Методи волочіння металів
Волочінням називається спосіб обробки металу тиском, при якому оброблюваний метал у вигляді смуги з однаковим поперечним перерізом вводиться в канал волочильного інструменту і простягається (протягується) через нього. Цей канал має поперечні перерізи, однакові за своєю формою або близькі до форми поперечного перерізу металу, що протягується, але плавно зменшуються від місця входу металу в інструмент до місця його виходу. Вихідний переріз каналу завжди менше поперечного перерізу смуги, що протягується. Тому остання, проходячи через волоку, деформується та змінює свій поперечний переріз, приймаючи після виходу з волоки форму та розміри найменшого перерізу каналу. Довжина смуги при цьому збільшується прямо пропорційно зменшенню поперечного перерізу. Перед волочінням на спеціальному верстаті загострюють передній кінець смуги, призначеної для обробки, з таким розрахунком, щоб кінець легко входив у волоку і частково виходив з протилежного боку. Цей кінець захоплюють спеціальним механізмом і простягають.
Схеми основних методів волочіння показані малюнку. Щоб зменшити зовнішнє тертя, між поверхнями металу, що протягується, і волочильного каналу вводять мастило. Це зменшує витрату енергії на волочіння, сприяє отриманню гладкої поверхні у металу, що простягається, сильно зменшує знос самого каналу і дозволяє здійснювати процес з підвищеними ступенями деформації.
Для зменшення зовнішнього тертя та підвищення стійкості каналу часто застосовують метод волочіння з протинатягом. Сутність його полягає у наступному. До металу, що простягається, з боку входу його в волоку прикладають силу, спрямовану в бік, протилежну руху металу, і тому звану протинатягом. Від цього у смузі ще до неївходу в волочильный канал в осьовому напрямку створюються напруги, що розтягують. Вони викликають, як це буде підтверджено далі, зменшення тиску металу на стіни каналу, що, звичайно, підвищує стійкість останнього. Цей
метод має деякі недоліки, зазначені далі, і тому який завжди застосовуються.
У більшості випадків метал, що обробляється волочінням, попередньо не нагрівають: він входить у волочильный канал при кімнатній температурі, а тепло деформації, що утворюється в каналі, і зовнішнього тертя відводять, безперервно омиваючи волоки охолоджувальною емульсією, водою, або навколишнім повітрям. При такому холодному волочении з належним мастилом та інструментом простягнутий метал має гладку блискучу поверхню та досить точні розміри поперечного перерізу.
У деяких спеціальних випадках, коли деформований метал має недостатню пластичність, при кімнатній температурі або високим опором деформування, волочіння ведуть у попередньо нагрітому стані. Наприклад, при волочении цинкового дроту збільшення пластичності заготовки її попередньо підігрівають до 80—90°, занурюючи моток в нагріту воду. У осередку деформації температура дроту сягає 120—150°, т. е. до температури, коли він утворюється максимальну кількість систем ковзання.
При волочении вольфраму і молібдену, що мають при кімнатній температурі особливо високу опір пластичному деформуванню, їх попередньо нагрівають до 700-800 °, пропускаючи метал, що протягується, через нагрівальну камеру, встановлену перед волокою.
В даний час намічається застосування процесу гарячого волочіння при протяжці профілів складних форм і для зменшення опору деформування в тих випадках,коли це допускається вимогами до поверхні, механічних властивостей та точності розмірів поперечного перерізу.
З наведених схем волочіння випливає, що всі вони мають три наступні, що відрізняють їх від інших видів обробки металів тиском ознаками:
а) лінійні розміри поперечних перерізів металу, що простягається, можуть зменшуватися до заданих величин у всіх напрямках одночасно;
б) можливість отримати не змінюється по довжині смуги як суцільний, так і порожнистий профілі майже будь-якої форми і таких чинених розмірів поперечного перерізу, які дозволяє техніка виготовлення волочильних каналів,
в) величина деформації за один пропуск обмежується максимально допустимою напругою розтягування, що виникає в поперечному перерізі металу, що простягається, у виходу з вогнища деформації.
Природно, що це не обмежує величини сумарної деформації між відпалами, якій може бути підданий метал, що обробляється волочением Шляхом ряду послідовних протяжок можна отримати сумарну деформацію будь-якої величини, залежно від пластичних властивостей металу
1. Для виробництва профілів великої довжини, але порівняно малих і дуже малих перерізів різних форм із ставленням ширини до товщини поперечного перерізу, що не перевищує приблизно 12. Такий виріб називається дротом.
Внаслідок великої довжини дріт або згортають в мотки, або намотують на котушки Волочінням можна отримати дріт діаметром до 6-8 мм. Для подальшого уточнення доводиться застосовувати процеси, що не потребують волок, наприклад процес рівномірного розтягування, розглянутий наприкінці цієї глави, процес електролітичного розчинення периферійних шарів.
2 Для виробництва профілів середніх та великихперерізів різних форм із відношенням ширини до товщини поперечного перерізу, що не перевищує приблизно 20, а також і в тому випадку, коли потрібно отримати переріз з мінімально можливими відхиленнями від заданих розмірів або чисту і гладку поверхню. Такі профілі зазвичай протягують до невеликої довжини м) і не змішують
3 Для виробництва порожнистих профілів (труб) різних форм і перерізів і, особливо, тонкостінних Волочінням отримують трубки діаметром до 0,5 мм, а іноді й тонші.
Процес волочіння прийнято характеризувати такими основними показниками:
б) коефіцієнт зменшення перерізу;
в) відносне обтиснення,
г) відносне подовження;
е) коефіцієнт знімання.
Кожен з цих показників у різних математичних виразах, наведених у табл., пов'язує поперечні перерізи деформируемого металу до і після процесу і цим до певної міри характеризує ступінь деформації в аналізованому процесі. обсягу при пластичних деформаціях, також зазначеними в табл. У практичних розрахунках часто застосовують показник 5 - «відносне обтиснення», що являють собою, як це зазначено в табл., відношення зменшення поперечного перерізу металу, що протягується, до початкового поперечного перерізу (до протяжки). Застосування цього показника при волочении, і навіть інших процесах обробки металів тиском, перенесене з теорії пружних деформацій, не можна вважати досить теоретично обгрунтованим