Условие «безобрывности» процесса волочения. Коэффициент запаса

Особенно важно избегать обрывов при скоростном волочении, поскольку чем выше скорость волочения, тем сильнее сказываются обрывы на потере производительности и тем больше потери металла.

Вероятность и частота обрывов зависят прежде всего от маршрута волочения, т. е. от величины деформации в каждом проходе, поскольку величина напряжения волочения, пропорциональна степени деформации. Напряжение волочения в каждом проходе не должно превышать определенной доли предела прочности металла. На практике используют понятие коэффициента запаса прочности (отношение предела прочности к напряжению волочения) и в зависимости от диаметра проволоки рекомендуют подбирать величину обжатий за проход так, чтобы коэффициент запаса прочности составлял 1, 5-2, 5. Решающее влияние на предел прочности и величину сопротивления разрыву оказывают поверхностные дефекты, неметаллические включения, мартенситные участки, макро- и микротрещины и другие дефекты структуры металла. Они ослабляют " живое" сечение проволоки и являются источниками концентрации напряжения. Чем тоньше проволока, тем опаснее неметаллические включения и другие пороки в строении металла. Сопротивление разрыву в значительной степени зависит также от величины и распространения остаточных напряжений, возникающих в результате неравномерной деформации и неравномерного нагрева по сечению проволоки.
Теоретические расчеты и опытные данные показывают, что при плохой смазке и недостаточном охлаждении остаточные напряжения в поверхностных слоях проволоки получаются настолько большими, что сами могут вызвать разрушение металла.
К постоянно действующим факторам, определяющим сопротивление разрыву, относятся:

§ механические свойства металла и их изменение в ходе волочения;

§ величина и распределение остаточных напряжений;

§ размер проволоки;

§ температурно-скоростные условия деформации.

Случайные факторы включают:

§ царапины от абразивных частичек;

§ случайно попавших в очко, мартенситные участки;

§ местное выкрошивание канала волоки.

Надлежащий контроль за качеством металла, правильно выбранные режимы термической обработки, травления и волочения, высококачественная отделка внутреннего канала волок и применение хорошей смазки могут свести обрывы к минимуму. Основное внимание должно быть обращено на однородность структуры металла, чистоту его по неметаллическим включениям и режим волочения. Изменением в благоприятную сторону постоянных факторов можно обеспечить устойчивое значение коэффициента запаса в течение длительного времени и уменьшить обрывы по случайным факторам.
Напряжение волочения зависит от:

o сопротивления металла деформации и его изменения в результате наклепа;

o степени деформации;

o коэффициента трения;

o величины противонатяжения;

o формы канала волоки.

Таким образом, коэффициент запаса зависит от многих факторов и его величина в процессе волочения сильно колеблется. Увеличением коэффициента запаса можно уменьшить обрывы проволоки как по постоянным, так и по случайным факторам. Однако расчеты показывают, что с уменьшением средней вытяжки количество протяжек возрастает быстрее, чем значение коэффициента запаса, и дробление маршрута волочения может не дать ожидаемого эффекта в уменьшении обрыва проволоки.

Практика волочильного производства показывает, что:

o обрывность проволоки в процессе волочения в основном обусловлена дефектами структуры металла, наличием больших остаточных напряжений и неправильным режимом волочения;

o повышение коэффициента запаса за счет большого дробления вытяжек нецелесообразно;

o обрывность может быть значительно уменьшена при тщательной подготовке поверхности, использования рациональной смазки, а также волок из материалов высокой твердости с хорошо обработанным каналом волочения;

o на машинах мокрого волочения со скольжением в целях уменьшения обрывности желательно работать с повышенными углами обхвата.

Для обеспечения нормальных условий процесса волочения необходимо, чтобы б₁ было меньше б_в.1 - истинного предела текучести металла после волочения.
Если напряжение волочения б₁ превысит временное сопротивление металла после выхода его из волоки б_в.1, процесс волочения окажется невозможным, так как произойдет обрыв протягиваемого металла. Поэтому для обеспечения надежности процесса волочения необходимо создать некоторый запас прочности.