Особенности волочения

14

мая

Новости
Особенности волочения
Особенности волочения


При волочении прутков количество переходов значительно меньше, чем при волочении проволоки, а диаметр значительно больше. В этих условиях важное влияние на конечный диаметр прутка оказывает величина упругих деформаций, возникающих в металле при волочении. Причем если диаметр проволоки может быть либо больше, либо меньше диаметра волоки, то при волочении прутков диаметр прутка всегда больше диаметра волоки. Объясняется это следующим:

1) волока не может быть абсолютно жесткой, она упруго деформируется под действием протягиваемого через нее металла, ее диаметр в калибрующей зоне всегда больше в процессе деформации, чем тот, который волока имеет в ненагруженном состоянии, на некоторую величину △dв;

2) при выходе из канала волоки протягиваемый пруток находится под действием растягивающих напряжений, величина которых меньше, чем в процессе волочения проволоки, из-за меньших величин вытяжек и отсутствия противонатяжения; тем не менее под действием этих напряжений пруток упруго деформируется, и диаметр прутка, выходящего из волоки, меньше диаметра волоки в нагруженном состоянии на некоторую величину △dш;

3) после окончания процесса волочения и снятия растягивающей силы на протянутом прутке проявляется упругое последействие, которое увеличивает диаметр прутка на величину △dм

При достаточном коэффициенте запаса △dш незначительна, и ее можно не учитывать, поэтому dм = dв + △dв + △dм т.е. диаметр прутка после волочения больше выходного диаметра волоки в ненагруженном состоянии.

При волочении крупных прутков разность диаметров dм - dв становится настолько большой, что если не учесть ее при выборе диаметра волоки, то диаметр полученного прутка может оказаться не соответствующим установленному техническими условиями полю допусков, особенно при износе волоки. В практике величину разности диаметров dм - dв иногда называют "подъемом металла". Установив факторы, влияющие на величину каждой из составляющих, можно регулировать величину подъема металла и использовать ее для повышения точности волочения и увеличения стойкости инструмента.

Величину упругой деформации протягиваемого прутка △dм можно определить по формуле: △dм = Kвd/E, т.е. величина упругой деформации металла прямо пропорциональна напряжению волочения Kв, диаметру прутка d и обратно пропорциональна модулю упругости материала E. Величина упругой деформации волоки △dв зависит от давления металла на инструмент, диаметра канала волоки, внешнего диаметра волоки и модуля упругости материала волоки.

При волочении круглого прутка величину силы давления металла на стенки волоки можно определить по величине максимального радиального напряжения и величине продольного сечения зоны деформации. Продольное сечение зоны деформации определяется длиной зоны деформации I, длиной калибрующей зоны Iк, углом рабочей зоны а и величиной абсолютного обжатия △h за переход: I = △h/(2 tg a) + Iк.

Рассмотрим влияние отдельных факторов на длину зоны деформации, а следовательно, и на величину давления металла на волоку. При длине калибрующей зоны волоки 5 мм и обжатии прутка 2 мм длина зоны деформации при углах рабочей зоны 10, 15 и 25° составит 8,67; 6,74; 5,14 мм, т.е. при увеличении угла рабочей зоны с 10 до 25° длина зоны деформации уменьшится в 8,67:5,14=1,7 раза. Без знания влияния этого фактора на величину упругой деформации волоки невозможно улучшать конструкцию волоки и увеличивать срок ее службы.

Изношенные волоки приходится выбрасывать или переделывать на больший размер, но так как последующий больший размер сортамента прутков отличается на 2—3 мм, переделка волоки — весьма трудоемкая операция. Кроме того, стенки расширенной волоки становятся более тонкими и быстро ломаются. Срок службы волоки можно увеличить, если последовательно, по мере износа ее канала, увеличивать угол рабочей зоны вплоть до 25°, а длину калибрующей зоны постепенно уменьшать до 2 мм.

Увеличение обжатия ведет к росту длины зоны деформации и повышению упрочнения металла, в результате увеличивается нормальное давление на стенки волоки и растет упругая деформация. При волочении круглого прутка величина силы нормального давления Рn на стенки волоки Рn = Рв/(2 sin а) или, если выразить Рn через максимальное радиальное напряжение и величину продольного сечения зоны деформации:

Рn = sr max Fпрод = sr max p(dн2 - dк2) (¼ tg a).

Учитывая, что с увеличением наружного диаметра волоки величина ее упругой деформации уменьшится, можно записать:

△dв = CKвdI/2E1Dв

где С — коэффициент, зависящий от внешнего диаметра оправы волоки и диаметра калибрующей зоны; Kв — напряжение волочения, МПа; E1 — модуль упругости материала волоки, МПа; Dв — диаметр оправы волоки, мм.

Коэффициент С имеет следующие пределы в зависимости от величины наружного диаметра волоки D и диаметра калибрующей зоны dк канала волоки:

Особенности волочения




При обычных условиях волочения внешнее давление на волоку отсутствует, так как она свободно расположена в волокодержателе стана. Если к волоке приложить внешнее давление, то можно, уменьшая величину упругой деформации ее, увеличить срок службы. Один из таких способов увеличения срока службы волоки — горячая запрессовка волоки с разношенным каналом в нагретую оправу из углеродистой стали. В табл. 1 приведены величины подъема металла для условий, когда применена новая волока, не прошедшая горячей запрессовки с натягом, с углом а = 10°(tg a = 0,1763), вытяжкой при волочении 1,20 и коэффициентом запаса 2.

Таблица 1. Величина подъема для волок из сплава ВК6 (числитель) и стали (знаменатель) при волочении материалов с различными пределами текучести sт

Особенности волочения






Другой особенностью производства калиброванных волочением прутков является необходимость получения их с кривизной, допустимой ГОСТами и техническими условиями.

Чтобы обеспечить прямолинейность прутков, принимают ряд мер при волочении их и термической обработке. При точно изготовленной волоке и ее правильном закреплении, обеспечивающем совпадение ее оси с осью подвергаемого волочению прутка, возможно получать прутки с минимальной кривизной непосредственно после волочения. Несовпадение оси волоченого прутка с осью волоки и изгиб прутка под действием неравномерных обжатий по сечению и собственной массы являются причиной искривления и скручивания в процессе волочения.

Еще одна причина появления кривизны прутка — овальность заготовки. При одинаковых величинах овальности прутки диаметром менее 30 мм искривляются меньше, чем прутки диаметром более 50 мм.

Прутки из сплавов, склонных к самозакаливанию, могут получиться со значительной неравномерностью свойств по сечению в результате охлаждения горячедеформированной заготовки на металлических стеллажах. В этом случае кривизна прутка может возрасти после волочения в два раза по сравнению с кривизной прутков, охлаждавшихся после деформации замедленно. Для уменьшения кривизны применяют также следующие меры:

1) применяют волоки с увеличенной длиной калибрующей зоны;
2) осуществляют волочение в сдвоенные волоки;
3) проводят повторное волочение прутков с малыми обжатиями, отчего также уменьшаются остаточные напряжения;
4) при открытом отжиге корзин с прутками устанавливают дополнительные опорные стойки.

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.