Волочение проволоки – особенности технологии и оборудование

Волочение проволоки представляет собой относительно несложный технологический процесс, который включает в себя несколько различных процедур.

Под волочением понимают процесс, который состоит в том, что заготовку протягивают на специальном оборудовании через сужающееся отверстие. Исходная заготовка может быть медной, стальной, алюминиевой. Инструмент, в котором сделано отверстие, носит название волоки, а само отверстие, от конфигурации коего зависит форма изготавливаемого профиля, называют фильерой.

Методика волочения по сравнению с прокаткой обеспечивает в разы большую чистоту и точность поверхности проволоки, а также различных профилей, прутков, труб.

Волочение активно применяется при изготовлении фасонных очень точных профилей, разных по диаметру труб, проволоки сечением от 1–2 микрон до 10 (а иногда и больше) миллиметров.

Стоит отметить и тот факт, что современная технология волочения гарантирует отличную производительность оборудования, используемого для производства проволоки. Волоки сейчас функционируют без каких-либо сбоев на огромных скоростях выполнения операции (до 60 метров в секунду) при больших величинах обжатия исходного материала (например, медной заготовки, стальной и так далее).

Процесс волочения включает в себя несколько этапов, которые приводятся далее:

• травление исходного сырья в сернокислом растворе, доведенном до температуры порядка 50 градусов (операция необходима для того, чтобы увеличить срок службы матрицы за счет снятия с заготовок окалины);
• отжиг металла (предварительный), выполняемый для увеличения пластичных характеристик металла и обеспечения его мелкозернистой структуры;
• нейтрализация агрессивного раствора для травления и промывка заготовок;
• использование молота либо ковочных валков для заострения концов исходного металлического сырья (алюминиевой, медной, стальной заготовки);
• непосредственно процесс волочения;
• выполнение отжига.

Дополнительно готовая проволока подвергается различным обрабатывающим операциям (резка изделий на требуемые по длине отрезки, правка, снятие концов и пр.).

Технология волочения по мнению специалистов имеет лишь один существенный недостаток. Он заключается в небольшом показателе деформации проволоки. Это обусловлено тем, что степень деформации ограничивается величиной прочности выходящего конца заготовки, к коему прилагается соответствующая сила деформирования.

Исходным материалом для описываемого технологического процесса служат непрерывно литые, прессованные и катаные заготовки из цветных металлов, легированных и углеродистых сталей. Качественное волочение обеспечивается тогда, когда начальное сырье имеет определенную микроструктуру (например, сорбитную, если речь идет катанке из стального материала).

Раньше проволоку из стали обычно подвергали патентированию. Эта операция подразумевала сначала нагрев металла до температуры аустенизации, а затем экспозицию его в соляном либо свинцовом расплаве (указанная выдержка выполнялась при температуре около 500 градусов Цельсия).

Технология изготовления стальной и медной продукции в наши дни не предполагает осуществления столь сложных действий. Нужная структура гарантированно получается при выходе с прокатного оборудования.

Если посмотреть видео того, как функционирует  современный скоростной непрерывный станок для волочения проволоки, можно увидеть, что он оснащен комплексом комбинированного (воздух плюс вода) охлаждения изделий.

Именно эта система и обеспечивает возможность получения необходимой микроструктуры катанки.

Все волочильные технологические операции производятся на специальных станах, оборудованных волокой – «глазком», через который тянут проволоку. Диаметр последней всегда больше диаметра волоки. В зависимости от конструкции тянущего механизма интересующие нас станы делят на два вида:

• агрегаты, в которых металл наматывается на барабан;
• машины с движением металла по прямой линии.

Вторые станы предназначены для изготовления изделий, которые не нужно комплектовать в бухты (трубы, прутки). А вот на барабанных агрегатах выпускают именно проволоку и малые по сечению металлические и медные трубы.

При этом такие станы с барабанами бывают разных типов:

• многократные (одни функционируют без скольжения, другие – со скольжением);
• однократные;
• многократные, использующие принцип противонатяжения заготовок.

Простейший однократный станок для волочения проволоки предполагает выполнение технологической операции за один проход.

А вот многократные станы используют 2–3 прохода, само же волочение в них осуществляется по непрерывной схеме.

Калибровочные цеха современных крупных предприятий, как правило, имеют полтора-два десятка агрегатов и станов разной мощности для изгтовления медной и другой проволочной продукции.

Фильеры для волочения проволоки описываемых станов обычно изготавливают по металлокерамической технологии из карбидов бора, термокорунда, молибдена, титана, микролита, тантала, ванадия, вольфрама. Эти сплавы характеризуются превосходной стойкостью к истиранию и повышенной твердостью, а, кроме того, еще и малой вязкостью.

Высокая надежность волоки обеспечивается и тем, что ее укладывают в очень прочную и вязкую стальную обойму, которая не сжимает фильеру, а также снижает в момент выполнения операции волочения растягивающие напряжения. Стоит отдельно сказать о том, что в тех случаях, когда изготавливается очень тонкая катанка из стали (до 0,2 миллиметров), волоки делают из технических алмазов.

В последнее время отмечается тенденция использования волок сборной конструкции. Они дают возможность изготавливать проволоку в условиях высокого трения (гидродинамического). Причем сборная волока гарантирует уменьшение расхода электрической энергии на выполнение технологических операции, увеличивая при этом производительность станов для волочения на 20–30 процентов.

Чем лучше будет подготовлена поверхность заготовки к волочению, тем эффективнее и качественнее будет проходить процесс. На данный момент окалину удаляют с металла следующими методами:

• химическим;
• механическим;
• электрохимическим.

Чаще всего для заготовок из углеродистой стали применяется методика механической очистки. Она целесообразна с экономической точки зрения. Выполняется такая процедура достаточно просто. Сначала проволоку между роликами спецконструкции перегибают периодически в разных плоскостях. А затем очищают металл щетками из стали.

Более затратными являются химические варианты удаления окалины. Они требуют использования соляной либо серной кислоты. Кроме того, работа с данными соединениями связана с повышенной опасностью для специалистов.

Поэтому предприятия стараются применять такой процесс лишь по необходимости, допуская к выполнению операций людей, прошедших специальное обучение (уроки на видео, специальная литература, экзамены по технике безопасности и т. д.).

Химическое удаление окалины незаменимо тогда, когда в качестве сырья для проволоки используются нержавеющие и кислотостойкие высоколегированные марки стали.

Электрохимическая очистка – это травление электролитического типа. Оно бывает катодным и анодным, причем второй способ признается более эффективным и безопасным.

При нем анодом выступает очищаемая заготовка, а катодом является медь, железо или свинец.

Катодное травление более опасное, так как при нем фиксируется активное выделение водорода и плохо контролируемый отрыв окалины, что приводит к формированию так называемой «травильной хрупкости».

После удаления окалины с использованием химических реагентов заготовку следует тщательно промыть.

Это позволяет избавиться от солей железа, грязи, шламов, остатков травильных элементов и раствора кислоты. Если промывание не будет произведено сразу после химобработки, все указанные компоненты засохнут.

Добавим – промывание делается сначала в горячей воде, а затем под давлением около 700 Па в холодной.

Волочильный процесс при производстве медной проволоки базируется на использовании литых заготовок. Их сначала сплавляют, после чего в горячем состоянии прокатывают. Такой процесс обуславливает появление на катанке пленки из оксидов. Чтобы удалить ее, заготовку обрабатывают разбавленной кислотой, и только после этого выполняют волочение.

Также получение медной проволоки осуществляется по технологии погружного формования. В этом случае поверхность катанки получается чистой.

Подобным образом изготавливают максимально тонкие изделия (около 10 микрометров).

Но при формовании погружного типа необходимо правильно подобрать смазочные составы, которые обладают высоким качеством и особыми свойствами. К таковым относят следующие смазки:

• комплексные растворы: неионогенные поверхностно-активные вещества, соли (щелочные) жирных сульфированных масел, присадки щелочного состава;
• эмульсии: антипенные, анионные, стабилизирующие соединения, сложные синтетические эфиры, жирные естественные и минеральные углеводородные масляные составы;
• синтетические вещества: соли (неорганические и органические), полимерные растворы.

Источник: http://tutmet.ru/volochenie-mednoj-provoloki-filery-stanok-video.html

И инструмент. технология волочения проволоки

• План лекции:
• 1 Заготовки для волочения труб, прутков и проволоки
• 2 Оборудование и инструмент процесса волочения
• 3 Технологическая схема волочения проволоки

Заготовки для волочения – это сплошные (катаные, прессованные) круглые и фасонные профили в бухтах или отрезках, бесшовные или сварные трубы. Готовые изделия волочильных цехов – это проволока диаметром от 0,01 до 6 мм, трубы диаметром до 400 мм, калиброванные прутки и профили, профильные (овальные, прямоугольные и т. п.) трубы.

Волочение труб.По способу производства трубы подразделяют на бесшовные (катаные и прессованные) и шовные (сварные).

1. Бесшовные трубы. Технологический процесс производства горячекатаных бесшовных труб состоит из следующих основных операций:
2. — получение полой гильзы из заготовки сплошного сечения (операция прошивки);
3. — раскатка гильзы в трубу;
4. — отделка труб.
5. В соответствии с этим трубопрокатный комплекс включает станы – прошивные, раскатные и отделочные.

Для прошивки заготовки используют станы поперечно-винтовой прокатки, преимущественно с бочкообразными валками (см. рис.1.3).Нагрев заготовки в методических или кольцевых печах с вращающимся подом. Вытяжка при прошивке составляет 2…3,5.

Раскатку гильзы в трубу осуществляют на автоматических, непрерывных, пилигримовых или др. станах.

Наиболее распространены автоматические станы. Катают трубы диаметром 30…426 мм с толщиной стенки 3…30мм в клети дуо с диаметром валков до 1000 мм, в которых нарезаны калибры разных диаметров.

При прокатке используют короткую оправку, которую предварительно на штанге вводят в зев валков. Прокатку осуществляют в 2…3 прохода с поворотом трубы на 90о вокруг своей оси и с заменой оправки перед каждым проходом.

В качестве смазки в полость трубы подают поваренную соль в смеси с графитом. Вытяжка за проход 1,4…1,6. Производительность стана до 300 тыс. т в год.

На непрерывных станах катают трубы диаметром 30…114 мм с толщиной стенки 8…12 мм на длинной подвижной оправке в группе из 7…9 последовательно расположенных клетей с индивидуальным приводом. Оси валков расположены под углом 45о к горизонту и под углом 90о по отношению друг к другу. Диаметр валков 530…550 мм с короткой бочкой – до 230 мм.

Суммарная вытяжка при раскате 5…7,5, скорость прокатки до 6 м/сек., производительность 300…500 тыс. т в год.

Калибровочные и редукционные станы по конструкции аналогичны непрерывным раскатным станам. Предназначены, соответственно, для повышения точности труб и уменьшения их диаметра.

• На заключительных операциях трубы в зависимости от назначения термически обрабатывают, правят, режут на мерные длины, на концах нарезают резьбу, на поверхность наносят защитные и/или декоративные покрытия и пр.
• Тип трубопрокатного комплекса определяют по типу раскатного стана, независимо от типов прошивных и отделочных станов.
• Сварные трубы производят преимущественно методом печной сварки и электросварки.

Стан печной сварки по конструкции подобен профилегибочному стану, только непосредственно перед рабочими клетями установлена проходная нагревательная печь, и профилирование полосы в трубу осуществляется в горячем состояние. Кромки сформованной трубы обдувают сжатым воздухом и сжимают до получения сварного соединения. После стана трубу режут на мерные длины и направляют на отделку – калибровку, редуцирование, нанесение покрытий и пр.

Электросварные трубы производят главным образом методом электродуговой сварки под слоем флюса. По форме шва трубы подразделяют на прямошовные (с одним или двумя швами) и спиральношовные.

Процесс производства труб включает формовку заготовки в трубу, сварку кромок, отделку труб. Для формовки заготовок используют прессы, непрерывные валковые станы для прямошовных труб (рис.21) и спиральноформовочные машины для спиральношовных труб.

Прямошовные трубы производят поштучно из листовойзаготовки заданных размеров.Спиральношовные трубы более технологичны в изготовлении, чем прямошовные.

Их формовкаосуществляется из рулонной полосы непрерывно.

После сварки трубы поступают на отделку – термообработку, калибровку концов, правку, нанесение декоративных и/или защитных покрытий и др. Заключительная операция – гидравлические испытания.

Проволока находит самое широкое применение во всех отраслях промышленности, сельском хозяйстве и других сферах жизни и деятельности человека. Применяется она в виде как готовых изделий (электрические и телеграфные провода, проволока для армирования железобетонных конструкций промышленного и гражданского назначения, обвязочный и упаковочный материал и пр.

), так и полуфабриката для производства целого ряда метизов: стальные канаты, сварные и тканые сетки, гвозди, шурупы, детали машин, проволочно-кабельные изделия, для армирования автомобильных шин (бортовая проволока), рукавов высокого давления, осуществления сварочных операций (сварочная проволока, электроды).

В последнее время начинает развиваться направление армирования строительных материалов проволокой (фибра) и др.

Проволоку изготовляют в широком ассортименте из самых различных черных и цветных металлов и сплавов, с разными механическими и физико-химическими свойствами. Для каждого вида и размера проволоки требуется определенная технология изготовления и соответствующее оборудование.

Проволока, изготовленная методом холодного волочения с использованием качественного инструмента и хорошей смазочной жидкости, имеет точное поперечное сечение, а также гладкую блестящую поверхность.

Производительность процесса волочения определяется скоростью на выходе изволоки (скоростью волочения), вытяжкой за проход, затратами времени на начало процесса и замену инструмента.

Первостепенная роль при волочении принадлежит технологической смазке и управлению процессом трения.

Радикальным средством уменьшения износа, повышения скорости и производительности является волочение в режиме гидро- или пластогидродинамического трения.

Оборудование и инструмент процесса волочения

К волочильному инструменту относятся волоки и оправки.

Канал волоки (рисунок 22) имеет следующие зоны: входную для облегчения ввода заготовки, смазочную и рабочую для ввода смазки и обжатия заготовки, калибрующий поясок, обратный конус и выходную зону для предохранения изделия от образования рисок и царапин.Основные характеристики волоки – это материал, угол a и ширина калибрующего пояска. Длина пояска составляет 0,4 – 1,0 длины рабочей зоны. Угол α обычно равен 6–15°.

1. 1 – входная зона; 2 – смазочная зона; 3 – калибрующая зона; 4 – обратный конус;
2. 5 – выходная зона
3. Рисунок 22. Схема канала волоки

По диаметру изделий, мм, волочение подразделяется на толстое (3,5 – 1,5), среднее (1,6 – 0,25), тонкое (0,4 – 0,1) и тончайшее (0,02 – 0,008). Наибольшей износостойкостью обладают волоки из природных (до 2,4 мм) и синтетических (поликристаллических до 4,6 мм) алмазов, однако они нуждаются в интенсивном охлаждении.

Размеры и форма канала стандартизованы. Алмазные волоки вставляют в оправы из латуни или бронзы и заливают легкоплавким сплавом. Для изделий диаметром 1 – 50 мм применяют в основном сборные волоки из обоймы с запрессованной в нее твердосплавной вставкой.

Размеры и материалы вставок на основе карбидов вольфрама и кобальта стандартизованы.

Для мелкосерийного производства и производства труб диаметром до 300 мм применяют волоки из сталей У8 – У12, Х12М, ШХ15 и др.

Обычно волока состоит из двух деталей – обоймы и собственно волоки (рис. 23). Обойму изготовляют из прочной вязкой стали, а волоку – из твердосплавных материалов. Для волочения тончайшей проволоки волоки изготовляют из технических алмазов, а для волочения прутков и труб больших сечений – из инструментальных сталей.

Волока состоит из нескольких участков (рис. 23). Средний участок – рабочая или деформирующая зона. Имеет коническую форму. Со стороны входа к ней примыкает смазочная зона тоже конической формы, а с другой стороны – калибрующий поясок, который придает окончательную форму профилю.

К смазочной зоне примыкает входная зона, а к калибрующему пояску – выходная зона конической или сферической формы.

Угол рабочего конуса (2a) принимают равным 8…24о, смазочной зоны – 20…60о, а входной и выходной зон — 60…90о. Длина рабочего конуса составляет 0,5…0,7, а длина калибрующего пояска – 0,3…1,0 от диаметра получаемого профиля.

Полые изделия волочат несколькими способами (рис.24): на короткой неподвижной оправке, на длинной подвижной оправке, на короткой «плавающей» оправке и без оправки.

Усилия волочения определяют или опытным путем с помощью силоизмерительных приборов (например, динамометров), или аналитически.

Волочильные станы. Основные элементы – волочильный инструмент и тянущее устройство. Используют два основных типа станов: с прямолинейным движением протягиваемого металла (цепные, реечные, гидравлические) и с наматыванием на барабан (барабанные станы).

Первые используют для профилей, которые невозможно смотать из-за их размеров или формы.

В цепном волочильном стане (рисунок 25) передний конец прутка или трубы 1 проталкивается черезволоку 2 и захватывается клещами каретки 3. Каретка сцепляется с пластинчатой цепью 4, перематываемой с помощью привода 5. На входной стороне стана имеется приспособление для подачи и удержания стержня оправки.

Рисунок 25. Схема цепного волочильного стана

Скорости волочения на современных станах достигают 3–5 м/с, усилие волочения составляет 30–1500 кН, причем одновременно протягивается до трех заготовок.

Недостатки цепных станов таковы: ограниченная длина изделий, большие затраты времени на подготовку к волочению очередной заготовки.

Разработаны автоматизированные линии волочения прутков, в которых специальные захваты попеременно тянут заготовку через волоку без остановки процесса.

Барабанные станы в зависимости от количества волок, через которые последовательно протягивают металл, подразделяют на однократные и многократные.Однократные используют для волочения прутков, фасонных профилей и труб.

Ось барабана — вертикальная или горизонтальная. Барабан является и тянущим, и намоточным устройством. Во избежание искажения формы профиля при намотке диаметр барабана должен в 30…40 раз превышать диаметр сматываемого изделия (до 3 м).

Сила волочения до 100 КН, скорость волочения – до 4,5 м/сек.

Принцип работы станов многократного волочения (рис. 27) заключается в одновременном протягивании заготовки через несколько последовательно расположенных волок.

Применяют главным образом для волочения проволоки.

Кратность волочения определяют по числу волок (6…9 и более). Скорость волочения до 20 м/сек.

Технологическая схема применительно к получению проволоки показана на рисунке 28.

Рисунок 28.

Типовая технологическая схема волочения проволоки

Перед волочением заготовку термически обрабатывают, удаляют с нее окалину и подготавливают ее поверхность для закрепления смазки. Термическая обработка снимает наклеп и обеспечивает получение оптимальной структуры. Смягчающий отжиг повторяют после 70–85 %-го обжатия для стали и 99 %-го для цветных металлов (меди, латуни).

Окалину после термической обработки удаляют механическим, химическим, электрохимическим способами, а также одновременно несколькими способами. Механическая очистка состоит в периодическом изгибании полосы между роликами, обдуве дробью или песком.

Такой способ малоэффективен для удаления прочной окалины, поэтому чаще применяют химический способ.

После травления заготовку промывают, на ее поверхность наносят подсмазочный слой путем желтения, омеднения, фосфатирования, известкования. При желтении на заготовку наносят тонкий слой гидроксида железа Fе(ОН)3, который вместе с нанесенной затем на него известью играет роль наполнителя для смазки. Фосфатирование состоит в нанесении пленки фосфатов марганца, железа и цинка.

К пленке фосфатов хорошо прилипает смазка и коэффициент трения снижается до 0,04 – 0,06. Известкование в растворе нейтрализует остатки кислот и образует пленку наполнителя для смазки. Для волочения с большими обжатиями и давлениями рекомендуется омеднение заготовки в растворе купороса; коэффициент трения при этом равен 0,08 – 0,12.

После нанесения покрытия заготовку сушат в камере при 300–350 оС.

Для увеличения производительности концы бухт сваривают электроконтактной сваркой. Это снижает потери времени на заправку заготовки в волоки до минимума.

Автоматизированный электропривод позволил объединить в один непрерывный агрегат волочильную проволочную машину и установку для отжига проволоки «на проход».

При производстве труб и прутков также стремятся объединить в один агрегат волочильную машину, механизмы для правки, резки, острения концов, установки оправок и т. д.

Контрольные вопросы:

1. Какие существуют виды волочения?

2. На каком волочильном оборудовании получают проволоку?

3. С какой целью при волочении применяют смазку?

4. Какие подготовительные операции проводят для реализации процесса

волочения?

5. В чем заключаются особенности технология волочения на цепном стане?

6. Какой специализированный инструмент применяют при волочении труб?

Лекция 9.Горячая прокатка бесшовных труб. Технологические

Источник: https://cyberpedia.su/13×13086.html

Характеристика и технология процесса волочения проволоки

Одним из распространённых вариантов обработки металла стало волочение проволоки, технология, характеристика процесса зависят от конкретного производства. Технология известна человечеству уже не одно десятилетие. Этот метод используют для того, чтобы увеличить протяжённость, а также снизить поперечные параметры заготовки.

О сути операции, процессе выполнения

Волочение – это название для процесса, при котором происходит протягивание заготовок через отверстия, которые сужаются. При этом исходный материал может быть любым:

1. Алюминий.
2. Сталь.
3. Медь – она тоже допускает использование такого инструмента, как фильеры для волочения проволоки.

Волока – это инструмент, который используется для решения задачи. Фильера – название отверстия, конфигурацией определяющего форму профиля в готовом виде, после обработки.

По сравнению с прокаткой в исполнении волочильщика, методика волочения гарантирует повышение чистоты и точности на поверхности проволоки. То же касается труб, прутков и других деталей с различными габаритами. После такой обработки меняются характеристики материала, только в лучшую сторону. Это связано с тем, что детали в готовом виде получают дополнительное укрепление.

Особенно популярна технология при изготовлении фасонных профилей, требующих высокой прочности. Удачно получаются трубы с разным диаметром, проволоки с сечением в пределах от 1-2 микрон до 10 миллиметров. Возможны и большие показатели. Призма волочения помогает добиться точного результата.

При использовании современных технологий волочения гарантирована высокая производительность оборудования. При волоках это тоже просто.  Даже операции с высокой скоростью не мешают добиваться результатов постоянно, без периодических сбоев. Величины обжатия исходного материала остаются серьёзными. Надо только использовать правильный станок для волочения проволоки.

Сам процесс волочения состоит из нескольких этапов, среди которых:

• Сначала исходное сырьё проходит травление в сернокислом растворе, температура которого составляет примерно 50 градусов. Данную операцию выполняют для продления срока службы у матриц. Эффект достигается за счёт снятия окалины с заготовок.
• После первого этапа осуществляют отжиг металлической поверхности, предварительный. Его выполняют с целью увеличения различных характеристик исходного материала. Так обеспечивается мелкозернистая структура у основания. Кроме того, современные методы защищают провод от повреждений.
• Агрессивный раствор нейтрализуют, чтобы можно было провести травление. После заготовки промывают. Без этого волочение труб невозможно.
• Концы исходного металлического сырья заостряются при помощи молота или ковочных волков.
• Непосредственно процесс волочения.
• Выполнение отжига. На этом волочение труб заканчивается.

Готовая проволока может подвергаться дополнительным операциям по обработке, включая резку изделий на требуемые по длине отрезки, правку, снятие концов и так далее. Отпечатки на изделиях не появляются.

О других важных особенностях процедуры

Согласно мнению специалистов, технология отличается только одним существенным недостатком. Это то, что показатель деформации проволоки получается слишком маленьким. Так получается из-за ограничения, причиной которого служит прочность конца выхода у заготовки. Какая сила деформации прилагается – такой получаем и результат. Следы волочения тоже бывают разными.

Исходный материал всегда должен быть катаным, прессованным, непрерывно литым. Это касается углеродистых и легированных сталей, цветных металлов. Литьё будет качественным только в том случае, если у основания присутствует определённая структура.  О следах пятен тогда можно будет забыть.

Патентирование – технология, которая раньше всегда использовалась для стальных проволок. При данной процедура сначала материал нагревался до температуры аустенизации. А затем проводили экспозицию при помощи соляного или свинцового расплава. Выдержка предполагала сохранение температуры примерно на уровне 500 градусов по Цельсию. Это тоже отличие от волочения.

В наше время можно обойтись без таких сложных процедур. При выходе с прокатного оборудования стала гораздо легче обеспечить требуемые характеристики. Каждый станок оснащается специализированной системой охлаждения. Сейчас рабочие процессы не обходятся без мыльной стружки для сухого волочения.

Для волочильных технологических операций используют специальные станки. Они оборудованы так называемым «глазком». Именно через него протягивают проволоку. Волока по сравнению с ней наделяется меньшим диаметром. Станы можно разделить на следующие по устройству механизма тянущего типа:

1. Агрегаты с наматыванием металла на барабан.
2. Машины, предполагающие движение по прямой линии. И сохранение суммарного обжатия.

Есть и специальные станы, созданные для производства изделий, не требующих комплектовки в бухты. Речь идёт о трубах и прутках. Именно проволоку, другие детали небольшого размера изготавливают с использованием барабанов. У такого оборудования тоже выделяют несколько разновидностей:

• Многократные станы, функционирующие без скольжения либо со скольжением.
• Однократные.
• Многократные станы с противонатяжением заготовок.

Использование всего одного прохода для завершения операции предполагается в самом простом механическом станке. Многократные станы предполагают использование 2-3 проходов. Волочение проволоки подразумевает, что схема используется непрерывная. У самых крупных предприятий, как правило, на вооружении стоит по полтора-два десятка агрегатов. Латунная щепа у них не появляется.

Саму проволоку при выполнении операции, когда используются станы, укладывают в стальную обойму, которая отличается прочностью и вязкостью.

Она ни в коем случае не сжимает изделие, но снижает напряжения растягивания, которые могут появляться в момент выполнения операции по волочению.

Волоки изготавливают из технических алмазов, это позволяет катанку из стали минимальной толщины. Здесь станы становятся незаменимыми помощниками.

Волоки сборной конструкции в последнее время получают всё большее распространение. Высокое трение не мешает изготавливать качественные проволоки. Операция не требует серьёзных расходов электроэнергии. А производительность станов будет больше, на 20-30 процентов. Это важная характеристика процесса волочения.

Информация об удалении окалины

Надо тщательно подготовить поверхность к дальнейшей технологической обработке. Тогда и результат процесса волочения будет гораздо лучше. Для удаления окалины современные производства используют следующие технологии:

1. Электрохимический метод.
2. Механический способ.
3. Химический вариант. Например, когда используется эмульсия для волочения медной проволоки.

Методика механической обработки – самая распространённая при создании заготовок из углеродистой стали. С точки зрения экономики, такое решение наиболее востребовано. И сама процедура выполняется без дополнительных сложностей.

Сначала проволоку укладывают между роликами спецконструкции, потом периодически происходит перегибание, в различных плоскостях. Наконец, металл из катанки и других вариантов очищается при помощи специальных щёток.

Химический метод избавления от окалины потребует серьёзных вложений денежных средств. В данном случае применяется соляная либо серная кислота. И для самих сотрудников операция связана с повышенной опасностью. Потому такие процессы применяются, только когда другие варианты недоступны по той или иной причине.

Электрохимическая очистка предполагает осуществление травления электролитического типа. Технология делится на катодные и анодные разновидности. Эффективность и безопасность второго варианта выше. В данном случае роль анода играет очищаемая заготовка. Катодом становится медь, железо либо свинец.

Катодное травление представляет большую опасность в связи с тем, что при нём происходит активное выделение водорода в атмосферу. Отрыв окалины практически не контролируется. Из-за этого формируется так называемая «травильная хрупкость». Конструкция своих первоначальных свойств не меняет.

Заготовку надо тщательно промыть после того, как с неё удалили окалину, используя химический метод. Иначе конструкция не избавится от проблемных элементов:

• солей железа;
• грязи;
• шламов;
• остатков травильных элементов;
• раствора кислоты.

Эти компоненты просто засохнут, если не провести обработку сразу после завершения операции. Сначала конструкцию промывают в холодной воде, потом переходят к давлению в холодной. Величина давления с отжигом – примерно 700 Па.

• Видео: волочение проволоки в Германии.

Удаление окалины механическим путём и волочение

В настоящее время запущено большое количество линий, которые относятся к комбинированной разновидности. В частности, производители совмещают устройства удаления окалины с волочильными станами. Есть и другие варианты комбинирования. Смазка для волочения помогает при любом из них.

Такое решение и использование методики даёт владельцам сразу несколько преимуществ:

1. Нет необходимости совершать дополнительные операции.
2. Все действия совершаются в одном месте.
3. Катанка легко транспортируется в волочильное производство.

Стандартные и старые линии волочения трудно совместить с травильными станками из-за серьёзных габаритов. Но современные технологии позволили снять ограничение при расчете.

Объединение агрегатов имеет и другие положительные стороны:

• Сокращение персонала, требуемого для выполнения операций.
• Сокращение расходов, связанных с процессом.
• Удаление окалины механическими способами стоит дешевле, если сравнить с применением оборудования для химических процессов.
• Травильный агрегат не даёт отходов, что позволяет сохранить безопасность при любых условиях. Рассчитать итоговые свойства становится проще.

Некоторые предприятия используют так называемое многониточное волочение медной проволоки. Но с увеличением количества ниток падает скорость производства. Это связана с тем, что приходится тратить больше времени на ликвидацию последствий после выполнения каждой операции.

Многониточные станки требуют использования тщательного подхода при подготовке основания, проволочную конструкцию надо защищать. Необходимо грамотно подобрать так называемую технологическую смазку, средства охлаждения.

Источник: https://metmastanki.ru/volochenie-provoloki-tehnologiya-harakteristika-protsessa

Что такое волочение, его виды и сущность процесса

Холодное или горячее волочение металла является разновидностью обработки металла давлением. Такими способами получают продаваемый в торговой сети сортамент проволоки круглого и фасонного сечения, прутки, трубы и другую продукцию из черных, цветных металлов и сплавов.

Для этого используют волочильное оборудование, которое по кинематическому принципу позволяет получать продукцию необходимого диаметра способами одно- и многократного волочения. Арматура витого типа, проволока, металлические канаты, сетки и крепеж получаются из продукции, выполненной волочением, где задействованы волочильная машина или станок.

Продукция, полученная методом волочения, используется в разных отраслях промышленности, сельского хозяйства и домашними умельцами.

Суть и назначение операции волочения

Сущность процесса волочения заключается в протягивании металлической заготовки большего диаметра через отверстие необходимой формы и получении изделия меньшего диаметра.

Изготовленная продукция характеризуется качеством наружной поверхности, плотностью и точностью размеров поперечного сечения. Операции выполняют на специальных машинах, которые называются волочильными станами.

Они повышают производительность труда: трудоемкость изготовления становится гораздо ниже, чем при выполнении таких изделий другими способами.

Волочильные станы выпускаются производителями с прямолинейным движением заготовки и с наматыванием на барабаны. В последнем случае они могут быть с одним или несколькими ведущими барабанами, что позволяет протягивать одну или одновременно несколько заготовок.

Виды и методы волочения

Волочение выполняют на волочильном стане.

Конструктивно устройство состоит из таких основных частей: волока (фильера), оправок разной конструкции, протяжного и вспомогательных устройств для автоматизации и механизации процесса.

При этом волочильный стан прямолинейной конструкции различают по принципу действия главного двигателя непрерывного действия (траковые), гидравлические, цепные и канатные.

Процесс классифицируют по таким параметрам:

• по типу (мокрое, сухое);
• нагреву заготовки (холодное, горячее);
• количеству протягиваемых заготовок (1, 2, 4, 8);
• степени чистоты получаемого изделия (черновое, чистовое);
• подвижности волока (неподвижный, подвижный);
• количеству переходов (одно- и многократный);
• способу осуществления тяги (гидравлические, барабанные, цепные).

Разнообразие параметров породило огромное количество выпускаемых установок, различающихся техническими характеристиками, технологией выполнения работ и производительностью.

Волочение используют для изготовления труб диаметром 0,3÷500 мм с толщиной стен 0,05÷6 мм. При этом методы изготовления могут быть следующими:

• осадкой;
• профилировочным способом;
• гидродинамическим трением;
• на специальной оправке (закрепленной короткой, длинной подвижной, плавающей);
• на деформирующемся сердечнике;
• с раздачей заготовки трубной формы.

Метод, а следовательно, и оборудование к нему, выбирают в зависимости от требований, предъявляемых к готовому изделию и марки применяемой заготовки. Трубы изготавливают, применяя волочильный стан цепной и барабанной конструкции. В последнем случае волочение называют бухтовым.

Основные этапы процесса

К конечному продукту, получаемому волочением, предъявляются определенные требования, которые указываются в технологических характеристиках. Заготовка проходит определенные этапы, которые влияют на конечный результат. Они следующие:

• отжиг заготовки для получения мелкозернистой структуры и повышения пластичных свойств;
• удаление с поверхности заготовки окалины;
• промывка заготовки после травления в растворе серной кислоты;
• нанесение специального слоя, состав которого зависит от материала заготовки;
• волочение на стане;
• устранение наклепа;
• доработка полученной продукции (обрезка на необходимую длину, отделка концов).

Как правило, они влияют на плотность, твердость, текучесть, электрическое сопротивление материала (увеличиваются), пластические, антикоррозионные свойства (уменьшаются). Такое проявление, называемое наклепом, устраняют с помощью термообработки – нормализацией, патентированием, отпуском, отжигом. Выбор метода зависит от марки металла или сплава, условий проведения процесса волочения.

Оборудование и станки для волочения

Волочильный станок с приводом постоянного или переменного тока может быть для одно-и многократного волочения. В последнем случае металлическая заготовка проходит через несколько волок, изменяя свой профиль или диаметр в сторону уменьшения последовательно. Однократная волочильная машина используется для заготовок диаметром от 8 до 20 мм.

Со специального устройства размоточного типа заготовка после прохождения через волоку наматывается на барабан, диаметр которого не превышает 750 мм. Все операции на таком устройстве автоматизированы: барабан обслуживается подъемником, укладка заготовок – тельфером.

Такие волочильные станки применяются для производства проволоки фасонных профилей из обычных и труднодеформируемых марок заготовок при выполнении операции калибровки проволоки.

Станы барабанного типа и цепные различаются способом намотки. У барабанных устройств намотка изготовленной продукции осуществляется на специальную вертушку, у цепных она не подлежит смотке.

На видео можно наглядно увидеть процесс изготовления проволоки:

Просим тех, кто работал на станах цепных и барабанных, поделиться опытом работы в х к тексту, а также рассказать о нюансах технологического процесса.

Поиск записей с помощью фильтра: ГибкаЗаточкаЗащитаКовкаРезкаСваркаСверлениеСлесарнаяТермоТокарнаяШлифовка АрматураКвадратКругЛистПолосаПроволокаТрубаУголокШвеллер АлюминийЛатуньМедьНержавейкаОцинковкаТитанЧугун

Источник: https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/volochenie-metalla.html

Волочение металла: что это, сущность процесса, оборудование

Холодное или горячее волочение металла является разновидностью обработки металла давлением. Такими способами получают продаваемый в торговой сети сортамент проволоки круглого и фасонного сечения, прутки, трубы и другую продукцию из черных, цветных металлов и сплавов.

Для этого используют волочильное оборудование, которое по кинематическому принципу позволяет получать продукцию необходимого диаметра способами одно- и многократного волочения. Арматура витого типа, проволока, металлические канаты, сетки и крепеж получаются из продукции, выполненной волочением, где задействованы волочильная машина или станок.

Продукция, полученная методом волочения, используется в разных отраслях промышленности, сельского хозяйства и домашними умельцами.

Особенности процедуры

Процесс волочения несложный. В качестве исходного сырья используют катаную, литую или прессованную заготовки. Работы выполняют на специальном оборудовании – волочильных станках. Форма, диаметр и сечение готового длинномерного изделия зависят от параметров фильеры. По сравнению с прокаткой металла, технологическая операция имеет много преимуществ:

• Высокая производительность за счет автоматизации процессов станков.
• Волочение проволоки направлено на получение геометрически правильной продукции, с ровной и чистой поверхностью. Это позволяет снизить объем последующей обработки.
• Изделия обладают улучшенными механическими характеристиками.
• Возможность производить разные виды металлического шнура, в том числе порошковой проволоки, а также калиброванные прутки, тонкостенные трубы диаметром до 5 мм.
• Диаметр изделий варьируется от 1 до 10 микрон.
• Низкие затраты на волочильные станки.

Схема процесса волочения

Виды современных агрегатов

В настоящее время на заводах по обработке металла используется два типа оборудования. Отличаются они друг от друга типом тянущего механизма.

  Сварка тонкими электродами тонколистовых металлоконструкций

• В первом случае технология волочения проволоки заключается в том, что изделие наматывается на барабан, тем самым создавая тяговое усилие.
• Второй случай — это применение устройства, которое тянет заготовку по прямой линии.

Если говорить о применении, то второй тип агрегатов чаще всего используется в том случае, если необходимо протянуть трубную заготовку, которая не требует последующего сворачивания в бухту.

Основная масса проволоки и труб малого сечения производится именно на барабанных устройствах. Эти механизмы могут быть либо однократными, либо многократными.

Естественно, что наиболее простая конструкция именно у однократного оборудования. Технологический процесс производства в таком случае предполагает протягивание проволоки в один проход.

Если используется многократный станок, то процедура может повторяться два или три раза подряд.

Этапы волочения

Технология производства проволоки разделена на пять этапов.

Этап №1

Процедура травления с целью удаления поверхностного слоя материала – окалины, которая мешает волочению:

Травление металла в непрерывном травильном агрегате

• Подготовка поверхности: обезжиривание, шлифование, полировка, вырезание бракованных участков.
• В окалине присутствуют сложные соединения других элементов, поэтому исходное сырье подвергают химической или механической обработке.
• Выбор метода травления зависит от природы металла. Удаление окалины производят фосфорной, соляной, азотной, плавиковой или серной кислотой, нагретой до 50 0C.
• Обрабатываемую поверхность очищают от продуктов травления. Это промывка заготовок с помощью специального растворителя или воды.
• После процедуры металл должен приобрести матовый оттенок.
• Сушка проволоки в течение часа при температуре 75–100 0C. Для этого используют специальные станки с сушильными камерами.

Этап №2

К термической относят процессы

Термическая обработка проводится для того, чтобы заготовку сделать полумягкой, с мелкозернистой структурой, свободной от внутренних напряжений. Металл нагревают до определенной температуры, некоторое время выдерживают в таких условиях, охлаждают.

Отжиг изменяет свойства материала и облегчает процесс волочения проволоки. Скорость нагрева зависит от теплопроводности металла. Быстрота охлаждения определяется твердостью, которую нужно достичь после отжига. Стальные проволоки охлаждаются медленнее, чем углеродистые соединения.

Этап №3

При помощи специального молота или ковочных валок концы заготовки сплющивают и выравнивают. Процедура позволяет закреплять металл на барабане станка и пропускать сквозь фильеру.

Фильера для волочения проволоки

Этап №4

Волочение проволоки: протравленное обработанное сырье протягивают на станке с максимальной скоростью через плавно сужающийся канал. По числу одновременно протягиваемых прутов процесс бывает:

• Однониточный.
• Многониточный.

По типу конечного продукта:

• Длинномерные изделия в виде мотков или катушек.
• Калиброванные прутки.

По количеству переходов волочение проволоки имеет две разновидности:

• Однократное – при котором протягивание осуществляется через одну волоку. Процесс подходит для толстой, плохо деформируемой проволоки.
• Многократное, когда материал подвергается сжатию последовательно на нескольких волоках.

Станок для волочения формирует профиль и размеры готовой продукции.

Этап №5

Завершающий этап предполагает выполнение отжига. Это делается с целью устранить вредное напряжение после волочения. Изделие становится мягким, устойчивым к разрывам, податливым к загибам, удлинению и скручиванию. После термической обработки проводят дополнительные отделочные операции, среди которых:

• Цинкование проволоки.
• Консервационная смазка.
• Разрезание на части.
• Маркировка.

Вид готовой проволоки после всех процессов обработки

Подготовка металлических заготовок

Волочильщик проволоки, используя специализированное оборудование, только в том случае сможет добиться качественного конечного результата, если поверхность заготовки будет соответствующим образом подготовлена. Такая подготовка заключается в удалении окалины, для чего могут быть использованы следующие методы:

• механический;
• химический;
• электрохимический.

Более простым и экономически выгодным является механический способ очистки от окалины, который используют для заготовок из углеродистых сталей. При выполнении такой очистки заготовку просто гнут в разные стороны, а затем обрабатывают ее поверхность при помощи металлических щеток.

Технология работы окалиноснимателя

Более сложной и затратной является химическая очистка от окалины, для выполнения которой используют растворы соляной или серной кислоты.

Без химического способа очистки не обойтись, если проволоку необходимо сделать из заготовок, выполненных из нержавеющих и других типов высоколегированных сталей. Следует иметь в виду, что сразу после выполнения химической очистки поверхность заготовки следует тщательно промыть горячей, а затем холодной водой.

Электрохимический способ очистки от окалины основан на методе травления в электролитическом растворе. В зависимости от особенностей выполнения такой метод может быть анодным и катодным.

Оборудование для выполнения волочения проволоки

Волочение проволоки происходит на станке, оборудованном специальным инструментом – волоком с отверстием, которое называется «глазком». Отверстие имеет постепенно уменьшающееся сечение, через которое протягивают заготовку.

Конструкция оборудования зависит от особенностей тянущего механизма:

• Станок для волочения, в котором металл наматывают на барабан и снимают в виде мотка или катушки. Барабанные машины бывают однократными и многократными.
• Агрегат, обеспечивающий прямолинейное движение заготовки. Устройства этой группы разделяются на цепные, реечные и винтовые.

Основной рабочий инструмент станка для производства проволоки – волока. Он состоит из двух элементов: непосредственно волоки и обоймы.

Такая конструкция обусловлена условиями эксплуатации и материалом, из которого сделана фильера.

Ее изготавливают из качественных твердых сплавов, которые устойчивы к истиранию, расколу и механическому воздействию. Инструмент станка условно разделен на четыре рабочие зоны:

• входная;
• смазочная;
• деформирующая;
• калибрующая.

Волоки для волочения проволоки

Волоки бывают монолитными и составными из нескольких сопряженных частей. Сборная конструкция экономичнее монолитного механизма по расходу электроэнергии.

• Во время волочения проволоку укладывают в стальную обойму, которая служит изделию защитой от излишнего сжимания.
• На многих больших предприятиях калибровочные цеха оснащены разноплановыми станками под всевозможные виды продукции.

Станы с прямолинейным движением прутка

Станы с прямолинейным движением прутка при волочении строят чаще всего цепными. Основными элементами такого стана (рис. 2) являются станина 3, бесконечная цепь 2, тележка с захватом 4, стойка для крепления волоки 5, двигатель и передающие движение механизмы 1.

В цепных станах современной конструкции имеются устройства для автоматического возвращения тележки с захватом, приспособления для надевания труб и сбрасывания их после волочения с оправки, автоматического захвата прутков и пр Многониточные волочильные станы тянут одновременно до 10 заготовок.

Длина протягиваемого на цепных станах изделия ограничивается размерами станины и чаще всего не превышает 15 м. Однако имеются станы, на которых протягивают прутки и трубы длиной до 50 м.

Рис. 2. Общий вид цепного многопруткового волочильного стана

Цепные станы строят с усилием волочения от 5 до 1500 кН. Скорость волочения на них при обработке относительно коротких прутков (порядка 5. . . 8 м) составляет 0,03. . . 0,5 м/с. При волочении длинных прутков скорость волочения достигает 1,5. .

. 3,3 м/с. В последнем.случае.предусматривается.автоматическая.регулировка. скорости, так как включение тянущей тележки на больших скоростях увеличивает вероятность обрыва переднего заостренного конца заготовки в начальный момент волочения.

Системы управления современных волочильных станов построены на использовании программируемых контроллеров с автоматической системой диагностики.

Удаление окалины

Волочение проволоки будет успешным при условии качественной обработки поверхности заготовки. Удалить окалину с поверхности можно тремя способами.

Электрохимический

Или электролитический метод позволяет увеличить скорость снятия ржавчины и окалины с поверхности металла под воздействием электрического тока и раствора кислоты. Процессы электрохимической обработки включают в себя два варианта.

Очистка деталей от ржавчины электрохимическим способом

Анодный – основан на растворении металла в контакте с положительным плюсом источника тока. Выделяющийся кислород способствует механическому отрыванию оксидов. Применяется для легированной и углеродистой стали с целью удаления тонких пленок.

Катодный – оксиды железа восстанавливаются под воздействием атомов активно образующегося водорода. Это опасный способ по сравнению с предыдущим, так как отрыв окалины плохо контролируется, и изделие обретает травильную хрупкость.

Химический способ

Незаменим, когда в качестве сырья используется кислостойкая сталь. Остатки флюсов и окислов удаляют с помощью раствора хлористых солей, щелочи или кислоты. Любое химическое вещество требует специальных знаний и осторожного обращения.

Традиционное кислотное травление предполагает последовательную обработку металла в двух ваннах – сернокислотной и азотнокислотной при определенной температуре.

Есть много вариантов этого способа. Выбор раствора и условия обработки зависят от состава и структуры окисной пленки.

Механический

Подразумевает шлифовку, галтовку, полировку и крацевание. В основе метода лежат такие процессы:

• деформация изгибом;
• скручивание, растяжение;
• прямое воздействие на поверхность изделия специальных реагентов или абразивных материалов;
• использование инструментов: щетки, иглорезы, микрорезцовые приборы.

Оборудование для механического удаления окалины на проволоке

Комбинированный

Способ основан на применении химического и электрохимического методов.

Механические и комбинированные методы очистки

Варианты обработки

В настоящее время существует большое количество разнообразных вариантов для обработки заготовки.

• Бухтовый тип обработки. Это вариант работы с трубами из заготовок, которые собраны в бухты. Также сюда входят те трубы, которые прошли процесс волочения, после которого они были собраны в бухты.
• Мокрый тип обработки предполагает, что волок во время работы будет погружен в жидкую смазку.
• Наиболее часто используемый применение волока на закрепленных оправках.
• Есть способ обработки, в котором допускается использование труб, не имеющих круглой (фасонной) формы.
• Электропластический метод используется в том случае, если есть необходимость работы с протягиванием металла, который достаточно трудно поддается деформации.
• Еще один из методов обработки — стержневой. В заготовку вводится стержень для того, чтобы протягивать его вместе с трубой. После прохождения волока вставленный стержень необходимо достать обратно.

Особенности при волочении медной проволоки

Изделия, полученные путем волочения на станках, находят широкое применение в электронной и электрической областях. Как правило, используют проволоку толщиной от 20 мм до 10 мкм.

Изготавливать проволоку из меди следует на основе литых заготовок соответствующего профиля. Их подвергают плавлению, затем в горячем виде прокатывают. Поскольку процедура способствует появлению тонкой оксидной пленки, перед волочением проволоку обрабатывают водным раствором серной кислоты при температуре 45–50 0C.

Основной технологический процесс такой же, как и в производстве продукции из других металлов:

• Медную заготовку охлаждают воздухом, водой или специальным раствором.
• Поверхность смазывают мыльно-масляной эмульсией.
• Волочение проволоки проводят на 22-х и 18-кратных станках с применением прочной алмазной волоки.
• В процессе вытягивания заготовки используют волоки, отверстия которых четко соответствуют диаметру изделий.
• Рабочий инструмент может иметь одну или несколько матриц.
• Изделия диаметром до 0,05 мм оставляют без промежуточного отжига. К ним применяется технология погружного формования.
• Для максимально тонкого материала важно правильно подобрать смазочный состав. Это могут быть комплексные химические растворы, эмульсии или синтетические вещества.
• При необходимости медь подвергают термической обработке безокислительного типа в специальных электропечах, лишенных доступа воздуха.
• Кроме стандартного оборудования, для медных заготовок могут использоваться станки с роликами вместо отверстий для прохождения катанки.
• Благодаря такой технологии, готовые изделия имеют гладкую блестящую поверхность и соответствующий диаметр.

Многие промышленные предприятия эксплуатируют станки с совмещением операций волочения и отжига. Данный метод позволяет не только изготавливать проволоку из меди, но и производить медные трубы.

Устройство рабочих станков

Основным рабочим элементом является приспособление, которое присутствует в любом аппарате для волочения проволоки — фильер. Этот механизм всегда создается из очень прочного металлокерамического сплава.

Отличительная черта данного металла заключается в том, что он очень прочный, обладает повышенной твердостью, низкой вязкостью, а также высокой устойчивостью к истиранию. В редких случаях для производства фильера используется технический алмаз.

Это дает существенное преимущество при обработке более сложных металлов.

  Производство железа: особенности выплавки и добычи сырья

Размещаются эти детали в достаточно прочных и вязких стальных обоймах.

На современных предприятиях довольно часто используется сборный волок, который отличается тем, что потребляет меньше энергии, а его коэффициент полезного действия (КПД) выше примерно на 30 %.

( 2 оценки, среднее 5 из 5 )

Источник: https://instanko.ru/drugoe/volochenie-eto.html