхних слоёв металла только в результате холодной обработки давлением. «Холодный» – подразумевает температуру окружающего воздуха. Справочники говорят нам о допустимой верхней температуре — не больше температуры «рекристаллизации».

Важной особенностью пластической деформации является отсутствие разрушения. Пластичность оценивается величиной относительного удлинения стандартного образца при разрыве. Эта величина составляет 10–50%. К сплавам, обладающим высокой пластичностью, относятся низкоуглеродистые стали (содержание углерода 0,25%), сплавы алюминия, меди (латуни), многие легированные стали.

Какими же бывают виды холодной обработки металла давлением, запускающие процесс нагартовки в металле?

Их всего пять:

  1. Ковка.
  2. Прокатка.
  3. Прессование или штамповка.
  4. Волочение.
  5. Редуцирование.

Холодная ковка

Оборудованием служат пневматические молоты при весе заготовок от 0,3 до 20 кг, паровоздушные молоты для заготовок 20–350 кг, гидравлические прессы для обработки деталей весом до 200 тонн.

Холодную ковку включают в технологию обработки, если нужно:

  • расплющить деталь — уменьшить высоту, увеличив поперечное сечение (осадка);
  • увеличить длину поковки за счёт уменьшения поперечного сечения (протяжка);
  • получить глухое или сквозное отверстие (прошивка);
  • изогнуть ось заготовки, при этом радиус изгиба не должен вызывать складки на внутренней и трещины на внешней стороне изделия (гибка);
  • увеличить ширину заготовки за счёт уменьшения её толщины (разгонка).

Холодная прокатка

Это самый распространённый способ нагартовки. Так получают длинные заготовки — трубы, рельсы, профили строительных конструкций. Прокаткой получают листовой металл, используемый в машиностроении. Примером холодной прокатки может служить алюминиевая фольга толщиной до 0,001 мм, получаемая из чистого алюминия.

Холодное прессование или штамповка

Есть два вида — объёмная и листовая штамповка.

При объёмной штамповке можно делать:

  • выдавливание заготовки;
  • высадку;
  • формовку.

Выдавливание производят на прессах в штампах, имеющих пуансон и матрицу. Исходной заготовкой служит пруток или лист. Если делают прямое выдавливание, то получают болты и клапаны. Обратным выдавливанием изготавливают полые детали. При боковом выдавливании производят различные тройники и крестовины. В сложном изделии, выдавливание делают комбинированным.

Только этот вид штамповки позволяет получить максимальную деформацию поверхности без её разрушения.

Холодная высадка — самый высокопроизводительный способ изготовления продукции. Процесс поддаётся автоматизации, поэтому в минуту можно получить от 20 до 400 деталей. Исходным материалом здесь служит пруток или проволока диаметром 0,5–40 мм. В высадке есть потребность при выработке деталей с местным утолщением: заклёпок, болтов и винтов, гвоздей, шариков, звёздочек и накидных гаек. Коэффициент использования металла достигает 95%.

Процесс холодной формовки аналогичен горячей штамповке. Однако здесь нужны более высокие усилия, потому что материал имеет низкую формуемость из-за упрочнения и действия сил трения. Обычно так получают детали из цветных металлов.

При холодной листовой штамповке заготовками служат листы, полосы или ленты толщиной не более 10 мм.

У листовой штамповки есть много преимуществ:

  • получение деталей с малой массой;
  • высокая точность и качество поверхностей;
  • производительность — до 40 тысяч деталей в смену на одном станке;
  • возможность автоматизации процесса.

При листовой штамповке деформации можно подвергать всю заготовку (отрезка и вырубка) или её часть (гибка, вытяжка и формовка).

Холодное волочение

Если нужно уменьшить диаметр и уплотнить поверхность проволоки для повышения её прочностных характеристик, применяют волочение. Это единственный способ нагартовки больших объёмов проволоки. В отличие от прокатки, где инструментом служат вращающиеся валки, в волочении для обжатия используют неподвижную матрицу с фильерами. За один цикл нельзя значительно сократить диаметр изделия, потому что тянущее усилие приложено к его тонкому концу.

Волочильные станы позволяют получать проволоку диаметром от 1 микрона до 6 мм.

Редуцирование

При этом способе нагартовки заготовка помещается между вращающимися обжимными валами или вращающаяся заготовка формуется под действием пуансона. В процессе вращения и обжима происходит изменение формы поверхности детали и её уплотнение.

  • накатка наружной и внутренней резьбы;
  • редуцирование труб;
  • правка заготовок;
  • гибка заготовок.

На резьбонакатных станках получают заготовки с наружной и внутренней резьбой М3 — М68, используя для этого накатные ролики или оправки. При редуцировании труб происходит в основном закатка или раскатка концов на длину до 200 мм. Правка заготовок нужна для выправления геометрической оси изделия. Гибку заготовок используют для получения пружин разного диаметра.

Как оказалось, нагартовка очень интересный, полезный и распространённый способ деформации металлов, который позволяет значительно увеличить эффективность металлообработки.