Что такое волочение проволоки

Что такое волочение, его виды и сущность процесса

Волочение металла: суть, назначение, области применения. Виды и методы. Этапы процесса волочения. Применяемое оборудование и его разновидности. Видео процесса волочения проволоки.

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

Процесс классифицируют по таким параметрам:

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

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

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

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 комментариях к тексту, а также рассказать о нюансах технологического процесса.

Источник

Основы процесса волочения проволоки

Описание

Волочение проволоки – это процесс обработки металла давлением, характеризующийся постепенным однократным или многократным протягивания последнего через специальный волочильный инструмент, предназначенный для поэтапного уменьшения поперечного сечения исходной заготовки.

Принципиальная схема волочения приведена на рисунке, где 1 – волока; 2 – проволока; Fo – площадь поперечного сечения на входе в волоку; Fk – площадь поперечного сечения на выходе из волоки.
Волочение проволоки значительно экономнее других способов т.к. при волочении отсутствуют потери металла в стружку, можно получить проволоку определенного диаметра с заданными свойствами. В качестве заготовки для волочения применяется продукция прокатного производства – катанка, получаемая прокатом литых заготовок определенного сечения. Наиболее распространенный размер катанки, используемый для дальнейшей обработки волочением – 5,5-6,5 мм.

При волочении значительная часть энергии (по некоторым данным, до 90 %), затрачиваемой на процессе волочения в результате внешнего трения и пластической деформация, превращается в тепло, которое значительно нагревает деформируемый металл, волоку и смазку. Чрезмерный нагрев протягиваемого металла (>150-200°С) ухудшает условия волочения из-за выгорания смазки, а у стальной проволоки может вызвать деформационное старение металла. Также отрицательное влияние оказывает высокая температура на стойкость волочильного инструмента, который нагревается значительно выше, чем проволока.

Условия работы и связанные с ними требования к изделиям из проволоки весьма разнообразны. В канате, например, проволока не должна разрушаться от воздействия знакопеременных нагрузок и истираться; в пружине она должна быть достаточно упругой, чтобы пружина выдерживала прикладываемые нагрузки без изменения размеров; в нагревательном элементе необходима устойчивая работа проволоки при высоких температурах. Очень часто от проволоки требуется высокая коррозионная стойкость, хорошая электропроводность и способность сопротивляться сложным нагрузкам. В ряде случаев проволока должна обладать целым комплексом различных свойств.
Качество готовой проволоки определяется свойствами выбранного для волочения металла, а также изменениями его свойств в процессе переработки.

Процесс волочения сопровождается не только изменением геометрической формы и размеров заготовки, но и существенными изменениями физико-механических свойств и структуры обрабатываемого металла.

Способы волочения со сниженным коэффициентом трения

Вибрационное волочение – волочение с наложением вибраций на проволоку или волоку, а в некоторых случаях на проволоку и волоку одновременно. При оптимальной частоте вибраций порядка 200-500 Гц усилие волочения может уменьшиться на 35-45% за счет уменьшения коэффициента внешнего трения в зоне деформации.

Волочение через вращающуюся волоку уменьшает коэффициент трения при волочении, но требует дополнительных затрат мощности и специального сложного привода, что ограничивает применение данного метода волочения.

Волочение проволоки через неприводные роликовые волоки существенно снижает коэффициент внешнего трения в зоне деформации, так как при этом способе волочения трение скольжения между поверхностью протягиваемой проволоки и неподвижным волочильным инструментом заменяется трением качения (в опорах роликовой волоки) между проволокой 5 и вращающимися от движущейся проволоки роликовыми волоками 6. Это позволяет увеличить единичные и суммарные обжатия при волочении проволоки из труднодеформируемых металлов и сплавов.
Данный метод применяется также для волочения проволоки периодического и фасонного профиля, во-первых, по вышеизложенной причине, а во-вторых, в связи с меньшими затратами на изготовление роликовой волоки по сравнению с затратами на изготовление аналогичной монолитной фасонной волоки.

Изделия, получаемые волочением проволоки

Метизное производство одна из основных частей металлургического производства.
К метизным изделиям относятся: проволока, канатные изделия, металлокорд, витая арматура для ж/б, металлические сетки, сварочные электроды, лента, пружины, болты, гвозди, винты, шурупы и т.д. Одним из главных видов метизов является проволока, наиболее распространенной формой сечения является круг.

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.

Источник

Виды волочения и сущность процесса

Среди методов обработки металлов давлением волочение является одним из наиболее часто применяемых. Этим способом получают проволоку и другую продукцию высокого качества с поперечным сечением любой формы и размера. Существует несколько разновидностей технологии.

Что такое волочение

Операция состоит в протягивании металлической заготовки сквозь фильеру – отверстие с размерами меньшими, чем у нее. В результате сдавливания исходное изделие становится более тонким и длинным, возможно изменение формы поперечного сечения.

Назначение процедуры

Волочение применяется для изготовления следующих видов продукции:

Из полученного фасонного профиля путем разрезания изготавливают опорные призмы, сегментные шпонки, шлицевые валики и др.

Где используется

Метод задействуют в металлургическом производстве. Область применения получаемых изделий – самая широкая.

Волочение используется в металлургическом производстве.

Например, с помощью волочения изготавливают следующие виды проволоки:

Из этой продукции делают:

Прут используют в разных целях, например, в качестве арматуры.

Трубы – для создания металлоконструкций и транспортирования жидких или газообразных продуктов.

Виды волочения

Существует несколько вариантов метода.

Выбор зависит от ряда критериев:

По типу процедуры

Различают следующие виды волочения:

Разница состоит в способе нанесения смазки. В первом случае заготовка перед фильерой погружается в мыльный порошок, во втором – в эмульсию.

Такая обработка дает следующий положительный эффект:

По чистоте обработки

Существует 2 типа операций:

Первые выступают промежуточным этапом. Полученные с их помощью изделия служат заготовками для чистовых операций, результатом которых становятся проволока или прут требуемых размера, формы и качества.

По кратности переходов

Под кратностью понимают число проходов, т. е. протяжек сквозь фильеры разного диаметра, которым подвергают 1 заготовку.

Различают следующие виды процедуры:

В ряде случаев (например, при волочении медной проволоки) число проходов достигает 18-22.

Однократный метод в основном используют для изготовления толстой, плохо деформируемой проволоки диаметром 8-20 мм.

По обработке

Существует показатель параллельности обработки. Он обозначает, сколько заготовок подвергается волочению одновременно.

Чаще всего обрабатываются сразу несколько заготовок.

По этому признаку различают следующие виды процедуры:

По подвижности

Применяют следующие разновидности волок:

Второй тип используют для изготовления изделий круглого сечения.

Вращение позволяет выиграть в следующем:

Недостаток – требуются сложный привод и дополнительные затраты энергии, обеспечивающие скорость вращения в 50-200 об/мин.

По нагреву

Нагрев обрабатываемого материала производят электроконтактным или индукционным способом.

Особенности процедуры волочения

Технологический процесс считается несложным. Для получения качественных изделий нужно только правильно подобрать параметры процедуры.

Подготовка заготовок

Перед подачей в волоку заготовку подвергают следующим видам обработки:

Необходимое оборудование

Машина для изготовления прутков и других изделий данным методом называется волочильным станом.

Ее основными элементами являются:

Широкое распространение получили машины компаний UDZWG (Германия) и Samp SpA (Италия).

Инструмент изготавливают из материалов со следующими характеристиками:

Для этого подходят:

Стальной инструмент используют для грубого волочения, алмазный – для тонкого.

Вторые в основном используют для производства фасонных профилей.

Такой инструмент имеет следующие достоинства:

Фильеры для волочения проволоки имеют круглое сечение, их чаще всего выполняют в монолитных волоках.

Для исследования процесса обработки и наладки оборудования используют тренажер эмулятор волочильного стана.

Методы волочения и схемы

Используют разные виды машин. Выбор зависит от того, какой конечный продукт нужно получить. Крупное предприятие располагает целым парком станов.

Для производства изделий ограниченной длины, например калиброванного прутка и труб большого диаметра, используют машины с прямолинейной подачей. Тяговое усилие создает цепной, реечный или винтовой привод.

Барабанное

Это вариант для длинномерной продукции – проволоки и др., поставляемой в бухтах. Конечный продукт наматывается на бобину, создающую тяговое усилие. Ее диаметр не превышает 750 мм.

Барабанное волочение наматывает проволоку на бобину.

Барабанное волочение полностью автоматизировано. Обслуживание бобины и укладку заготовок осуществляют подъемники.

Беззабивочное

В этом методе заготовку не вытягивают из фильеры, а проталкивают в нее с другой стороны. В результате удается сократить продолжительность процедуры за счет отказа от операций по подготовке захватки.

Безоправочное

Оправка – это деталь, используемая для выравнивания внутренней поверхности получаемой волочением трубы.

Обработка без этого инструмента производится в 2 этапа:

Недостатки безоправочного волочения:

Из-за этого этот метод в основном применяют как промежуточный, для уменьшения диаметра протягиваемой трубы.

Для тонких изделий он может играть роль отделочной операции.

Этапы волочения

Полный цикл включает в себя следующие операции:

Особенности работы с медной проволокой

Для производства данного продукта используют заготовки, полученные методом литья. На первом этапе их сплавляют в единое целое и подвергают прокатке.

Проволоку методом литья сплавляют в единое целое.

На поверхности меди, как и алюминия, образуется оксидная пленка. Ее удаляют с помощью водного раствора серной кислоты, разогретого до +45…+55°С. Если этого не сделать, качество проволоки будет неудовлетворительным.

Особенности технологического процесса:

При производстве медной проволоки диаметром до 50 мкм применяют погружной метод.

В этой схеме заготовку опускают в смазку, промежуточный отжиг не используют.

Способы удаления окалины

Заготовку освобождают от окалины разными методами. Часто их применяют совместно.

Химический

Используют растворы кислот – азотной, соляной, фосфорной, плавиковой и др.

Перед погружением заготовку подвергают следующим видам обработки:

Раствор нагревают до температуры +50°С. После обработки заготовку моют в воде или растворителе и сушат 1 час в печи при температуре +75…+100°С. Правильно обработанный металл становится матовым.

Недостаток очистки кислотами состоит в том, что процедура сопряжена с риском для здоровья и требует от волочильщика умения работать с опасными веществами.

Механический

Заготовку сгибают, скручивают и растягивают, а затем обрабатывают инструментами:

Электрохимический

Травление кислотой сочетают с действием постоянного электрического тока.

Различают 2 разновидности метода:

Комбинированный

Подразумевает совмещение химического и электрохимического методов. Комбинированный способ используют в наиболее сложных случаях.

Плюсы и минусы волочения

Достоинствами технологии являются:

Несмотря на некоторые неудобства, метод востребован, т. к. продукция, полученная с его помощью, широко используется как в промышленности, так и в быту.

Источник

Волочение проволоки – все тонкости технологии

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

1 Волочение проволоки – суть и технология выполнения операции

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. Кроме того, протягиваемый металл характеризуется изменением (в лучшую сторону) механическим параметров, что обусловлено укреплением (снятие наклепа) готовых изделий. 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:

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

2 Некоторые важные особенности процедуры

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.

3 Оборудование для волочения проволоки и видео его работы

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:

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:

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.

4 Удаление окалины – разновидности и тонкости операции

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

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.

5 Видео и краткое описание волочения медной продукции

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:

Источник