Единичные и суммарные обжатия

27

апреля

Новости
Единичные и суммарные обжатия


Производительность труда при волочении проволоки и калиброванной стали в значительной мере определяется значениями применяемых обжатий или вытяжек. Чтобы иметь возможно большую производительность, стремятся применить высокие обжатия или вытяжки. При определении наиболее благоприятных значений единичных и суммарных обжатий или вытяжек принимают во внимание свойства исходной заготовки и готовой проволоки, а также характер изменения свойств при волочении.

Оптимальными обжатиями считают такие, при которых обеспечивается сочетание высоких техникоэкономических показателей (большая производительность труда, минимальная обрывность и т. д.) с требуемым качеством обрабатываемых видов проволоки и прутков (прочность, пластичность и др.).

Единичные обжатия (Qед) и вытяжки (mед) в зависимости от их значений при волочении проволоки и прутков можно условно разделить по следующей схеме:

Единичные и суммарные обжатия


При волочении проволоки из низкоуглеродистой стали, а также из сталей аустенитного и ферритного классов используют единичные обжатия повышенные, большие, а иногда и весьма большие. Повышенные и средние обжатия (или вытяжки) применяют при волочении большинства сплавов и сталей со средним содержанием углерода. Высокоуглеродистые стали для проволоки повышенной и высокой прочности, а также труднодеформнруемые сплавы (Р18, Р9) протягивают при малых и весьма малых обжатиях. Сверхбольшие единичные обжатия обычно не применяют.

Значения единичных обжатий при волочении проволоки, от которой требуются определенные механические свойства, следует выбирать особенно тщательно. Известно, что при одних и тех же суммарных обжатиях проволока упрочняется тем больше, чем выше значения применяемых единичных обжатий.

При чрезмерно малых единичных обжатиях проволока деформируется по поперечному сечению неодинаково, происходит деформация только с поверхности, а поэтому появляется такой дефект, как восьмерка.

Максимальное значение единичных обжатий ограничивается пластичностью металла, его структурой, предшествующим наклепом, остаточными напряжениями и условиями деформации (волочильный инструмент, смазка, температура, скорости, способ волочения и другие факторы).

По данным И. А. Юхвеца и М. Н. Петрова, для среднеуглеродистой стали максимальное единичное обжатие может достигать 60 %. Фактически применяемые в заводской практике единичные обжатия значительно меньше максимальных. Чрезмерно высокие единичные обжатия приводят к надрывам или обрывам проволоки из-за больших напряжений, возникающих в процессе волочения. Единичные обжатия в сильной степени зависят от вида, качества термической обработки и структуры металла. Так, для одной и той же стали после патентирования применяют несколько большие обжатия, чем после отжига.

Для канатной, пружинной и аналогичной им проволоки, протягиваемой из углеродистых сталей, как показывают исследования, целесообразно увязывать единичные обжатия с временным сопротивлением. Чтобы избежать снижения пластичности проволоки из углеродистой стали,

Р. Б. Красильщиков рекомендует единичные обжатня Qед %, принимать не превышающими значений, определяемых формулой

Qед=4500/sв

Как показывают данные многих исследований, единичные обжатия в сильной степени влияют на пластические свойства проволоки. При их увеличении (против нормальных обжатий) уменьшаются числа перегибов и скручиваний, снижается выносливость проволочных канатов при испытании и работе последних на блоках. Это объясняют температурным режимом волочения. С увеличением Qед происходит повышение температуры в очаге деформации, что ведет к старению и снижению пластичности проволоки.

Влияние единичных деформаций на временное сопротивление разрыву и другие свойства можно объяснить с помощью теории дислокаций. При волочении с малыми степенями обжатий течение металла происходит ровнее; заклинивание и торможение дислокаций, от которых зависят прочность и пластические свойства, носят более или менее упорядоченный характер. При повышенных степенях единичных обжатий происходит беспорядочное движение дислокаций по многим плоскостям скольжения; они заклиниваются быстрее, вследствие чего металл быстрее упрочняется и теряет свою пластичность.

Суммарные обжатия (Q) и вытяжки (m) классифицируют условно следующим образом:

Единичные и суммарные обжатия






Установлено, что прочность стальной проволоки при волочении изменяется по кривой, характеризуемой на первом этапе значительным ее ростом. На последующих этапах рост прочности ускоряется и при определенном (критическом) суммарном обжатии наблюдается чрезмерно интенсивный рост прочности (сверхнаклеп). На последнем этапе-волочения некоторые исследователи наблюдали после интенсивного роста последующее падение прочности. Это можно объяснить появлением и последующим увеличением хрупких участков в протягиваемом металле при особо больших и сверхбольших общих обжатиях.

В некоторых исследованиях выявлено замедление роста sв с увеличением суммарной деформации выше определенных значений. В случае повышенных температур в зоне деформации может и не происходить упрочнения стали или сплава.

При волочении проволоки из патентированной заготовки прирост временного сопротивления разрыву на 1 % деформации (удельной прочности) тем больше, чем выше содержание углерода в стали.

Увеличение суммарной деформации приводит к уменьшению прироста удельного временного сопротивления разрыву для всех легированных сталей аустенитного, ферритного и мартенситного классов. Наклеп в аустенитных сталях тем выше, чем менее устойчив аустенит, превращающийся под влиянием пластической деформации в мартенсит. Временное сопротивление разрыву высоколегированных сталей также растет из-за выделений избыточных дисперсных фаз по границам зерен и плоскостям скольжения.

В сталях аустенитного класса наклеп растет с увеличением содержания углерода; титан несколько снижает упрочнение.

В некоторых случаях минимальная суммарная деформация обусловливается качеством поверхности готового изделия. Например, при изготовлении проволоки больших сечений, к качеству поверхности которой предъявляют высокие требования (проволока для шарикоподшипников, пружинная и др.), значение суммарной деформации принимают тем большим, чем ниже качество поверхности исходного металла.

Предел суммарного обжатия характеризуется резким снижением вязкости протянутого металла (появлением хрупкости). При волочении проволоки наиболее часто используют суммарные обжатия 80—85 %; для высокопрочной проволоки — более 85%. Проволоку из низкоуглеродистых и аустенитных сталей и некоторых пластичных сплавов протягивают с суммарными обжатиями 95 % и более.

Единичные и суммарные обжатия











При выборе суммарных обжатий Q для углеродистой стальной проволоки, предназначенной для горячего цинкования на готовом размере d, рекомендуется применять обжатия не менее указанных на рис. 1. Меньшие обжатия приводят к катастрофическому снижению числа скручиваний проволоки после цинкования. При этом, как показала практика, максимальные значения суммарных деформаций не должны превышать 85—95 %.

Увеличение диаметра проволоки приводит к росту временного сопротивления разрыву, т. е. с увеличением диаметра проволоки удельный наклеп проволоки возрастает. Пластичность (способность к волочению) у стальной проволоки тонкого сечения большая. Поэтому допустимая деформация у тонкой проволоки больше, чем у толстой. При этом чем тоньше диаметр готовой проволоки, тем большим временным сопротивлением разрыву она может практически обладать. Так, максимальные значения sв для холоднотянутой высокоуглеродистой проволоки, следующие:

Единичные и суммарные обжатия





В этих закономерностях, кроме масштабного фактора (влияние сечения или диаметра проволоки), большую роль играет исходная структура заготовки, зависящая от ее поперечного сечения.

Как правило, калиброванные прутки получают за одну протяжку. В редких случаях применяется двукратная протяжка— для получения шестигранного или фасонного профиля. Обжатия прутков и скорость волочения определяются механическим составом протягиваемого металла, требуемыми механическими свойствами готовой продукции, качеством поверхности прутков, расходом энергии на волочение, стойкостью инструмента (волок). Чрезмерно большие обжатия приводят к перерасходу электроэнергии, к повышенному расходу волочильного инструмента, а в ряде случаев к обрывам концов и образованию задиров.

При волочении прутков с малыми обжатиями в отдельных местах на поверхности прутков могут остаться следы зачистки. Горячекатаный подкат имеет овальность в пределах допуска, минимальные значения обжатий прутков при волочении должны обеспечить не только получение заданных механических свойств калиброванной стали, но и оговоренные допуски.

Таким образом, выбор оптимального обжатия для прутков при волочении означает определение обжатий, при которых будут получены заданные характеристики металла по механическим свойствам, допуску и чистоте поверхности при минимальном числе операций и при минимальных затратах средств, инструмента и электроэнергии.

Н. И. Шефтель приводит режимы волочения прутков по данным одного из заводов (табл. 1).

Таблица 1. Режимы волочения прутков из некоторых сталей

Единичные и суммарные обжатия










При производстве калиброванного металла обжатия часто выражают не в процентах по формуле (1), а в значениях, соответствующих уменьшению диаметра при волочении. Диаметр прутка до протяжки 7,95 мм, а после 6,43 мм. Обжатие будет 7,95—6,43=1,52 мм, или в 34,5 %.

Формула 1.

Единичные и суммарные обжатия





В подавляющем большинстве случаев в зависимости от мощности волочильного стана, размера калибруемых штанг и требований, предъявляемых к готовым пруткам, волочение круглых профилей проводят с обжатиями 0,8—3,5 мм, а шестигранных до 2,5 мм.
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.