Что такое волочение кратко

Что такое волочение кратко

Автор: редакционная статья

Определение. Классификация видов. Способы волочения. Конструкция волочильного стана.

Волочение

Волочение — обработка металлов давлением, при которой изделия (заготовки) круглого или фасонного профиля (поперечного сечения) протягиваются через отверстие, сечение которого меньше сечения заготовки.
В результате поперечные размеры изделия уменьшаются, а длина увеличивается. Волочение широко применяется в производстве пруткового металла, проволоки, труб и другого. Производится на волочильных станах, основными частями которых являются волоки и устройство, тянущее через них металл.

По чистоте обработки:

По кратности переходов:

По параллельности обработки:

По подвижности волоки:

По нагреву заготовки:

Способы волочения

Барабанное волочение
Волочение проволоки, труб или профилей на волочильном стане барабанного типа
Беззабивочное волочение
Беззабивочное волочение — волочение с проталкиванием переднего конца заготовки через волоку без предварительного изготовления захватки.
Безоправочное волочение

Безоправочное волочение — волочение труб из сталей, цветных металлов и сплавов, при котором внутренняя поверхность заготовки при протягивании не контактирует с технологическим инструментом. Безоправочное волочение обычно осуществляют в две волоки, первая из которых служит для центровки трубы, а во второй осуществляется основное обжатие трубы по диаметру. Безоправочное волочение применяют чаще для промежуточных проходов с целью уменьшения диаметра протягиваемых труб. В ряде случаев (трубки малого диаметра) его используют и как отделочную операцию. Недостатки безоправочного волочения — низкое качество внутренней поверхности труб и большие различия в толщине стенки трубы после волочения

Волочение без скольжения

Производство проволоки на стане многократного волочения, с накоплением её запаса между соседними волоками, благодаря чему исключается проскальзывание проволоки относительно поверхностей барабанов.

Бухтовое волочение труб

Волочение трубы из заготовки, смотанной в бухту и (или) со сматыванием протянутой трубы в бухту; получило промышленное применение с 1930-х гг., широко используется при получении труб из цветных металлов и сплавов (меди, латуни и др.). При бухтовом способе применяются как оправочное, так и безоправочное волочение на трубоволочильных бухтовых станах и барабанах. Данным способом получают трубы (трубки) диаметром от 1 до 70 мм с толщиной стенки от 0,2—0,3 мм до 3 мм соответственно. Скорости волочения до 25—30 м/с, длина обрабатываемых труб до 5—6 км. В качестве технологических смазок при бухтовом волочении применяют растительные, и минеральные масла, водные эмульсии, олеиновую кислоту, натуральную и синтетическую олифу. При волочении алюминиевых труб используются более густые смазки, напр, масло Вапор с добавками веретенного. Внутрь трубы смазка заливается (впрыскивается) автоматически со стороны заковываемой части трубной заготовки.

Гидродинамическое волочение

Волочение проволоки с использованием комбинированных волочильных устройств, включая напорную волоку, кольцо-насадку и рабочую волоку. Смазка перед напорной волокой захватывается движущейся проволокой и вовлекается в микрозазор в кольцах-насадках. Микрозазор от кольца к кольцу уменьшается, давление смазки всё больше повышается, и у входа в деформационную зону рабочей волоки создаются условия жидкостного трения. Поэтому гидродинамическое волочение позволяет использовать не только эмульсии или лёгкие масла, но и достаточно густые смазки, например натриевое мыло. Создаваемые условия жидкостного трения позволяют проводить гидродинамическое волочение с повышенными скоростями при высоком качестве поверхности и точности протягиваемых изделий и существенно повышают стойкость волочильного инструмента.
Из-за необходимости использования насосов высокого давления и сложности заправки проволоки в волоки гидродинамическое волочение используют только в случаях, когда исключается возможность применения других, более простых способов волочения.

Длиннооправочное волочение

Волочение труб с протягиванием заготовки через волоку с длинной подвижной недеформируемой оправкой, которую затем извлекают из трубы.

Короткооправочное волочение

Волочение труб с обработкой внутренней поверхности заготовки короткой цилиндрической оправкой, удерживаемой в очаге деформации стержнем, закреплённым на станине волочильного стана

Мокрое волочение

Волочение с погружением волоки в жидкую смазку

Волочение на деформируемой оправке

Волочение труб с протягиванием заготовки через волоку на длинной подвижной оправке, деформируемой с заготовкой;

Волочение на закреплённой оправке

Один из наиболее, распространённых, методов волочения труб с середины XIX в. Закреплённая (короткая) оправка чаще всего цилиндрическая, иногда ей придают цилиндроконическую форму, что улучшает её центровку в очаге деформации. Закреплённые оправки выполняются полыми для труб большого диаметра и сплошными для тонкостенных труб меньшего диаметра;

Волочение на самоустанавливающейся оправке

Волочение труб с обработкой внутренней поверхности заготовки незакреплённой самоустанавливающейся оправкой, удерживаемой в очаге деформации уравновешиванием действующих на неё втягивающих и выталкивающих сил.

Волочение проволоки

Один из древнейших технологических процессов обработки металлов давлением. Волочением получают проволоку из сталей широкого сортамента, цветных металлов и сплавов диаметром от 16 до 25, скорости волочения до 50 м/с. Для тяжёлого (грубого) волочения обычно используют стальные волоки, толстое и среднее волочение проводят через твёрдосплавные, тонкое и тончайшее — через алмазные волоки. В качестве смазок при волочении проволоки обычно используют жидкие смазки и эмульсии. Единичные обжатия по переходам снижаются от 30-35 % при тяжелом и толстом волочении до 6-12 % при наитончайшем.

Волочение профилей

От простых прямоугольных до самой сложной формы. Крупные профили волочат на линейных волочильных станах, профили меньшего сечения — на барабанах или комбинированных прокатно-волочильных агрегатах. Для построения рациональной системы переходов при волочении профилей сложной формы используются теоретический и графический методы: В. В. Зверева, Прайслера, ЭГДА, песчаной насыпи, «сходственных контуров» и др.

Профилировочное волочение

Волочение труб некруглой (фасонной) формы с использованием двух технологических схем. По первой готовую трубу получают из заготовки круглого сечения безоправочным волочением в волоке с каналом фасонного сечения. По второй волочат на оправках фасонную заготовку, сечение которой подобно сечению готовой трубы. Волочение фасонных труб из фасонной заготовки позволяет снизить трудоемкость процесса, повысить точность размеров и качество внутренней поверхности труб.

Волочение прутков

Волочение преимущественно холоднодеформированных (тянутых) прутков круглого, квадратного и шестигранного сечений из цв. металлов и сплавов. Прутки малых сечений волочат на барабанах в один или несколько переходов. Волочение крупных прутков (диаметром > 25—30 мм) осуществляется в отрезках на цепных станах. Единичные и суммарные вытяжки при волочении прутков (обычно 1,25—1,4) определяются пластичностью протягиваемого материала. В отделочных (калибровочных) проходах вытяжки снижаются до 1,10-1,15. Наиболее прогрессивна технологическая схема производства тянутых прутков из цветных металлов и сплавов: бухтовая заготовка — однократное волочение (калибровка) — отделка на автомат, линиях типа «Schumag».

Источник

Волочение – простой метод обработки металлов

Одним из распространенных и давно известных вариантов обработки металлических изделий давлением является волочение, которое используется для увеличения протяженности, а также снижения поперечных параметров заготовки.

1 Зачем выполняется волочильная операция и какова ее сущность?

Волочение обычно назначается для изготовления продукции указанной далее. Во-первых, это профили с большими и средними сечениями разнообразных форм. Процедура рекомендована к выполнению в том случае, когда ширина и толщина сечения таких заготовок должна иметь соотношение не более 20. Кроме того, она используется при необходимости получения гладкой и чистой поверхности профиля либо сечения, которое отличается от требуемых (запланированных) параметров на незначительную величину. В большинстве случаев изделия с большими и средними сечениями тянут максимум до шести метров.

Во-вторых, это большие по протяженности и малые по сечению профили с соотношением ширины и толщины не более 12 (речь идет о стальной, алюминиевой и медной проволоке). Волочение позволяет производить проволочную продукцию диаметром до восьми миллиметров. Отметим, что при изготовлении проволоки рассматриваемая нами обработка металла давлением завершается дополнительными операциями (например, растворением в электролите периферийных слоев готового изделия либо растяжением его на специальном оборудовании).

В-третьих, это трубы любых сечений и форм. Волочение при производстве полых конструкций можно считать оптимальной операцией, так как она дает возможность выпускать очень малые по диаметру (до 0,3–0,4) тонкостенные трубы.

Сущность процесса волочения состоит в том, что металлические полосы или полосовую сталь с одним и тем же сечением подают на специальную волочильную установку, в канале которой и происходит технологический процесс протягивания заготовки до необходимых геометрических размеров.

В канале присутствуют канавки максимально близкие или полностью идентичные по форме сечениям обрабатываемого изделия. При этом их размеры на протяжении канала (от входа к выходу) постепенно снижаются, а поперечное сечение металла, которое подвергается протягиванию, всегда больше выходного сечения канала установки (очень важная характеристика и особенность процедуры). За счет этого и добиваются эффективного изменения поперечного сечения металлической заготовки (она деформируется и на выходе характеризуется заданными размерами и формой).

Перед тем, как начать протягивание заготовки в виде полосы на специальной установке, называемой волочильной машиной (станом), торец изделия обязательно заостряют.

Данная процедура должна выполняться таким образом, чтобы полоска без малейших проблем проникала в канал станка и выходила на некоторое расстояние в месте его окончания. «Выглядывающий» из установки кончик заготовки фиксируют устройством, входящим в состав волочильного оборудования. После этого и начинается операция волочения металла.

2 Характеристика видов и методов протягивания металлических полос

Рассматриваемая обработка заготовок давлением делится на несколько типов. Существуют следующие виды выполнения данной операции:

Также различают горячее и холодное протягивание. Эти виды обработки полос давлением могут производиться на вращающейся по отношению к своей продольной оси волоке и на неподвижной.

Теперь давайте поговорим о способах волочения металла. Их достаточно много, поэтому каждый вариант будет описан по возможности кратко. Методика безоправочного протягивания подразумевает изготовление из цветных сплавов и металлов, а также сталей трубных изделий. Ее особенность заключается в том, что отсутствует контакт между инструментом и поверхностью (внутренней) обрабатываемой детали.

Как правило, безоправочный способ выполняют на двух волоках. Обжатие труб по сечению происходит на одной, а вторая позволяет произвести центровку заготовки. При такой методике поверхность изделий имеет низкое качество, поэтому его в большинстве случаев используют для снижения диаметра труб, подвергаемых протягиванию.

Более эффективная обработка трубных изделий достигается при применении других способов волочения:

Протягивание труб производится на барабанах трубоволочильной группы и на траковых станах, оснащенных цепями. Подбор способа выполнения операции осуществляют на основании анализа технических возможностей волочильного оборудования, вида сплава или металла, подвергаемого протягиванию, особых требованиям к трубам и их размерам.

3 Методы протягивания проволоки и прутков на специальных станах

При помощи волочильной технологии изготавливают проволоку разных сечений, используя в качестве исходного материала цветные металлы и стали. Заготовки из них могут иметь сечение до 0,01 миллиметра. Операция выполняется на тяжелых установках с различными типами волок. Например, алмазный инструмент применяется для протягивания очень тонких изделий, тверодосплавный – для средних и толстых, а стальные мощные волоки используются для обработки крупных заготовок.

Станки для производства проволоки также отличаются большим разнообразием. Они могут работать на скорости до 50 метров в секунду, иметь более двух десятков волок в своей конструкции, работать без скольжения и с таковым, располагать барабанами, расположенными вертикально и горизонтально, а также групповым и индивидуальным электрическим приводом.

Варианты протягивания проволоки:

На волочильных станках можно изготавливать из цветмета холоднодеформированные квадратные, круглые, шестигранные прутки. Незначительные различия в технологическом процессе волочения в данном случае дают возможность выпускать крупные (сечением более 3 сантиметров) и мелкие (менее 2,5 сантиметров) прутки. Стандартная схема производства подобных изделий выглядит так: берется изделие в бухте – помещается в установку – выполняется волочение (однократное). А затем продукция направляется на отдельную автоматическую линию, где производится ее финишная обработка.

4 Краткая информация об особых видах протягивания металла

В настоящее время волочение иногда выполняется по одной из двух инновационных технологий – электропластической и ультразвуковой. Первая основывается на электропластическом явлении (усилие и напряжение протягивания металлического изделия значительно уменьшаются, если через него во время выполнения волочильного процесса проходит электроток).

Данная методика рекомендована при протягивании заготовок из сплавов, которые очень плохо поддаются деформированию. Она считается практически единственным приемлемым вариантом при работе с вольфрамовыми сплавами. Добавим, что максимальный доказанный эффект электропластического воздействия наблюдается при пропускании через заготовку в течение 10 тысяч секунд высокочастотного тока (чуть больше 100 ампер/квадратный миллиметр). При этом не требуется предварительно нагревать рабочий инструмент и саму заготовку.

Для тугоплавких металлов, склонных к деформационному старению и уменьшению пластичных свойств при подогреве, предназначено и ультразвуковое протягивание. На изделие направляются колебания ультразвука. Это приводит к уменьшению величины коэффициента трения и показателя сопротивления процессу деформации в очаге операции. Колебания допускается направлять по-разному (на обрабатываемый металл, на волоки, радиально, в перпендикулярном направлении).

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