книги / Теория волочения

пература может изменяться по длине пластической зоны в резуль­ тате работы, затрачиваемой на волочение, а также применяемого охлаждения или нагрева. Это следует учитывать при выборе смазки, исключая также возможность ее воспламенения.

Адсорбированный слой и адгезия образуются во времени, по­ этому часто перед волочением заготовку погружают на некоторое время в жидкую смазку, а иногда после погружения сушат для образования прочной смазочной пленки. При наложении смазки только протягиванием металла через смазочную массу необходимое время для образования адсорбированного слоя и адгезии при­ ходится обеспечивать, подбирая длину пути заготовки, на котором она соприкасается со смазкой, соответствующую скорости движе­ ния заготовки.

При выборе смазки необходимо устанавливать и оценивать ее смазочный эффект. Непосредственное установление этого эффекта весьма трудоемко, поэтому приходится пользоваться следующими косвенными показателями: возникающим напряжением волочения, степенью неравномерности и средней толщиной оставшегося сма­ зочного слоя и стойкостью волочильного канала.

Множество различных требований и условий, которым должна удовлетворять смазка, привело к тому, что в волочильном произ­ водстве применяют смазки самых разнообразных составов во всех состояниях, начиная от жидких эмульсий и кончая твердыми веществами — металлами. В соответствии с этим смазки по их видам (состояниям) можно разделить на следующие пять групп: твердые, порошковые (сухие), густые, полужидкие и жидкие.

К твердым смазкам относятся известковые, фосфатные и окса­ латные покрытия после их затвердевания, окисные пленки не­ которых металлов (например, титана и его сплавов), высушенные масляные пленки, металлические покрытия (свинец, медь). Такие смазки обладают высокой прочностью и применяются при воло­ чении профилей толстых и средних размеров из высокопрочных металлов и сплавов. К этой же группе можно отнести твердые пленки, образующиеся из графитных эмульсий (аквадак), приме­ няющиеся при высокотемпературном волочении.

Типичный представитель порошковой группы — мыльный по­ рошок, применяющийся главным образом при волочении стальной проволоки толстых и средних размеров.

В настоящее время мыльный порошок используют и при воло­ чении проволоки из таких металлов, как никель и сплавы на его основе, а также медноникелевые сплавы [26].

Густыми смазками считаются соли жирных кислот и твердые жиры, а также минеральные масла (в том числе мазут), раститель­ ные и животные с загущающими наполнителями (мел) и иногда с добавками поверхностно активных веществ, содержащих хлор, фосфор, серу. Такие смазки чаще всего применяют при волочении прутков, некруглых профилей и труб. К этой же группе можно

101

отнести парафин и пчелиный воск, который чаще всего используют при волочении платины, золота, серебра, а также проволок тон­ чайших размеров из ряда нежелезных металлов, особенно при многопроходном волочении, так как одного нанесения достаточно для 6—8 переходов.

Полужидкими считаются смазки из перечисленных выше масел, но без загустителей. Их применяют главным образом при воло­ чении проволоки, профилей и труб средних, тонких и тончайших размеров.

К жидким относят смазки и различные эмульсии, главным об­ разом водно-мыльные. Такие эмульсии используют при многократ­ ном волочении проволоки для смазки и как охлаждающую среду.

Приведенные сведения создают общие представления о смаз­ ках, позволяют правильно выбрать необходимый вид смазки и примерный ее состав. Более подробно с теорией и практикой при­ менения смазок при волочении, а также с механизмом и законо­ мерностями контактного трения при обработке давлением можно

5.У и с т р е й ч Д. Г. Труды Международной конференции по смазке и износу машин. Машгиз, 1962.

17.К о л м о г о р о в В. Л. и др. Волочение в режиме жидкостного трения, Изд-во «Металлургия», 1967.

18.П е р л и н И. Л. и др. Изв. вузов. Цветная металлургия, 1963, № 5, с. 130.

19.Производство металлоизделий промышленного назначения. Труды НИИМЕТИЗа. Изд-во «Металлургия», 1968.

102

Глава VI

ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ УСЛОВИЙ НА ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА

и ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Напряжение волочения (/(R), т. е. напряжение растяжения, которое возникает в протягиваемом изделии после выхода

величины сопротивления пластической деформации («STJ , т- е.

линейного напряжения текучести протягиваемого металла при его выходе из деформационной зоны. В противном случае пласти­ ческая деформация будет происходить и после выхода металла из волоки, что, конечно, недопустимо. Таким образом, всегда должно соблюдаться условие

Сила волочения представляет основной фактор, определяющий ход процесса волочения и при прочих равных условиях макси­ мально возможную степень деформации за переход. В свою оче­ редь сила волочения является функцией ряда технологических параметров, изменение которых в некоторых случаях существенно влияет на силу волочения. Отсюда возникает необходимость установления связи между технологическими условиями процесса и силой, а также напряжением волочения.

Эти связи устанавливают экспериментально с привлечением теории пластических деформаций. Для наиболее часто встреча­ ющихся и хорошо изученных условий течения процесса экспери­ менты дают достаточно точные для практических целей результаты. Многочисленные опыты, проведенные отечественными и зару­ бежными исследователями, показывают, что основные факторы, влияющие на силу волочения, следующие:

1.Прочностные свойства протягиваемого металла.

2.Степень деформации за переход.

3.Форма продольного профиля канала.

4.Свойства и качество поверхностей скольжения, свойства

смазки и способ ее ввода в деформационную зону.

5.Формы начального и конечного поперечных сечений;

6.Противонатяжение.

7.Скорость волочения.

8.Толщина (диаметр) протягиваемой полосы.

104

2.ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ПРОТЯГИВАЕМОГО МЕТАЛЛА

Из рассмотрения напряженного состояния деформационной зоны при волочении сплошного круглого профиля (см. гл. II) следует, что между силой волочения и прочностными характери­ стиками протягиваемого металла имеется непосредственная связь. Характер ее выявляется при экспериментах по определению сил и напряжений волочения для металлов и сплавов с разными прочностными характеристиками. При анализе результатов опыта следует иметь в виду, что:

прочностные характеристики изменяются в процессе волочения; при волочении разных металлов почти невозможно создать

условия, обеспечивающие равенство коэффициентов трения.

В табл. 2 приведены результаты опытов по определению сил волочения проволоки из нескольких сплавов разной прочности. Опыты проводили для двух размеров и двух обжатий, соблюдая, насколько это возможно, равенство прочих условий процесса.

Как видно из табл. 2, при обжатии 20% для всех рассмотрен­

105

а при обжатии 32%

Кь = (0,65 - 0,73) а Вс,

т. е. сила и напряжение волочения изменяются почти прямо пропорционально изменению средних значений условного предела

[1]ности до волочения, а не к средним зна­ чениям этой величины в деформационной

зоне. Полученную им линейную зависимость можно объяснить отчасти тем, что испытаниям были подвергнуты образцы отож­ женные, у которых средние значения предела прочности при малых деформациях примерно пропорциональны начальным зна­ чениям.

Таким образом, можно считать, что между силой волочения и прочностной характеристикой (<тв) существует практически линейная зависимость.

3.СТЕПЕНЬ ДЕФОРМАЦИИ

При изучении влияния степени деформации на силу и напря­ жение волочения необходимо иметь в виду следующее:

1.Степень деформации влияет на прочностные характеристики, поэтому, изучая влияние степени деформации на силу и напря­ жение волочения, следует учитывать изменение ав.

2.Рост степени деформации влечет за собой повышение ско­ рости деформации, что в общем случае увеличивает сопротивле­ ние деформации. Однако, как показано далее, в пределах практи­ чески применяемых при волочении степеней деформации их

влияние на скоростной коэффициент сопротивления деформации настолько незначительно, что в практических расчетах им можно пренебречь.

106

3.Степень деформации влияет на величину прироста новой поверхности, а при сохранении профиля волоки — на длину деформационной зоны. От этого зависят скорости взаимного перемещения протягиваемого металла относительно контактной поверхности волоки и условия смазки, а следовательно, и коэф­ фициент внешнего трения.

4.В гл. I показано, что степень деформации определяется одним из следующих трех показателей:

Степень деформации можно изменить, меняя только величину начального сечения, только величину конечного сечения либо то и другое одновременно. Элементарный анализ указывает на невозможность произвольного выбора показателей степени де­ формации. Действительно, при изменении только начального

сечения нельзя использовать показатель —Ц;—- , так как в этом

к постоянной величине, а к переменной. При изменении только конечного сечения нельзя по той же причине использовать пока-

ляют главную максимальную деформацию только центрального элементарного слоя. Главные максимальные деформации осталь­ ных слоев во всех случаях превышают величину, определяемую рассматриваемым показателем, который поэтому можно считать минимальным по отношению к показателям степени деформации периферийных слоев.

Влияние степени деформации н§. силу и напряжение волоче­ ния изучали многие исследователи. Далее’ приведены основные обобщенные результаты этих исследований. На рис. 74 показаны зависимости сил волочения круглых профилей от степени дефор­ мации, которые показывают рост сил с повышением степени де­ формации. На характер роста сил заметно влияет способ изме­ нения степени деформации (т. е. остается постоянным начальное

107

или конечное сечение) и выбранный показатель степени деформа­ ции. На рис. 75 показаны зависимости напряжений волочения от степени деформации. Здесь также во всех случаях наблюдается

Рис. 74. Зависимость сил волочения круглых прутков и проволоки от обжатия и степени деформации:

а — график зависимости силы волочения стального прутка с начальным диаметром 25 мм от обжатия и рабочего угла волоки а при длине калибрующей части канала 5 мм (постоянным является начальный диаметр) [1 ]; б — график зависимости силы волочения никеле* вой и мельхиоровой проволоки диаметром 1 мм от обжатия (постоянным является конеч­ ный диаметр); в — график зависимости силы волочения мягкой медной проволоки диа­ метром 6,5; 6,0 и 5,5 мм на диаметр 5 мм от обжатия и угла конуса волоки (постоянным

является конечный диаметр) [37]; г — график зависимости силы волочения мягкой мед-

F..

повышение напряжений с ростом деформации и зависимость интен­ сивности роста напряжения от способа осуществления деформа­ ции и от выбранных ее показателей.

108

Приведенные материалы не могут создать исчерпывающего представления о характере влияния степени деформации на силу и напряжение волочения прежде всего потому, что при поста­ новке опытов и при расчетах исследователи не исключали влия­ ния упрочнения деформируемого металла. Поэтому силы и на-

Рнс. 75. Связь между напряжениями и деформациями, выраженными разными показа­ телями:

а — график зависимости напряжения волочения проволоки из латуни (63% Си) от обжа­ тия, постоянным является начальный диаметр [5]; б — график зависимости напряжения

FH

фик зависимости напряжения волочения медной проволоки диаметром 6,5; 6,0 и 5,5 мм на диаметр 5 мм от обжатия [3 ]; г — график зависимости напряжения волочения медной

пряжения увеличивались не только из-за роста деформации, но

пряжение волочения, использовали нормаль на силы волочения одного из меднопроволочных цехов, применявшуюся для кон­ троля качества волок. Эти силы были определены многократными замерами при волочении максимально упрочненной (удлинение 1—1,5%) медной проволоки.

109

При этом влияние упрочнения практически полностью исклю­ чается. Эта нормаль приведена в табл. 3.

В табл. 4 приведены зависимости сил волочения от степени деформации медной мягкой проволоки по А. И. Бассу [6]. Для уточнения этих зависимостей замеренные силы волочения уменьшены пропорционально увели­

не приводили бы к увеличению напряжений трения с ростом деформации. Рис. 77, а показывает, что рост напряжения волоче-

Т а б л и ц а 4

Силы и напряжения при волочении мягкой медной проволоки с диаметра 6,5 и 5,5 м на 5 мм

110