Суть процесса волочения. Основные способы волочения сплошных и полых изделий.

Волочение является распространенным процессом производства проволоки, прутков, профилей и труб. При волочении металлическим изделиям придают точные размеры, заданную геометрическую форму, чистую и гладкую поверхность. Подвергая заготовку волочению несколько раз, можно получить изделие тончайшего сечения. Волочением обрабатывают углеродистые и легированные стали, цветные металлы и их сплавы. Исходным материалом являются проволока (катанка), прутки и трубы, получаемые горячей прокаткой (сталь, цветные металлы и их сплавы), горячим прессованием (латуни, бронзы, алюминиевые сплавы), непрерывным литьем (алюминиевые сплавы) и методом порошковой металлургии (спеканием).

Сущность процесса волочения

Процесс деформации протягиваемого металла в круглом во­лочильном канале состоит в следующем.

У прутка А с начальным сечением F _н заостряется передний конец, который пропускают через очко волоки. К переднему концу прутка, выходящему из волоки, приложена сила волочения Р, под воздействием которой полоса протягивается через канал волоки В (рис. 1) с выходным сечением F _к.

Рисунок 1. Механическая схема процесса волочения круглого сплошного профиля

Стенки канала давят на протягиваемую полосу иобжимают ее у по всей контактной поверхности в каждой ее точке. Элементарные силы давления волоки на протягиваемый металл dN вызывают со стороны металла элементарные реактивные силы, одинаковые по величине с активными, но направленные в противоположные стороны. Вследствие движения металла в канале на контактной поверхности возникают элементарные силы трения dT, направленныепо касательным к поверхности канала в различных ее точках и действующие на металл в направлении, обратном его движению. Величина этих элементарных сил трения определяется по закону Кулона (точнее Кулона-Амонтона) dT = f_n dN, где f_n -коэффициент трения по нормальному давлению, не зависящий от давления. Этот закон, учитывая силы от механического взаимодействия трущейся пары, не принимает во вни­мание силы межатомного или межмолекулярного притяжения, возникающие на контактной поверхности. При волочении смазка металла и волочильного очка снижает силы трения и усилие волочения, а так же температуру в очаге деформации, предотвращает прилипание металла к волоке и улучшает качество поверхности изделия. Кроме того, смазка позволяет увеличить обжатие за проход и скорость волочения. Решающим фактором при выборе смазки являются их свойства, в частности, коэффициент динамической вязкости при соответствующих термических и механических условиях. В очаге деформации при волочении давления достигают 10³ - 10 МПа, температура – 200-300°С и при этих условиях смазки должны быть химически стабильными.

К основным способам волочения, кроме рассмотренного, относят волочение труб без оправки (рис. 2, б) для уменьшения наружного и внутреннего диаметров трубы и увеличения длины (толщина стенки трубы почти не изменяется); волочение труб на оправке (рис. 2, в) для уменьшения наружного и внутреннего диаметров и толщины стенки трубы; волочение в дисковых вращающихся волоках (рис. 2, г) для получения сложных профилей. В последнем случае вращение неподвижных дисков осуществляется усилием волочения благодаря силам трения.