Что такое волочение и особенности технологического процесса

Процесс волочения является формой обработки металла под давлением, при котором заготовка с круглым или фасонным сечением протягивается сквозь отверстия с сечением меньшим, чем размер протягиваемой заготовки.

В итоге прокатка изменяет свое сечение в меньшую сторону, а длина, напротив, увеличивается. Технология активно используется во время изготовления металлической проволоки, труб и иного металлопрофиля. Работа осуществляется на волочильных станках.

Виды

Исходя из типа операции, можно выделить следующие технологии:

• Сухая – производится сквозь емкость с мыльным порошком.
• Мокрая – с использованием мыльной эмульсии.

Чистота обработки также влияет на вид:

• Черновая или подготовительная;
• Чистовая – финальная стадия, требуемая для создания необходимой формы, размера.

Кратность перехода определяет:

• Однократный;
• Многократный – предполагается несколько заходов через станок одной детали.

Исходя из параллельности выполнения работы:

• Однониточные;
• Многониточные – участвует сразу несколько деталей.

Подвижность волок:

• Неподвижная;
• Вращающаяся.

Нагрев также влияет на технологию обработки:

• Холодная;
• Горячая.

Способы

Различают следующие варианты обработки:

• Барабанное – проволока, трубы, профили формируются на оборудовании барабанного типа.
• Беззавивочное – предполагает проталкивание детали передним концом вперед. Захватка заранее не изготавливается.
• Безоправочное – внутренние поверхности заготовки не обладают контактом с технологическим инструментом. Зачастую осуществляется в 2 волоки.
• Бухтовое – обработка труб из заготовок, собранных в бухты или же после волочения протянутые трубы сматываются в бухты. Способ предполагает работу как с оправочным, так и безоправочным волочением.
• Гидродинамическое – используются комбинированные волочильные устройства. Достаточно сложный технологический процесс наложил определенные ограничения на использование в широкой промышленности. Используется лишь в исключительных ситуациях.
• Длиннооправочное – пропускание заготовки сквозь волоки, имеющие длинные подвижне недеформируемые оправки, которые впоследствии извлекается.
• Мокрое – предполагает погружение волок в жидкие смазки.
• На деформируемых оправках – протягивание деталей сквозь оборудование с длинными подвижными оправками, которые деформируются формируемой деталью.
• За закрепленных оправках – относится к числу наиболее используемых способов.
• На самоустанавливающихся оправках – обрабатываются внутренние поверхности заготовок незакрепленными самоустанавливающимися оправками, которые удерживаются путем уравновешивания прикладываемых усилий.
• Волочение проволоки – одна из самых древних технологий обрабатывания металлов с помощью давления. Для смазки применяется жидкая смазка или эмульсия.
• Профилировочное – протягивание трубы, имеющей некруглую (фасонную) форму.
• Стержневое – вводится стержень в трубные заготовки для последующего ее протягивания совместно с ним. После прохождения волок стержень извлекается.
• Ультразвуковое – наложение деталь ультразвукового излучение. Способствует снижению сопротивления деформации и коэффициента трения.
• Электропластическое – протягивание труднодеформируемого сплава.

Технология волочения проволоки

Операция волочение, в сравнении с прокатом, способна обеспечить в несколько раз большую чистоту поверхности. Помимо этого заготовки обретают лучшие механические характеристики, что свидетельствует об укреплении конечного изделия.

Необходимо отметить, что современное технологическое оборудование способно гарантировать высокую производительность. В  настоящее время волоки способны функционировать на высокой скорости без возникающих нарушений. При этом результат может достигать 60 м/с, с учетом высокой степени обжатия изначальных заготовок.

Основные этапы

Процесс предполагает проведение нескольких стадий:

• Травление исходников. Применяется сернокислый раствор, нагреваемый до 50°С. Требуется для увеличения срока эксплуатации матриц путем удаления окалин.
• Отжиг. Выполняется для повышения пластичности и формирования мелкозернистости.
• Удаление остатков сернокислого раствора путем промывки и нейтрализации.
• Заострение концов с помощью молота.
• Проведение процедуры протягивания.
• Отжиг.

После основной технологии обработки проволока может быть подвергнута дополнительным – рез, оправка, торцевание и т.д. Представленное видео, поможет наглядно понять технологию и сущность операции.

Особенности процедуры

Рассматриваемая технология, как считают специалисты, имеет единственный значительный недостаток – незначительная деформация проволоки. Объясняется это тем, что уровень деформационных усилий ограничен степенью прочности детали, к которой приложены определенные станком усилия.

Исходный материал для волочения – непрерывные отлитые, спрессованные, скатанные заготовки из цветного или черного металла, а также углеродистые и легированные стали. Высокий уровень качества можно достичь в случае с исходным сырьем с определенной микроструктурой.

Раньше стальная проволока обрабатывалась патентированием – нагревом, при температуре которого происходила аустенизация и экспозиции в соляных или свинцовых расплавах. Выдержка производилась примерно при 500°С.

4

Какое оборудование применяется

При волочении медной и стальной проволоки используется оборудование именуемое станом, в котором основным элементом является так называемый «глазок» или волока. Ее сечение всегда меньше, чем размеры поперечного сечения пропускаемых сквозь нее заготовок.

В современных условиях в промышленности используется оборудование 2 видов, отличающихся тянущими механизмами:

• Станок, в котором готовое изделие сматываются в барабан. Этим создаются тяговые усилия.
• Станок, предполагающий движение готового изделия прямолинейно.

Оборудование 2 типа чаще всего используется при волочении трубных изделий, не требующих сворачивания в бухту. В основном проволока и трубы малого сечения производятся на станках с барабанными механизмами. Они, исходя из своей конструкции, бывают:

• Однократный;
• Многократный – предполагающий скольжение или без такового, а также с использованием принципа противонатяжения заготовки.

Самая простая конструкция у однократного оборудования. Технологический процесс предполагает протягивание проволоки в 1 проход. При работе на многократном станке катанка может пройти два или три прохода.

Любой волочильный станок имеет главный рабочий орган – фильеру, которая создается из твердого металлокерамического сплава. Подобные металлы отличаются повышенной твердостью, высокой стойкостью к истиранию и низкой вязкостью. В некоторых ситуациях фильеры могут изготавливаться из технических алмазов, что дает определенные преимущества при обработке сложных металлов.

Фильеры размещены в прочных и вязких стальных обоймах – волочильной доске. Пластичная обойма не способна оказать существенное давление на фильеру, но в то же время значительно понижает растягивающие напряжения, возникающие при работе.

Современные предприятия зачастую применяют сборные волоки, позволяющие с большей эффективностью проводить процессы. Помимо этого уменьшается расход электроэнергии, а КПД повышается до 30%.

Как подготавливаются металлические заготовки

Добиться качественного изделия, работая на волочильном оборудовании, можно только если предварительно необходимым образом подготовить заготовку. Она предполагает удаление окалины. Для этого применяются следующие способы обработки:

• Механическая;
• Химическая;
• Электрохимическая.

Наиболее дешевым и простым методом является механическая очистка. Она в основном используется для очистки заготовки из углеродистой стали. Во время обработки катанка изгибается в различные стороны. При этом по поверхности работают механические щетки.

Технология химической очистки более сложная и трудоемкая. Для этого может применяться соляная или серная кислота. При этом волочильщик должен обладать соответствующей квалификацией для выполнения подобной работы. Однако этот метод незаменим, если требуется волочить проволоку, сделанную из нержавеющей или высоколегированной стали. После влияния химических растворов поверхности заготовок тщательно промывают.

Суть электрохимического метода заключается в травлении в электролитическом растворе. Исходя из особенности материала и условий он может быть анодным и катодным.