Волочение

§ 1. Сущность метода

Сущность метода волочения заключается в протаскивании обрабатываемой заготовки через отверстие волоки, размеры которой меньше размеров сечения исходной заготовки.

При волочении металлическим изделиям придают точные размеры, заданную геометрическую форму, чистую и гладкую поверхность.

Подвергая заготовку волочению несколько раз, можно получить изделие тончайшего сечения.

Волочением обрабатывают углеродистые и легированные стали, цветные металлы и их сплавы.

Исходным материалом являются проволока, прутки и трубы, получаемые горячей прокаткой (сталь, цветные металлы и их сплавы), горячим прессованием (латуни, бронзы, алюминиевые сплавы), непрерывным литьем (алюминиевые сплавы) и методом порошковой металлургии (спеканием).

Сущность процесса волочения состоит в следующем. У прутка 1 заостряется передний конец, который пропускают через очко волоки 2. К переднему концу прутка, выходящему из волоки, прикладывают внешнюю силу Р, называемую усилием волочения. Пруток, проходя через очко волоки, деформируется и принимает форму и размеры очка волоки. Конечное сечение прутка меньше исходного.

Рис.

В зависимости от формы очка волоки при протяжке прутков и формы оправки и очка волоки при протяжке труб можно получать различные простые и фасонные профили, а также фасонную проволоку.

Промышленность выпускает прутки 5―50 мм; проволоку 0,006 – 16 мм; трубы 0,6 – 400 мм с толщиной стенки 0,05 – 15 мм.

§ 2. Инструмент и оборудование для волочения

Волока – основной инструмент при волочении. В процессе волочения волока испытывает значительные нагрузки, т. к. в ее канале под действием усилия волочения происходит пластическая деформация металла.

Волока состоит из двух деталей: собственно волоки и обоймы.

Волока имеет 4 зоны: входную I, смазочную II, деформирующую III, калибрующую IV.

Рис.

Угол рабочего конуса деформирующей зоны при волочении прутков выбирают в пределах 6 – 18º в зависимости от вида изделия и свойств металла, а при волочении труб – 10 – 24º. Чем больше твердость металла, тем меньше угол рабочего конуса.

Волоки изготавливают из твердых сплавов ВК6, ВК8, ВК10, ВК15, технических сортов алмаза (для проволоки диаметра меньше 0,6 мм) или инструментальной стали У8, У12, а также из легированной стали ШХ15, Х12М.

Оборудование, на котором осуществляется волочение, называется волочильными станами. Волочильные станы по принципу работы тянущих устройств подразделяются на две группы:

1. с прямолинейным движением тянущих устройств – цепные, реечные, винтовые;

2. с наматыванием обрабатываемого материала на барабан – барабанные.

Волочильные станы с прямолинейным движением протягиваемых изделий по конструкции привода бывают механические, а также с гидравлическим и пневматическим приводом, по назначению – для волочения прутков или труб, по числу одновременно протягиваемых изделий – одно или многониточные.

Барабанные станы в зависимости от числа потягиваний делятся на однократные, когда волочение производится через одну волоку, и многократные, когда заготовка проходит последовательно несколько волок уменьшающихся сечений.

§ 3. Технологический процесс волочения

Включает: подготовку металла к волочению, установление режима волочения и отделку готовой продукции.

При подготовке металла к волочению удаляют окалину с поверхности заготовки и наносят на нее смазку.

Окалина удаляется химическим, механическим или электрохимическими способами, а также при помощи ультразвука, вакуума и др. Чаще всего применяют химическое травление в водных растворах кислот.

Завершающей операцией подготовки поверхности заготовки является сушка в специальных сушилах с усиленной циркуляцией воздуха при 300―350ºС. Во время сушки удаляются влага и некоторая часть растворенного в металле водорода, что способствует устранению хрупкости металла.

На сухую поверхность заготовки перед протяжкой наносят соответствующую смазку (масло минеральное, графит, мыло, эмульсии).

Режим волочения металла регламентируется технологическими картами, в которых указывается маршрут волочения, температура и продолжительность промежуточного отжига и режим травления.

Отделка готовой продукции состоит в удалении дефектов, правке, резке на мерные длины, маркировке, смазке или поверхностном покрытии и упаковке.

Некоторые виды холодного проката (проволока, прутки, трубы, полосы) должны иметь точное поперечное сечение и чистую поверхность. С этой целью их подвергают калиброванию, т. е. протягиванию через волоку без существенного обжатия и вытяжки.