Общие понятия волочения проволоки и прутков.

27

апреля

Новости
Общие понятия волочения проволоки и прутков.


В процессе волочения металлу придаются определенная форма, необходимые размеры и, как правило, специальные свойства.

Схема волочения проволоки и прутков представлена на рис. 1. Видно, что проволока или пруток, проходя через волочильное очко, утоняются; длина проволоки или прутка при волочении возрастает, а объем металла до и после протяжки остается постоянным.
Общие понятия волочения проволоки и прутков.

Если обозначить через D, i0, F0 соответственно диаметр, длину и площадь поперечного сечения до волочения, а через dп, iп, Fп — диаметр, длину и площадь поперечного сечения после волочения, то относительное обжатие Q выраженное в процентах, будет

Общие понятия волочения проволоки и прутков.







При этом относительное увеличение длины к в процентах составит

Общие понятия волочения проволоки и прутков.




В практике волочения степень деформации часто характеризуют коэффициентом вытяжки m, показывающим, во сколько раз увеличилась длина протягиваемого металла после волочения. Коэффициент вытяжки определяют из соотношения

Общие понятия волочения проволоки и прутков.




Указанные зависимости взаимосвязаны, что дает возможность переходить от одной к другой.

Эта связь на основании условия постоянства объема обрабатываемого металла выражается равенствами:

Общие понятия волочения проволоки и прутков.








Вытяжка m, и аналогично ей относительное увеличение длины значительно точнее характеризуют степень деформации металла при волочении, чем относительное обжатие Q, особенно при больших пластических деформациях. В практике сталепроволочного производства чаще пользуются значениями относительных обжатий.

Различают единичные (частные) обжатия — обжатия только в одной волоке и суммарные (общие) обжатия — обжатия во всех волоках стана. О степени наклепа металла судят по общему обжатию. За исходное сечение, к которому относят общее обжатие, принимают сечение заготовки после предшествующей волочению термической обработки. За исходное сечение для определения общего обжатия при термически не обработанном материале принимают сечение «сырой» катанки, подката или заготовки. При одной протяжке общая и единичная деформация совпадают.

Зависимость между общим обжатием Q, начальным диаметром D, конечным диаметром d, средним единичным обжатием Qедср и числом протяжек n и выражена формулой

Общие понятия волочения проволоки и прутков.




Сила, необходимая для протягивания металла через волоку, называется силой (усилием) волочения. Сила волочения зависит от природы металла, состояния волочильного очка, смазки, размера обжатия, скорости волочения и некоторых других факторов. Величина этой силы имеет большое практическое значение. Рассмотрим влияние указанных факторов на силу волочения.

Чем прочнее протягиваемый металл, тем больше сила волочения. Чистые металлы и сплавы с однородной структурой протягиваются с наименьшей силой. От качества поверхности протягиваемого металла зависит величина силы трения, влияющей на силу волочения.

На силу волочения влияет материал, из которого изготовлена волока. Сила волочения зависит также от геометрии, формы и качества обработки отверстия (канала) волоки. При одних и тех же условиях волочения сила волочения при протягивании металла через твердосплавные волоки меньше, чем через стальные; протягивать проволоку через алмазные волоки легче, чем через твердосплавные. Наименьшие усилия волочения соответствуют волочильному очку с отверстием конической и радиальной форм. Оптимальные углы рабочего конуса (рабочей зоны) одной из основных частей отверстия проволоки — для различных металлов колеблются от 6 до 16°. С увеличением длины цилиндрической зоны канала сила волочения возрастает. Чем лучше обработана поверхность отверстия волоки, тем меньше затрачиваемая на волочение сила.

С увеличением единичных обжатий сила волочения возрастает. Применение обжатий меньше 5—7 % приводит к повышенной неоднородности свойств металла по сечению.

Хорошо подобранная смазка снижает силы трения в волоке, а следовательно, уменьшает и силу волочения. Смазка, используемая при волочении, должна быть активной по отношению к материалам волоки и протягиваемого металла; она должна образовывать на поверхности волоки и протягиваемого металла прочную и вязкую пленку, не выжимаемую из очага деформации обжимающей части канала волоки.

Известно, что с ростом скорости волочения сила волочения понижается.

Силу волочения Рв, кН, можно рассчитать по мощности, затрачиваемой на деформацию волочения:

Nв=Pвuв

откуда

Pв=Nв/uв

где Nв — мощность, расходуемая на волочение, кВт (ее упрощенно определяют по разности между полной мощностью, затрачиваемой в процессе волочения, и мощностью холостого хода); uв — скорость волочения (скорость движения металла при выходе его из волоки), м/с.

Исследователями предложен ряд формул, по которым можно с той или иной точностью рассчитать силу волочения.


Формула А. Н. Гавриленко:

Общие понятия волочения проволоки и прутков.


где sи — удельное давление истечения металла; оно обычно приравнивается к среднему значению временного сопротивления разрыву в очаге деформации:

Общие понятия волочения проволоки и прутков.



где sв0 — временное сопротивление разрыву проволоки и прутков до волочения; sв1 — временное сопротивление разрыву проволоки и прутков после волочения; f — коэффициент трения; a — угол, составленный образующей рабочей зоны волоки с осью канала (рабочий угол канала волоки); F0, F1 — площади поперечного сечения проволоки и прутков соответственно до и после волочения.

Приведенная формула широко распространена в заводской практике, она построена на предположении, что напряжение сжатия постоянно во всем очаге деформации.

Формула И. Л. Перлина — В. М. Заруева

Общие понятия волочения проволоки и прутков.





где sтср — среднее значение предела текучести металла в очаге деформации (обычно его приравнивают к среднем; значению временного сопротивления); а' — приведенный угол рабочей зоны волоки, при котором в длину обжимного конуса условно включена длина калибрующей зоны волоки; F0, F1 — площади поперечного сечения проволоки и прутков соответственно до и после волочения; f—коэффициент трения.

По формуле С. И. Губкина сила волочения определяется как сумма трех составляющих:

Pв=P1+P2+P3

где P1 — составляющая силы волочения, необходимая для осуществления основных деформаций с учетом внешнего трения на контактных поверхностях волочильного инструмента; P2 — составляющая силы волочения, необходимая для осуществления дополнительных деформаций, возникающих в очаге деформаций; P3— составляющая сила волочения, расходуемая на преодоление сил трения в калибрующей части волоки.

Силу P1 можно определить по формуле

Общие понятия волочения проволоки и прутков.





где а — коэффициент, зависящий от угла рабочего конуса волоки и коэффициента трения; его вычисляют по формуле

Общие понятия волочения проволоки и прутков.



где sвср — среднее значение временного сопротивления разрыву в очаге деформации.

Силы P2 и P3 определяют по формулам

Общие понятия волочения проволоки и прутков.


iк — длина калибрующей зоны волоки; d1 диаметр после протяжки.

Особенность формулы (Pв=P1+P2+P3) та, что она позволяет определять расход силы на преодоление различных сопротивлений при деформации и тем самым дает возможность изменять отдельные составляющие силы волочения, а также анализировать преимущества и недостатки процессов волочения.

Формула Р. Б. Красилыцикова выражается уравнением

Общие понятия волочения проволоки и прутков.




Эта формула дает удовлетворительные результаты только при определенных условиях (операции подготовки к волочению, смазки, изготовлении волок и т. д.). По мере совершенствования технологического процесса производства проволоки числовое значение коэффициента 0,6 будет снижаться соответственно снижению коэффициента внешнего трения. Формула Красилыцикова проста и, как показали исследования Л. А. Красильникова совместно с В. Е. Егоровым, обеспечивает хорошее совпадение с экспериментальными данными.

Для ориентированных определений силы волочения прутков А. Д. Ландихов рекомендует использовать следующую простую формулу:

Общие понятия волочения проволоки и прутков.





где F0, F1 — площадь сечения прутка до и после волочения; sв — временное сопротивление разрыву прутка после волочения; находят по диаграмме упрочнения металла при наклепе; А — коэффициент, учитывающий влияние формы волочильного инструмента, угла волочения, трения на контактных поверхностях инструмента и прутка; для прутков А = 1,8.

Эта формула означает, что сила волочения зависит от sв, размера F1 прутков, обжатий F0—F1/F0 и других факторов. Расчеты по этой формуле, как показано А. Д. Ландиховым, обеспечивают удовлетворительную сходимость с экспериментальными данными.







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.