книги / Теория волочения

из-за разработки канала предыдущей волоки. На основании из­ ложенного длину рабочей зоны конического канала определяют по формуле

где DHM— максимально возможный диаметр профиля, входя­

щего в канал по условиям максимально возможной разработки предыдущей волоки или задаваемой вы­ тяжки;

а— коэффициент, учитывающий несоосность. Этот коэф­ фициент, по практическим наблюдениям, равен 1,05— 1,3. Большие его значения относятся к тонким профи­ лям, меньшие — к толстым.

В соответствии со сказанным определяют длину рабочей зоны для каналов других форм.

Входная зона определяется следующими геометрическими па­ раметрами: углом наклона ее образующей авх и ее длиной /вх (рис. 112). Эта зона, помимо ранее указанного назначения, слу­ жит резервуаром, из которого смазка поступает непосредственно на контактную поверхность. Поэтому очевидно, что авх должен быть больше а. Чаще всего авх = (2ч-3) а. Длина входной зоны для лучшего обволакивания входящего профиля смазкой должна быть тем больше, чем гуще смазка и чем больше диаметр, а следо­ вательно, и длина рабочей зоны. Чаще всего длина входной зоны составляет (1—1,5) /р. Эти величины зависят также от конструк­ ции обойм волок и метода подвода смазки и частично приведены в соответствующей литературе (например [24, 72—77]).

Параметры выходной зоны определяются аналогичными ве­ личинами авых и /вых. Эта зона, помимо ранее указанного назна­ чения, служит для облегчения захвата заостренного конца полосы. Поэтому обычно ее делают с широким раствором: часто авых =

171

= (5-^-6) а. Только в некоторых условиях, например при волоче­ нии некруглых профилей малыми сериями и особенно профилей сложной формы, когда возникает необходимость трудоемких опе­ раций при изготовлении калибрующей зоны, волоки делают без калибрующей зоны, заостренные концы полосы удлиняют, несосность различными способами сводят к минимуму. В этих ус­ ловиях выходная зона ограничивается лишь обычными радиу­ сами закругления у выхода из канала. Такой же конструкции выходную зону обычно выполняют на волоках, предназначенных для волочения труб.

Выходная зона в некоторой мере увеличивает прочность калиб­ рующей зоны на срез. Однако расчеты, проведенные в работе [24], показали, что длина калибрующей зоны, определенная по ее стой­ кости на износ, значительно больше необходимой для обеспечения ее прочности на срез. Поэтому длину выходной зоны определяют, исходя из общей стойкости волоки против разрушения от раскли­ нивающих сил.

Наружные размеры волоки. Высота (или длина) волоки опре­ деляется суммой длин всех ее зон. При установлении прочих размеров учитывают необходимость достаточного сопротивления расклинивающим силам и обеспечения требуемой жесткости, что в значительной мере зависит от материала и конструкции волоки. Расклинивающие силы целесообразно рассчитывать по макси­ мальным радиальным напряжениям в начале и конце деформа­ ционной зоны. В волоках для волочения (а не вдавливания) расчетное напряжение по условию пластичности (И-9) можно счи­ тать равным

зону.

При монолитной стальной волоке ее наружный диаметр определяют, используя известную задачу Ляме, задаваясь допу­ стимыми деформациями волоки и, следовательно, допустимыми растягивающими напряжениями [78]. Таким путем получают

ДD — допустимое упругое изменение диаметра канала волоки.

172

Волоки из твердых сплавов и алмазов всегда заделывают

встальные или латунные обоймы, размеры которых определяются

впредположении, что ими полностью воспринимаются раскли­ нивающие силы.

Б. Оправки [78]

Ц и л и н д р и ч е с к а я з а к р е п л е н н а я

Диаметр оправки определяется требуемым внутренним диа­ метром трубы после волочения с учетом ее упругого последействия. Как видно из схемы рис. 113, длина закрепленной оправки должна обеспечивать хорошее вовлечение смазки — участок /2, обжатие стенки трубы /3, ее калибровку — /4, калибровку внутреннего контура трубы во избежание его уменьшения вследствие внекон-

Рис. 113. Схема к определению длины закрепленной оправки

тактной деформации— (/54-/6), а также регулировку положения оправки в деформационной зоне 1г. Таким образом,

Значения составляющих формулы (VI-28):

li= гi = (0,05-0,2) DBOJit

173

П о д в и ж н а я

Диаметр подвижной оправки определяют так же, как указано для закрепленной оправки. Длина ее зависит от максимальной длины протянутой трубы с припуском на захватку при волочении и при ее извлечении после волочения.

Ц и л и н д р о - к о н и ч е с к а я

Эта оправка состоит из трех основных элементов: начального (заднего) цилиндра, конечного (переднего) цилиндра и усеченного конуса между ними (см. рис. 51). Диаметр заднего цилиндра й0Пн

в трубу. Это уменьшение должно быть возможно малым. Длина этого цилиндра определяется его дополнительным действием — направляющей для заготовки. Практикой установлено, что эта длина составляет 0,4—0,7 от внутреннего диаметра входящей

возникающую на поверхности этого цилиндра. Однако ввиду труд­ ностей, возникающих при количественном определении других величин, входящих в эту формулу (нормальных давлений и коэф­ фициентов трения), расчеты по этой формуле для практики не­ приемлемы.

В связи с этим в ряде работ, например [27—33], предложены упрощенные методы определения этой величины.

Наиболее прост и в то же время достаточно точен расчет, ос­ нованный на том, что при крайнем заднем положении оправки (см. рис. 52, в) ее передний конец должен совместиться с концом калибрующей зоны. Это предположение основано на том, что на той части переднего цилиндра, которая выходит за пределы конца калибрующей зоны, ввиду упругого последействия трубы после ее выхода из этой зоны практически не возникает сил трения, за­ тягивающих оправку. К тому же если бы такие силы и появились, то они вызвали бы передвижение оправки за крайнее переднее положение и отход стенки трубы от переднего цилиндра, а следо-

174

вательно, и исчезновение сил трения на его поверхности (см. рис. 52, а).

При таком предположении и, если не принимать во внимание утолщение стенки на участке осаживания, максимум рассматри­ ваемой длины определится выражением

где /кал — длина калибрующей зоны волоки.

Очевидно, что минимальная длина переднего цилиндра должна быть такой, чтобы он не выходил за пределы начала калибрующей

Уточняют эту длину на основе эксперимента одновременно с под­ бором оптимальной длины калибрующей зоны.

Элементы расчета инструмента для волочения в режиме гидро­ динамического трения приведены в работе [80].

18. К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ДИАМЕТРА

ТЯГОВО-ПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА

В большинстве процессов однократного и многократного воло­ чения с приемом проволоки на барабаны или катушки приемные устройства служат одновременно и тяговыми. Основной параметр приемных устройств — их диаметр Dnp. Этот параметр опреде­ ляется рядом технических ■и экономических условий (емкость устройства, удобство его транспортировки, число оборотов при­ вода и др.), относящихся к области машиностроения, а также важ­ ным технологическим условием, исключающим разрушение проволоки при ее наматывании. При этом условии удлинение периферийного слоя проволоки при ее изгибе не должно превы­ шать допустимого. Величина этого удлинения определяется из схемы изгиба, приведенной на рис. 114, а. Очевидно, что удлине­ ние периферийного слоя 6пер равно

Но это удлинение должно быть меньше равномерного удлинения проволоки при ее растяжении в состоянии наматывания (А,рав), отсюда определяется минимальная величина диаметра приемника

Приведенное выражение не учитывает напряжения волочения, но так как это напряжение всегда заметно ниже сопротивления деформации (см. гл. VII и X) и, следовательно, до попадания на

175

приемное устройство протягиваемая полоса не удлиняется, то для инженерных расчетов в этом нет необходимости.

Многодетная практика волочения проволоки с приемом на барабаны или катушки показала, что при таком ограничении диаметра приемника ни на нем, ни на проволоке не возникает смя­ тия. К тому же из технико-экономических соображений диаметр приемника делают всегда заметно больше того, который обуслов­

лен указанным технологиче­ ским ограничением.

При волочении труб с прие­ мом на барабан (волочение без оправки или на самоустанавливающейся оправке) величина Dnp определяется главным образом из следующих соображений и расчетов. При наматывании на приемное устройство в продоль­ ных осевых сечениях наматы­ ваемой части трубы появляются

б

Рис. 114. Схема к определению диаметра приемного устройства при волочении:

а — проволоки; б — трубы

изгибающие напряжения под действием сил dN y возникающих между приемником и трубой (рис. 114,6).

Под действием этих сил труба деформируется так, что ее попе­ речное сечение из круглого кольцевого становится овальным. При этом если изгибающие напряжения превысят предел теку­ чести металла трубы в его состоянии при наматывании, то сечение трубы из круглого необратимо превратится в овальное. Очевидно, что эти напряжения находятся в зависимости от размеров трубы (dcр и t)f от диаметра приемника и силы, растягивающей трубу в осевом направлении, т. е. в рассматриваемом процессе, от силы волочения Рв.

Из уравнения равновесия элементарного объема гибкого тела, намотанного на цилиндрическую поверхность [см. уравнение

176

перечном сечении по мере наматывания, наиболее нагруженным является участок трубы в начале ее соприкосновения с прием­ ником. Поэтому в дальнейшем весь расчет ведут исходя из макси­ мальной силы натяжения, т. е. силы волочения Рв. Отсюда реак­ ция приемника на начальном участке будет

На этом участке изгибающий момент в осевом сечении аау оче­

В гл. X показано, что сила волочения при коэффициенте за­ паса 1,4 не может превышать 71,5% от силы разрыва протягивае­

й укладки трубы слоями диаметр приемника растет; поэтому фор­ мула (VI-41) определяет минимальный диаметр приемника. Соот­ ношение (VI-41) следует применять для отделочных переходов.

Для промежуточных переходов, где небольшая необратимая овализация допустима, можно в формуле (VI-41) заменить сг0,2 на <7Вк-

При этом

в ряде других работ, например [81—84].

Уменьшение и даже полное исключение овализации может быь достигнуто путем установки перед приемным устройством дисковой волоки с овальным регулируемым профилем, создающим предварительную овализацию трубы в направлении, противопо­ ложном овализации при намотке на приемник [85].

Диаметры промежуточных тяговых устройств при многократ­ ном волочении определяют, исходя из ряда дополнительных ус­ ловий, изложенных в гл. XI.

ЛИТЕРАТУРА

1.М и н и н П. И. Исследование волочения прутков и проволоки. Машгиз, 1948.

2.Г у б к и н С. И. Теория обработки металлов давлением. Металл ургиздат, 1947.

6.Б а с с А. А. Волочение прутков и проволоки из цветных металлов. Металлургиздат, 1937.

17.M a h r e n h o l t z О. Archiv fur das Eisenhuttenwesen, 1966, № 11, S. 847.

18.З в е р е в В. В. Металлург, 1934, № 1, с. 86.

178

23. Е р м а н о к М. 3. Изв. вузов. Цветная металлургия, 1959, № б, с. 166.

24.Г о х б е р г Я- А. К расчету формы заготовок волок для стальной проволоки, Труды ВНИИМЕТМАШа, 1965, сб. № 15, с. 61.

25.Ч е р т а в с к и х А. К. Трение и смазка при обработке металлов давлением. Металлургиздат, 1949.

26.К о к р о ф т М. Г. Смазка в процессах обработки металлов давлением. Перев. с англ, под ред. М. 3. Ерманка. Изд-во «Металлургия», 1970.

29.Литературный обзор по вопросам применения противонатяжения при воло­ чении. Бюллетень Гипрометиза, 1949, № 3.

p. 96.

39.L о г a n t. Tooling, 1966, v. 20, № 12, p. 51.

p.363.

42.В а т p у ш и н Л . С. Цветные металлы, 1967, № 6, с. 75.

48.Materials Engineering, 1967, v. 65, № 5, p. 21.

49.Ж и л к и н В. 3., Г о г о л ь И. С. В сб. «Литейное производство, металло­ ведение и обработка металлов давлением», вып. 4. Красноярск, 1970, с. 125.

54.В о л ь д м а н Г. Е. и др. Применение ультразвука при обработке цветных металлов. Цветметинформация, 1970.

55.П е р л и н И. Л. В сб. трудов ВНИТО черной металлургии, Металлург­ издат, 1955, № 6.

56.Ш а п о ш н и к о в А. А. Механические испытания металлов. Машгиз, 1951.

57.П е р л и н И. Л. Проблемы рационализации русских меднопроволочных заводов. Доклад на втором совещании по цветным металлам. Труды совеща­