Основы проектирования переходов

12

мая

Новости
Основы проектирования переходов


Переходом волочения называется ступень изменения размеров поперечного сечения металла при протягивании через одну волоку. Обычно процесс волочения ведут в несколько переходов, при которых поперечные сечения заготовки, подвергающейся волочению, постепенно уменьшаются. Число переходов зависит от соотношения поперечного сечения заготовки и готового изделия, прочностных и пластических характеристик обрабатываемого металла, сложности конфигурации поперечного сечения изделия, вида смазки и способа ее подвода к деформационной зоне, продольного профиля волочильного канала и ряда других факторов. Все эти факторы в совокупности трудно учесть при расчетном определении силы волочения. Поэтому для стабильного протеканий процесса необходимо, чтобы при волочении у протянутой части изделия был определенный запас прочности, характеризуемый коэффициентом запаса (γз), рассчитываемым по формуле (Kв=Pв/Fк<Sд. к.). При малых коэффициентах запаса в протягиваемом изделии могут наблюдаться местные утонения, внутренние разрывы, возможны даже обрывы изделия при волочении. Чем больше коэффициент запаса, тем больше число переходов, следовательно, ниже производительность, выше расход энергии и себестоимость продукции.

Изложенное показывает, что процесс волочения следует вести при оптимальных условиях, т.е. с минимальным числом переходов, при которых обеспечиваются надежные коэффициенты запаса γз, при применении эффективных смазок, высококачественного волочильного инструмента, хорошо отрегулированного волочильного оборудования. Например, при хорошо выполненных захватках, без надрывов и местных утонений, плавном достижении рабочих скоростей на волочильных машинах и при небольших растягивающих напряжениях, возникающих в сечении проволоки при образовании витков на тяговом устройстве, процесс волочения идет устойчиво, если коэффициенты запаса (γз) не меньше указанных ниже:

Основы проектирования переходов










При отделочных (калибровочных) переходах коэффициент запаса несколько повышается. Так, при калибровке проволоки тончайших размеров, особотонкостенных труб, тонкостенных профилей сложной конфигурации коэффициент запаса может достигать 2,5.

Иногда количество переходов волочения обусловлено достижением определенной деформации. Это имеет место либо при необходимости получения изделий с заданными прочностными характеристиками, либо при особовысоких требованиях к качеству поверхности, так как увеличение числа переходов способствует удалению мелких поверхностных дефектов и снижению степени шероховатости поверхности.

При проектировании переходов важное значение имеет выбор формы продольного профиля волочильного канала. Ввиду того, что при малых углах наклона образующей обжимающей зоны канала (a) обеспечивается наилучший захват смазки и волочение происходит с минимальной неравномерностью деформации, угол а следует принимать минимальным, соответствующим началу зоны оптимальных углов. Так как стойкость волочильного канала возрастает с уменьшением угла а и увеличением длины калибрующей зоны, на калибрующих переходах целесообразно некоторое уменьшение степени деформации за переход, выбор угла меньше оптимального и увеличение длины калибрующей зоны. Это особенно важно при волочении изделий тонких и тончайших размеров, имеющих узкие поля допусков.

Для всех видов однократного волочения порядок расчета переходов в общем аналогичен и сводится к следующему.

1. По ГОСТам или техническим условиям определяют минимальную величину поперечного сечения заданного изделия с учетом минусовых допусков; все дальнейшие расчеты ведут, исходя из этого сечения, что позволяет учесть неизбежный износ канала волоки.

2. Согласно требованиям технических условий (прочностные характеристики, качество поверхности, точность геометрии), а также стандартным размерам поперечного сечения прокатанных, литых или отпрессованных заготовок, определяют форму и размеры начального сечения с учетом плюсовых допусков. Расчет с учетом площади поперечного сечения изделия по минусовым допускам, а площади поперечного сечения заготовки — по плюсовым позволяет определить максимальную величину общей вытяжки.

3. Определяют предварительное значение средней вытяжки за переход (μср) и общее число переходов:

Формула 1.

μоб=Fн/Fк1 μ2 μ3...μnnср

Формула 2.

Inμоб=Inμ1+Inμ2+Inμ3+...+Inμn=nInμср

оттуда

Формула 3.

n=Inμоб/Inμср

4. По диаграммам пластичности или экспериментально определяют максимальную суммарную вытяжку между отжигами и устанавливают номера переходов, между которыми следует провести эту операцию.

5. Проводят предварительный расчет площади поперечных сечений протягиваемого изделия после каждого перехода. При этом учитывают следующее: с нарастанием степени общей деформации в процессе волочения вследствие упрочнения металла вытяжки за переход должны уменьшаться; отделочные переходы, в результате которых должна быть обеспечена минимальная неравномерность деформации и получены изделия с поверхностью высокого качества, следует осуществлять с уменьшенными значениями вытяжки.

6. Рассчитывают для каждого перехода напряжение волочения и вычисляют получающиеся при этом коэффициенты запаса. При получении заниженных или завышенных коэффициентов запаса изменяют вытяжки по переходам, вторично проверяют коэффициенты запаса и таким образом устанавливают нужные переходы.

Основы проектирования переходовРис. 1. Зависимость временного сопротивления (σв) от степени предварительной деформации [6]:

1 - латунь Л63;
2 - техническая медь;
3 — сплав Д16

М.З. Ерманком разработан метод расчета переходов, позволяющий учесть упрочнение металла при волочении. По этому методу необходимое число переходов рассчитывают по максимально допустимой вытяжке за переход μmax при которой коэффициент запаса обеспечивает надежность процесса волочения. Для определения μmax необходимо иметь график зависимости Kв и σв от Inμ (рис. 1). Зная величину μmax нетрудно определить условное число переходов:

Формула 4.

nусл=Inμоб/Inμmax

Полученное значение n округляют в плюсовую сторону до ближайшего целого числа.

Поскольку наиболее часто вытяжка при волочении лимитируется обрывностью, упрочнение можно учесть, уменьшая вытяжку по переходам пропорционально увеличению временного сопротивления:

Формула 5.

μ21σв1в2; μ31σв1в3...; μn1σв1вn

где μ1, μ2, μ3,...,μn — вытяжки соответственно в 1-м, 2-м, 3-м и n-ном переходе σв1, σв2, σв3,..., σвn — временное сопротивление протягиваемого металла соответственно после 1-го, 2-го, 3-го и n-ного перехода.

Используя формулу (1), получаем

Формула 6.

μоб1μ2μ3...μnn1σn-1в1в2σв3...σвn


С достаточной для практики точностью зависимость σв от Inμ в пределах от μ1 до μоб можно выразить в виде прямой линии (пунктирная прямая на рис. 1); тогда

Формула 7.

σвn - σв1 ≈ (n-1)△σв

где △σв - величина упрочнения за переход волочения.

Используя выражение (7), уравнение (6) можно представить в виде

Формула 8.

Основы проектирования переходов




Расчет ведут следующим путем.

По формуле (4) определяют nусл, а затем путем округления — величину n. Принимая μ1 услmax, по графику зависимости σв от Inμ находят σв и при известной величине μоб величину σв n.

По формуле (7) определяют △σв. Подставляя в формулу (8) значения σв1 σвn и △σв, рассчитывают действительное значение μ1 а затем по формулам (5) — значения вытяжки по переходам.

После определения числа переходов и вытяжки в каждом переходе проводят проверку переходов по величине коэффициента запаса γ3 и в случае необходимости — корректировку, а затем рассчитывают размеры сечения протягиваемого изделия после каждого перехода.

При расчете переходов, волочения рассматриваемым методом, как следует из формул (5), вытяжки по переходам зависят от интенсивности упрочнения обрабатываемого металла. При малой величине упрочнения △σв вытяжки по переходам отличаются мало, а в последнем переходе вытяжка может достигать значительной величины.

Величина вытяжки в последнем переходе лимитируется условиями получения точной геометрии поперечного сечения и высокого качества поверхности изделия и должна быть уменьшена. Согласно рекомендации И.Л. Перлина, вытяжку в последнем переходе можно принять равной μn = √μср где μср = n√μоб При этом коэффициент запаса может достигать 2-2,5 [6].

Проектирование переходов применительно к волочению конкретных изделий (проволоки, прутков, труб, фасонных профилей), проиллюстрированное примерными расчетами, рассмотрено в главах, посвященных технологии волочения этих изделий.

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Информация

Комментировать статьи на нашем сайте возможно только в течении 1 дней со дня публикации.