Волочение металлов

Определение усилия прессования.

По характеру силовых и деформационных условий процесс прессования можно разделить на четыре периода (Рисунок 44):

Рисунок 44 Типичный график усилия прессования.

1. распрессовка слитка в контейнере и заполнение металлом всего объема контейнера и очага деформации матрицы.

2. начальная стадия прессования.

3. течение основной массы металла из матрицы.

4. течение захоложенной части слитка.

Соответственно полное усилие пресса состоит из четырех составляющих, которые преодолевает гидроцилиндр:

где – усилие для осуществления деформации;

– усилие для преодоления сил трения слитка о боковые стенки контейнера;

– усилие для преодоления сил трения в боковых поверхностях очага деформации в матрице;

– усилие для преодоления сил трения в калибрующем пояске.

Составляющие полного усилия определяются по формулам И.Л.Перлина:

а) для сплошного профиля:

,

где – вытяжка;

– дополнительная вытяжка;

– угол наклона образующей матрицы к ее оси (Ошибка! Источник ссылки не найден.)

– диаметр контейнера;

– сопротивление деформации.

Рисунок 45 Схема матрицы.

,

где – диаметр контейнера;

– длина распрессованной заготовки;

– высота очага деформации;

– коэффициент трения в контейнере;

– сопротивление деформации.

;

где – вытяжка;

– коэффициент трения в матрице;

– диаметр контейнера;

– сопротивление деформации.

,

где – длина калибрующего пояска;

– площадь поверхности калибрующего пояска.

– коэффициент трения пояска;

– сопротивление деформации.

б) для трубы

,

где – вытяжка;

– сопротивление деформации.

– наружный диаметр трубы;

– внутренний диаметр трубы;

– угол наклона образующей матрицы к ее оси (Ошибка! Источник ссылки не найден.).

где – диаметр контейнера;

– внутренний диаметр трубы;

– длина распрессованной заготовки;

– коэффициент трения матрицы;

– сопротивление деформации.

,

где – угол наклона образующей матрицы к ее оси (Ошибка! Источник ссылки не найден.);

– диаметр контейнера;

– наружный диаметр трубы;

– внутренний диаметр трубы;

– коэффициент трения матрицы;

– сопротивление деформации.

,

где – наружный диаметр трубы;

– внутренний диаметр трубы;

– длина калибрующего пояска;

– коэффициент трения пояска;

– сопротивление деформации.

Обработка металлов волочением, т.е. протягиванием прутка через отверстие, размеры которого меньше, применяют для производства проволоки диаметром от 0,002÷10 мм, стальные прутки Æ до 500 мм, трубы Æ от 0,002¸400 мм, фасонные профили и т.д. Волочение чаще всего выполняют при комнатной температуре, когда пластическая деформация сопровождается наклепом и наличием трения скольжения по всей контактной поверхности. В любом слое, находящемся на некотором расстоянии от центрального кроме деформации растяжения, происходит сдвиг и изгиб, причем чем дальше слой от оси протягиваемого прутка тем больше сдвиг и изгиб. За счет сил трения на поверхности прутка, создается задерживание поверхностных слоев, что приводит к разности скоростей частиц металла по сечению.

Возможность протягивания прутка через отверстие волоки ограничивается предельными условиями: усилие волочения не должно создавать напряжения в передней части прутка, превышающие предел текучести, что может привести к остаточным деформациям, разрыву. По этой причине волочение горячего металла практически не применяется.

Установлено, что до 80% общего усилия волочение расходуется на преодоление сил трения. Это ограничивает практическое значение единичной вытяжки m до 1,5. Контактные силы трения повышают среднюю температуру проволоки до 250°, а температуру контактной поверхности до 700°. Это создает условия повышенного износа инструмента, налипания металла на контактную поверхность волоки, увеличивает обрывы проволоки.

Для уменьшения сил трения используют смазку. Для увеличения вытяжки прикладывают противонатяжение к заднему концу прутка, что снижает сопротивление металла деформированию, уменьшает влияние контактного трения.

Положительные влияния на силовые условия волочения показало приложение ультразвуковых колебаний и высокочастотных низковольтных импульсов к волочильному инструменту.

При волочении полых изделий наблюдается много общего с обработкой волочением цельных прутков.

Волочение труб может выполняется четырьмя способами (Рисунок 46):

1. без оправки;

2. на короткой оправке;

3. на длиной оправке;

4. на плавающей оправке.

Рисунок 46 Способы волочения труб: а – на короткой оправке; б – без оправки; в – на длинной оправке; г – на плавающей оправке.

При волочении без оправки наблюдается уменьшение наружного и внутреннего диаметров трубы, при этом стенка трубы может сохраняться неизменной, утончаться или утолщаться в зависимости от формы очага деформации. При волочении на оправке всегда происходит уменьшение стенки трубы.

Волочение на плавающей оправке широко применяется при волочении медных труб на барабанных волочильных станах. В тех случаях, когда требуется увеличить диаметр трубы, применяют раздачу волочением (Рисунок 47) при осевом сжатии и осевом растяжении.

Рисунок 47 Способы раздачи труб.

Дата добавления: 2014-01-11