/
Text
Л. А. Красильников,
А. Г. Лысенко
ВОЛОЧИЛЬЩИК
ПРОВОЛОКИ
Издание 3-е,
исправленное и дополненное
Одобрено Ученым советом
Государственного комитета СССР по профессионально-
техническому образованию в качестве учебного пособия
для средних профессионально-технических училищ
&
МОСКВА
«МЕТАЛЛУРГИЯ»
1987
УДК 621.778.-426(075)
Рецензент канд. техн, наук В. П. Иванов
УДК 621.778.-426(075)
Волочильщик проволоки. Красильников Л. А., Лысенко А. Г.
Учеб, пособие для СПТУ. — 3-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия,
1987. 320 с.
В третьем издании (второе было выпущена в 1'977 г.) приведены
основные сведения по выплавке стали, прокатке катанки, производству
стальной проволоки и калиброванной стали в виде прутков. Рассмотре-
ны способы подготовки поверхности металла к волочению, технологии
волочения, термической обработки, покрытия и отделки проволоки и
прутков. Кратко описана оборудование, применяемое при выплавке и
прокатке стали, для изготовления проволоки и прутков.
Книга предназначена в качестве учебного пособия для учащихся
средних профессионально-технических училищ. Может быть полезна ра-
бочим-волочильщикам и термистам. Йл. 123. Табл. 22. Библногр. спи-
сок: 14 назв.
2704030000—228
040(01)—87
80—87
© Издательство «Металлургия», 1987
Оглавление
Предисловие................................................
Введение ..................................................
Глава I. Получение заготовки для проволоки
1. Способы выплавки стали..................................
2. Слиток . ........................................
3. Непрерывная разливка....................................
4. Калибровка.............................................
5. Проволочные станы.......................................
6. Сорбитизация...........................................
7. Вспомогательное оборудование стана......................
8. Контроль качества прокатных изделий....................
9. Виды брака катанки и подката...........................
Глава II. Изменение структуры и свойств металлов и сплавов
при волочении .............................................
1. Металлы и сплавы, используемые для волочения . . . .
2. Строение металлов и сплавов............................
3. Изменение свойств при волочении .......................
4. Изменение структуры металла при волочении...............
5. Деформации и напряжения при волочении металлов
Глава III. Технологические схемы производства проволоки и
калиброванного металла ....................................
1. Классификация проволоки и калиброванного металла
2. Технологические схемы производства проволоки и калиброван-
ной стали...................................................
3. Перспективные технологические вопросы изготовления прово-
ЛОКИ...........................................................
Глава IV. Подготовка поверхности металла к волочению
1. Строение и количество окалины................................
2. Способы удаления окалины......................................
3. Дополнительные операции по подготовке металла к волочению
4. Утилизация отработанных травильных растворов ;
Глава V. Основы волочения проволоки и прутков . . . .
1. Общие понятия...............................................
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12. . ______________ ______________________
Г л^а в а VI. Волочильное оборудование
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Определение размера исходной заготовки для волочения
Единичные и суммарные обжатия...........................
Расчет переходов при волочении . ......................
Температура волочения ..................................
Скорость волочения......................................
Однократное и многократное волочение ......
Волочение с противонатяжением...........................
Особенности волочения фасонной проволоки .
Волочение биметаллической проволоки н проволоки с метал-
лопокрытиями ............................................
Производство порошковой проволоки........................
Другие способы волочения.................................
Классификация волочильного оборудования..................
Машины однократного волочения............................
Машины многократного волочения без скольжения
Машины многократного волочения со скольжением
Волочильные машины для калибровки прутков . . . .
Узлы и детали волочильных машин..........................
Вспомогательное оборудование и приспособления для волочения
5
7
13
13
17
18
19
21
22
24
24
26
32
32
34
37
45
47
49
49
53
61
64
64
67
75
79
81
81
86
91
97
106
108
109
112
112
115
117
120
126
126
130
133
145
148
159
172
Глава VII. Обслуживание и ремонт волочильного оборудова-
ния .........................................................183
1. Обслуживание волочильного оборудования....................183
2. Ремонт волочильного оборудования..........................188
Глава VIII. Волочильный инструмент (волоки) .... 196
1. Общие сведения............................................196
2. Твердосплавные волоки.....................................197
3. Сборные волоки............................................203
4. Волоки из алмазов....................................... 204
5. Стальные волоки...........................................207
6. Составные волоки . . 208
7. Роликовые волоки...................................... . 208
8. Оборудование для обработки волок..........................210
9. Контроль качества волок...................................213
Глава IX. Смазка при волочении...............................215
1. Назначение смазки и требования к ней......................215
2. Составы смазок для волочения..............................216
Глава X. Термическая обработка проволоки и прутков 220
1. Назначение и виды термической обработки.................• 220
2. Отжиг.....................................................223
3. Патентирование............................................227
4. Нормализация..............................................232
5. Закалка н отпуск..........................................232
6. Термическая обработка легированной стали.................234
7. Оборудование для термической обработки стали .... 237
Глава XI. Покрытии стальной проволоки........................248
1. Основные сведения о металлопокрытиях.................248
2. Подготовка поверхности перед металлопокрытием . . . 250
3. Горячее цинкование...................................251
4. Гальваническое цинкование............................255
5. Лужение............................................... х 259
6. Латунирование........................................... 266
7. Меднение............................................270
8. Алюминирование.......................................272
9. Кадмирование.........................................273
10. Свинцевание.........................................274
11. Никелирование.......................................275
12. Хромирование........................................276
13. Нанесение покрытий из неметаллических веществ . . . 277
14. Оборудование для нанесения покрытий на проволоку . . 278
15. Намоточные н размоточные устройства.................283
Глава XII. Отделка, упаковка проволоки и прутков . . . 284
1. Операция отделки..........................................284
2. Смазка и упаковка.........................................287
Глава XIII. Испытание проволоки и прутков . . ... . 291
1. Измерения............................................... 291
2. Оценка качества поверхности ..............................294
3. Механические н технологические испытания..................294
Глава XIV. Виды брака и меры борьбы с ним .... 301
Глава XV. Автоматизация и механизация в волочильных цехах 304
Рекомендательный библиографический список....................312
Предметный указатель.........................................313
4
Предисловие
В Основных направлениях экономического и социального
развития СССР на 1986—1990 гг. и на период до 2000 го*
да указывается, что высшей целью экономической страте-
гии партии был и остается неуклонный подъем материаль-
ного и культурного уровня жизни народа. Реализация этой
важной задачи требует ускорения социально-экономическо-
го развития, всемерной интенсификации и повышения эф-
фективности производства на базе научно-технического
прогресса. Предстоит поднять на качественно новую сту-
пень производительные силы и производственные отноше-
ния, кардинально ускорить научно-технический прогресс,
обеспечить быстрое продвижение вперед на стратегических
направлениях развития экономики, создать производитель-
ный потенциал, равный по своим масштабам накопленно-
му за все предшествующие годы.
Выполнение этих задач требует подготовки для народ-
ного хозяйства всесторонне развитых, технически образо-
ванных и культурных молодых квалифицированных рабо-
чих, владеющих профессиональным мастерством, отвечаю-
щим требованиям современного производства, социального
и научно-технического прогресса.
Эта книга является третьим изданием учебника «Воло-
чильщик проволоки». Первое и второе издания учебника
были выпущены издательством «Металлургия» в 1968 и
1977 гг. Работая над этим изданием, авторы ставили своей
целью повышение уровня подготовки учащихся профессио-
нально-технических училищ и рабочих волочильщиков и
термистов для метизной промышленности.
Третье издание книги значительно переработано и до-
полнено материалами последних лет. В пособии в систе-
матизированном виде изложены состояние и развитие обо-
рудования для выплавки стали, прокатки заготовки, под-
готовки поверхности заготовки к волочению, волочения,
термической обработки, нанесения покрытий, контроля ка-
чества.
Написаны две новые главы книги. В гл. «Получе-
ние заготовки для проволоки» изложена традиционная тех-
нология выплавки стали, а также бескоксовая технология,
которая начинает внедряться в производство; описаны спо-
собы прокатки как заготовок из слитков, так и непрерыв-
но-литых заготовок; приведены схемы как линейных, так ч
современных непрерывных проволочных станов, на кото-
рых получают сорбитизированную катанку.
5
В гл. «Покрытия стальной проволоки» описаны спосо-
бы нанесения покрытий на стальную проволоку: горячие,
диффузионные, металлизации, плакирования, электроли-
тические и гальванические. Приведены схемы цинкования,
лужения, латунирования, меднения, алюминирования, кад-
мирования, свинцевания, никелирования, хромирования и
нанесения неметаллических покрытий на проволоку.
Главы дополнены новыми материалами — гл. II — «Де-
формация и напряжения при волочении металлов»; гл. III —
«Перспективные технологические вопросы изготовления
проволоки»; гл. IV — «Строение и количество окалины»;
гл. V—«Производство порошковой проволоки»; гл. VIII—
«Сборные и роликовые волоки» и, наконец, гл.Х—«Терми-
ческая обработка легированной стали».
В предлагаемой книге обобщен как отечественный, так
и зарубежный опыт, а также последние результаты науч-
но-исследовательских работ по изготовлению проволоки и
прутков.
Авторы глубоко благодарны заведующему лаборато-
рией стальной и легированной проволоки Всесоюзного на-
учно-исследовательского института метизной промышлен-
ности канд. техн, наук В. П. Иванову за ценные замечания
и рекомендации, сделанные при рецензировании рукописи,
а также коллективу Белорецкого металлургического ком-
бината им. М. И. Калинина, на котором в ЦЗЛ работали
авторы, за возможность подбора и подготовки значитель-
ного количества необходимых материалов для переиздания
данной книги. 1
Введение
В настоящее время уделяется большое внимание развитию
черной металлургии и в том числе метизному производству.
Метизами сокращенно и условно принято называть груп-
пу наиболее широко применяемых в народном хозяйстве
металлических изделий промышленного назначения, для
изготовления которых используют катанку, мелкосортный
прокат, калиброванный металл, проволоку и катаные по-
лосы.
К этой группе изделий, относящейся к продукции чет-
вертого передела черной металлургии (считая первым про-
изводство чугуна, вторым — стали и третьим — проката),
относятся: проволока, канатные изделия, металлокорд, ви-
тая арматура для железобетона, металлические сетки, сва-
рочные электроды, лента, порошковая проволока, мелкие
пружины, крепежные изделия (болты, гвозди, винты, шу-
рупы, заклепки, дюбели, шайбы, гайки и др.), противоуго-
ны для рельсов, хозяйственные
цепи и др. Производство всех
перечисленных изделий назы-
вают метизным.
Одним из главных видов
метизов является проволока.
Наиболее распространенной
формой поперечного сечения
проволоки является круг.
Проволоку и прутки изго-
товляют в основном волочени-
ем, КОТОрОе Заключается В про- Рис. 1. Схема волочения (Р — си-
тягивании металла через сужа- ла волочения)
Ющее отверстие (рис. 1) воло-
чильного инструмента волоки (фильеры). Волочение прово-
локи и прутков значительно экономичнее других способов;
при волочении отсутствуют потери металла в стружку, ха-
рактерные для обработки резанием. По сравнению с горя-
чей прокаткой волочение также имеет преимущества: мож-
но получать однородные тонкие профили с большой точно-
стью формы и размеров поперечного сечения, при этом обе-
спечивается высокое качество поверхности проволоки, до-
стигаются более высокие механические свойства
Проволока и калиброванные прутки могут быть раз-
личными по форме и размерам поперечного сечения. Круг-
лую стальную проволоку изготовляют диаметром от 0,005
До 8 мм и более. Некоторые сечения фасонной проволоки
7
и прутков, получаемых волочением, и расположение прово
лок в канатах показаны на рис. 2.
По диаметру проволоку классифицируют на особо тол
стую (более 8 мм), толстую (от 8 до 6,0 мм), средней тол
щины (менее 6,0 до 1,6 мм), тонкую (менее 1,6 до 0,4мм)
тончайшую (менее 0,4 до 0,1 мм), наитончайшую (мене<
Рис. 2. Профили фасонной проволоки н прутков (а) н варианты распо-
ложения проволоки в прядях канатов (б)
Ю,1 мм). Размеры прутков находятся в пределах от 0,3 до
100 мм.
Обработка металлов волочением была известна еще в
глубокой древности. При археологических раскопках на
территории Древнего Египта (около 5000 лет до н. э.) на-
ряду с различной утварью была найдена проволока и из-
делия из нее. Считают, что наиболее ранние образцы про-
волоки изготовлены либо ковкой, либо разрезкой листово-
го металла. Раскопки более позднего периода (Египет,
около 3500 лет до н. э.) свидетельствуют об изготовлении
проволоки волочением.
На территории Советского Союза нашли образцы про-
волочных изделий, относящиеся ко второму и первому ты-
сячелетиям до н. э. Золотая, серебряная, бронзовая прово-
лока и проволочные изделия, относящиеся к этому перио-
ду, были обнаружены при раскопках в различных районах
нашей страны — на Кавказе, в Крыму, Приднепровье, По-
волжье и на Урале. Древние народы применяли проволоку
не только для изготовления из нее украшений и предметов
роскоши, но и использовали ее для технических целей.
Проволоку на Руси умели волочить ремесленники Киева,
Новгорода, Чернигова и других городов. Производимую
проволоку потребляли внутри страны и вывозили в сосед-
ние государства.
В простейших волочильных приспособлениях усилие во-
лочения создавалось вручную. Для облегчения работы бы-
ло создано приспособление с качающимся сиденьем (рис. 3).
Рис. 3. Приспособление для воло-
чения с качающимся сиденьем
Рис. 4. Волочильная скамья, приме-
нявшаяся в Киевской Руси
Затем появилось более прогрессивное оборудование для
волочения — волочильная скамья (рис. 4), на одном конце
которой укрепляли волочильную доску (рис. 5), на дру-
гом— деревянный ворот с железным кольцом, прикреплен-
ным к валику ремнем или веревкой; в железное кольцо
вставляли клещи; проволоку протягивали из кованой прут-
ковой заготовки (см. рис. 4).
В XIII—XIV вв. н. э. определилось новое направление
в развитии волочильного производства — волочение желе-
за. Оно вызвало совершенствование технических средств
волочильного производства.
9
Далее появились вододействующие волочильные уст-
ройства (рис. 6). В XVI в. в России было уже несколько
предприятий, работающих от водяного привода. В начале
XVIII в. на заводах Урала работало 16 волочильных ста-
нов от водяного привода, выпускавших 2800 пудов (около
Рнс. 5. Формы волочильных досок
45 т) железной проволоки в
год. Наиболее крупный воло-
чильный цех того времени на-
ходился на Екатеринбургском
железоделательном заводе. На
клещевых станах этого цеха
изготовляли прутки диаметром
до 8—9 мм, а на барабанном
стане — проволоку диаметром
до 2,5 мм в мотках.
Механиком Неновым в
1801—1820 гг. был создан пер-
вый клещевой стан с литой
станиной. В 1838 г. Г. А. Стро-
ганов получил привилегию на
многократные волочильные
станы. Стан Строганова позволял применять скорости во-
лочения проволоки на 50 % больше, чем у известных в те
годы станов.
В 1875—1878 гг. в России волоченую проволоку изго-
товляли на 18 заводах. Средние скорости волочения в кон-
це XIX в. не превышали 30—60 м/мин.
Рис. 6. Вододействующее волочильное устройство с
качающимся сиденьем
В России до Великой Октябрьской социалистической
революции не обеспечивалась потребность в проволочных
изделиях, и их закупали за границей. В годы Советской
власти проволочное производство начало бурно развивать-
10
ся. Большое значение имело внедрение в 1922 г. в произ-
водство на Белорецком сталепроволочноканатном заводе
специального вида термической обработки катанки и про-
волоки — патентирования, позволившего осуществлять из-
готовление прочной стальной проволоки.
В период первой пятилетки заводы начали переход от
волочения на малопроизводительных однократных станах
с кулачковым сцеплением к волочению на безопасных вы-
сокопроизводительных многократных станах. Станы мно-
гократного волочения работали на скоростях, превышаю-
щих скорости однократного волочения в 5—12 раз.
Выпуск стальной канатной, пружинной и другой прово-
локи за годы первой пятилетки возрос в несколько раз.
В тот же период началось производство высококачествен-
ной кардной и ремизной проволоки. В сталепроволочном
производстве был осуществлен переход от волочения на
жидкой смазке к волочению на сухом мыльном порошке
фабричного изготовления. Вместо волочильных досок ста-
ли применять более совершенный волочильный инстру-
мент— волоки из твердого сплава.
В годы второй и третьей пятилеток интенсивно осваи-
валось производство проволоки из высокоуглеродистых и
легированных сталей. В производство внедрили ряд техно-
логических процессов (электроотжиг, закалку в масле,
гальваническое цинкование и др.). Были реконструированы
некоторые действующие цехи и заводы и построены новые,
начался специализированный выпуск отечественного воло-
чильного оборудования.
По общему объему производства проволоки и изделий
из проволоки наша страна в настоящее время вышла на
первое место в мире.
В последние годы развитию метизного производства
придают особенно большое значение. В метизной промыш-
ленности введены новые производственные мощности, уста-
ревшее технологическое оборудование заменено более про-
грессивным. Вошли в строй новые сталепроволочные заво-
ды, введены в действие современные цехи на действующих
заводах. В новых цехах калиброванную сталь изготовляют
на автоматизированных поточных линиях; операция воло-
чения совмещена с дробеструйной зачисткой подката от
окалины; цехи оснащены установками для индукционного
рекристаллизационного отжига прутков, а также проход-
ными печами с роликовым подом.
В проволочном производстве используют механическое
Удаление окалины изгибом металла роликами, применяют
11
комбинированные термотравильные агрегаты, в которых
за одну операцию осуществляются патентирование и под-
готовка поверхности катанки и проволоки к волочению.
Усовершенствуется процесс травления металла, для его
осуществления серная кислота заменяется соляной кисло-
той с регенерацией отработанных растворов. Волочение
проволоки переводится на смазку в гидродинамическом
режиме, что позволяет увеличить скорость волочения на
20 % и стойкость волок в 2—3 раза.
Предполагается организовать производство проволоки
с полимерными покрытиями и расширить выпуск проволо-
ки с металлическими покрытиями.
Намечается дальнейшее улучшение территориального
размещения метизного производства путем расширения и
реконструкции существующих метизных предприятий Се-
веро-Запада, Центра, Приволжья, Юга, Белоруссии и Ура-
ла, стоительство новых предприятий в Сибири, Средней
Азии, Казахстане и Молдавии и создание филиалов круп-
ных метизных заводов в ряде небольших городов страны.
Совместными усилиями ученые, инженеры, техники и
рабочие-новаторы непрерывно совершенствуют технологию
производства проволоки, обеспечивают высокую произво-
дительность труда и создают новое волочильное оборудо-
вание.
Глава ПОЛУЧЕНИЕ ЗАГОТОВКИ
I ДЛЯ ПРОВОЛОКИ
1. Способы выплавки стали
Исходным сырьем для получения стали является руда. Су-
ществуют два двухступенчатых технологических процесса,
результатом которых является последующая выплавка ста-
ли: 1) традиционная коксодоменная технология получения
первоначально чугуна в доменных печах и 2) бескоксовая
технология получения губчатого железа с последующей
выплавкой стали.
ВЫПЛАВКА ЧУГУНА. Доменная печь — это печь шахт-
ного типа полезным объемом от 200 до 5000 м3. Она пред-
ставляет собой высокопроизводительный и весьма эконо-
мичный агрегат непрерывного действия. Через колошник
в нее загружают сырые материалы: железную руду или
окатыши, кокс и флюсы, а в горн непрерывно подают на-
гретое до 800—1350 °C воздушное дутье, обогащенное кис-
лородом. В горне печи происходит неполное сгорание кок-
са с образованием высоконагретого до 2000 °C газа СО.
По мере опускания твердых материалов они нагрева-
ются восходящим потоком газов. Одновременно происхо-
дит восстановление железа, фосфора, марганца, кремния,
оксиды которых содержатся в сырых материалах. Перечис-
ленные элементы и углерод (из кокса) растворяются в
железе и образуют жидкий чугун, который непрерывно сте-
кает и накапливается в нижней части горна, из которой
его периодически выпускают через летку.
Оксиды алюминия, магния, кальция практически не вос-
станавливаются и вместе с невосстановленной частью
кремния, марганца и железа (до 1 %) образуют другую
жидкую фазу —шлак.
ПОЛУЧЕНИЕ ГУБЧАТОГО ЖЕЛЕЗА. В связи с огра-.
ниченными запасами коксующихся углей в последние годы
значительный интерес во всем мире проявляется к бескок-
совой металлургии. В этом случае в качестве топлива ис-
пользуют газ, нефть и некоксующиеся угли.
Процессы металлизации железорудного сырья осущест-
вляются в шахтных или вращающихся печах непрерывного
Действия, а также в ретортах периодического действия.
В шахтных печах восстанавливают окатыши или кус-
ковую руду. В отличие от доменной печи топливом служит
13
не кокс, а газ. Вращающиеся печи получили применение в
промышленности потому, что позволяют использовать в ка-
честве технологического топлива некоксующиеся угли и
жидкое топливо. В ретортах неподвижный слой кусковой
руды или окатышей восстанавливается газом.
Процесс получения губчатого железа протекает при
температурах до 1000 °C. Однако этой температуры для
получения жидких фаз недостаточно.
В качестве восстановителя в шахтных печах использу-
ют водород и СО, а в трубйатых и вращающихся печах
твердый углерод. Постепенное освобождение железа от
кислорода вследствие восстановления его превращает ис-
ходный материал в пористую массу—губчатое желе-
зо, состоящую из железа и пустой породы, в которую вхо-
дят SiO2, МпО, А120з и др. Количество пустой породы име-
ет важное значение для дальнейшей переработки губчато
го железа в сталь, поэтому железорудные материалы под-
вергают предварительной обработке — обогащению,
т. е. освобождению от пустой породы. В концентрате до-
пускается не более 5 % пустой породы.
ВЫПЛАВКА СТАЛИ. Из чугуна сталь выплавляют в
мартеновских печах, в конвертерах и электрических печах,
в которых происходит окисление углерода. Губчатое же-
лезо переплавляют преимущественно в электрических
печах.
Выплавка стали в мартеновских печах. Мартеновская
печь относится к типу пламенных регенеративных печей.
В ее рабочем пространстве над шлаком сжигают жидкое
(мазут) или газообразное топливо. Высокие температуры
(1800 °C и выше) получают предварительным подогревом
воздуха, идущего на горение, а иногда и газообразного
топлива в специальных регенераторах. Для этого исполь-
зуют тепло отходящих газов (дыма).
В шихту, кроме чугуна в жидком и твердом состоянии,
вводят в больших количествах скрап (железный лом и ме
таллические отходы), железную руду, флюсы (известняк).
Выгорание примесей чугуна происходит за счет кисло-
рода, поступающего в металл через слой шлака, источни-
ком кислорода служат оксиды железа руды и скрапа.
Вместимость мартеновских печей от 50 до 900 т; плав-
ка длится от 6 до 12 ч. В мартеновских печах выплавляют
углеродистые и легированные стали. Для увеличения про-
изводительности выплавки применяют качающиеся печи,
печи с двумя ваннами; кислород вдувают непосредственно
в жидкую сталь.
14
Выплавка стали в конвертерах. В конвертеры поступа-
ет жидкий чугун. Сталь получают путем продувки через
него атмосферного воздуха или кислорода. Конвертерный
металл, выплавленный с применением воздушного дутья,
отличается повышенным содержанием серы, фосфора, не
металлических включений и азота. Продувка металла кис-
лородом дала возможность более полно удалять серу и
фосфор, а также понизить концентрацию азота. В кисло-
родных конвертерах практически можно выплавлять ме-
талл всего мартеновского сортамента.
Вместимость кислородных конвертеров от 30 до 400 т.
Длительность плавки от 20 до 40 мин.
Выплавка стали в электропечах. В большинстве случа-
ев сталь выплавляют в открытых дуговых электропечах.
Использование электрической энергии дает тепло и высо-
кие температуры. Независимость печной атмосферы от на-
грева делает этот процесс весьма гибким. Выплавка стали
в электропечах экономически выгодна. Так, для перера-
ботки металлолома построены полностью механизирован-
ные и автоматизированные электроплавильный и прокат-
ный цехи, введен в строй электрометаллургический комби-
нат для производства стали из металлизированных
окатышей, получаемых методом прямого восстановления
железа.
Вместимость электрических печей от 15 до 400 т.
ПЕРЕПЛАВЫ СТАЛИ. Для получения более чистой
стали применяют рафинирующие переплавы, которые мож-
но примерно разделить на вакуумные (удаляются газы)
и шлаковые (удаляется сера).
Приведем сокращенные обозначения некоторых спосо-
бов улучшения качества стали, обычно принятые в метал-
лургической технической литературе: обработка синтетиче-
скими шлаками — СШ, непрерывное литье заготовок —
НЛЗ, внепечное вакуумирование—ВВ, открытая дуговая
электроплавка — ОД, открытая индукционная плавка — ОИ,
Вакуумно-дуговая плавка — БД, вакуумно-индукционная
плавка—ВИ, электрошлаковый переплав — ЭШП, вакуум-
но-дуговой переплав—ВДП, электронно-лучевой пере-
плав— ЭЛП, плазменно-дуговой переплав—ПДП.
Чистота стали. Независимо от способа выплавки сталь
Должна быть однородной по химическому составу.
Влияние на свойства стали некоторых наиболее важных
элементов, специально введенных в металл или неизбеж-
но присутствующих в нем, сводится к следующему.
Углерод—основной специально введенный элемент.
15
по которому ведется маркировка углеродистой стали, при-
дает стали повышенную прочность, твердость, износостой-
кость, но снижает пластичность. В зависимости от марки
в углеродистой стали содержится от 0,05 до 1,25 % угле-
рода.
Марганец—раскислитель стали, повышает плот-
ность и однородность металла, упрочняет его, делает бо-
лее упругим и повышает сопротивление истиранию и уда-
рам. Марганец нейтрализует вредное влияние серы в ста-
ли, образуя с ней соединение MnS. Обычно в стали
содержится от 0,25 до 1,0 % марганца.
Кремний — раскислитель стали, способствует полу-
чению тонкой и однородной структуры, повышает проч-
ность и упругость стали. В углеродистой стали содержится
от 0,15 до 0,40 % кремния.
Сера — вредная примесь, вызывает красноломкость
стали, способствует коррозии металла, а также повышает
склонность ее к ликвации; содержание серы в металле не
более 0,045 %.
Фосфор-—-вредная примесь, вызывает хладнолом-
кость стали, его содержание должно быть не более 0,045 %.
Хром, как правило, попадает в углеродистую сталь из
шихты при выплавке, металла. При термической обработ-
ке оказывает вредное влияние, замедляет изотермический
распад аустенита и повышает критическую точку Ас3; его
содержание ограничивают 0,10—0,15%. В легированную
сталь хром вводят для повышения прочности, твердости и
прокаливаемости. В сочетании с никелем хром использует-
ся для производства коррозионностойких и жаропрочных
сталей.
Никель при содержании его до 0,20 % в углеродистой
стали не оказывает вредного действия. В легированную
сталь никель вводят для повышения ее пластичности,
коррозионной стойкости и улучшения других свойств.
Медь повышает коррозионную стойкость стали, содер-
жание меди более 0,20 % задерживает распад аустенита
при термической обработке.
Кроме того, в стали неизбежно содержатся газы: до
0,01 % кислорода, до 0,01 % азота, до 0,001 % водорода.
Присутствие газов в стали нежелательно.
Удаление кислорода из жидкой стали называется рас-
кислением. Раскисление проводят введением в жидкую
сталь элементов-раскислителей (марганца, кремния, алю-
миния и др.), имеющих большее сродство к кислороду, чем
железо. Вместо оксидов железа образуются оксиды соот-
16
ветствующих элементов, удаляющиеся из металла в шлак,,
а частично остающиеся в стали в виде неметаллических
включений.
Независимо от способа выплавки стали наличие сво-
бодного кислорода в ней зависит в основном от содержания
углерода. Чем больше углерода в стали, тем меньше в ней
кислорода. При содержании углерода в стали менее 0,25 %,
если сталь предварительно раскислена только марганцем,
часть кислорода, остающаяся растворенной в металле, по-
падает при разливке в изложницу и, взаимодействуя с уг-
леродом, вызывает кипение металла в изложнице вследст-
вие выделения пузырьков СО. Такие стали называют ки-
пящими. Из них изготовляют малоответственные изде-
лия.
Для получения низкоуглеродистой стали с более плот-
ной структурой ее раскисляют, кроме марганца, еще крем-
нием и алюминием, такие стали называют низкоуглероди-
стыми спокойными.
Имеются еще и полуспокойные стали, занимаю-
щие промежуточное положение между кипящими и спокой-
ными. Их раскисляют марганцем и кремнием без алюми-
ния. В изложнице они не кипят. Структура их более плот-
ная, чем кипящих, и менее плотная, чем спокойных.
В зависимости от степени раскисленности стали нали-
чие свободного кислорода в ней различно. В кипящих ста-
лях кислород входит в состав оксида СО, а в спокойных
сталях весь кислород переходит в оксиды марганца, крем-
ния и алюминия (МпО, SiO2, А12О3). Средне- и высоко-
углеродистые стали хорошо раскисляются в печи или в ков-
ше (ферросилицием, ферромарганцем или алюминием);
такие стали называют спокойными. Для удаления га-
зов из стали применяют вакуумные выплавку или пере-
плав.
Неметаллические включения относятся к де-
фектам стали. Они ухудшают металлические свойства и
снижают сроки службы изделий из стали. Мелкие неме-
таллические включения образуются при раскислении ста-
ли, а крупные попадают в жидкую сталь из шлака, футе-
ровки печи, материала желоба и ковша. Наибольший вред
приносят крупные включения.
2. Слиток
Прокатные изделия всех видов получают из слитка или ли-
той заготовки, поступающей с установок непрерывной раз-
ливки стали (МНЛЗ).
2—853 . 17
Слиток спокойной стали чаще всего имеет форму, уши-
ряющуюся кверху, что обеспечивает лучшие условия для
кристаллизации металла (рис. 7, а). Над изложницей уста-
навливают прибыльную надставку с огнеупорной футеров-
кой, конусность которой обратна конусности слитка. Во
время охлаждения металла в при-
быльной части создают условия
для более продолжительного со-
хранения его в жидком состоя
НИИ,-
При затвердевании объем жид-
кой стали уменьшается, в резуль-
тате чего в верхней части слит-
ка, застывающей последней, об-
разуется усадочная рако-
вина, а ниже ее — усадочная
рыхлость. После прокатки
слитка конец полосы, соответст-
вующий протяженности усадочной
раковины, обрезают.
Слиток кипящей стали (рис.
7, б) не имеет прибыльной над-
ставки и уширен книзу.
Вследствие наличия свободного кислорода при разлив-
ке кипящей стали протекает непрерывная реакция с обра-
зованием СО в виде пузырьков. Поэтому в момент затвер-
девания слитка вся его масса пропитана газовыми пузырь-
ками различных размеров, не успевающих выделиться до
затвердевания. Такие слитки усадочной раковины не име-
ют. Можно представить, что суммарный объем пузырьков,
находящихся в массе слитка кипящей стали, должен рав-
няться объему усадочной раковины в слитке спокойной
стали.
Масса и форма слитков, предназначенных для прокат-
ки, зависят от марки стали, характеристики стана и полу-
чаемого изделия. Масса слитков углеродистой стали со-
ставляет 1,25-—25,0 т; масса слитков для прокатки толстых
листов достигает более 60 т.
3. Непрерывная разливка
Установки непрерывной разливки, стали (МНЛЗ) все бо-
лее широко внедряются в практику металлургического про-
изводства. На рис. 8 приведена принципиальная схема
УИРС вертикального типа.
18
Непрерывный слиток после прохождения через кристал-
лизатор, зоны охлаждения разрезают автогенным устрой-
ством на мерные длины.
Более высокая скорость кристаллизации и меньшее се-
чение непрерывных слитков в сравнении с обычными спо-
собствуют получению мелко-
зернистой структуры и сниже-
нию ликвации примесей.
4. Калибровка
Подготовка слитков и загото-
вок к прокатке заключается в
основном в удалении поверх-
ностных дефектов. Наиболее
характерными поверхностными
дефектами, которые подвер-
гаются исправлению, являются
трещины, плены, воло-
совины. Зачистку проводят
пневматическими молотками,
автогенными резаками, наж-
дачными механизированными
станками, машинами огневой
зачистки (МОЗ), термофрезер-
ными машинами (ТФМ).
Существуют две технологические схемы прокатки ме-
талла. Наиболее распространена схема, когда слитки пре-
имущественно в горячем виде подают в нагревательные
колодцы блюмингов. После нагрева их прокатывают в за-
готовку для станов окончательной прокатки. Другая схема
отличается наличием установок непрерывной разливки и
отсутствием блюмингов.
Под калибровкой прокатных изделий под-
разумевают распределение деформаций по
проходам, а также расчет форм и размеров
калибров прокатываемых изделий. Калибры
предназначены для того, чтобы из заготовки получить не-
обходимое изделие с обеспечением пластичной деформа-
ции и с меньшим количеством переходов.
Калибры бывают обжимные, вытяжные, предчистовые,
чистовые.
Обжимные калибры для прокатки простых профилей
(квадрат, круг, полоса) бывают ящичными, стрельчатыми,
ромбическими, овальными и квадратными (рис. 9).
2*
19
Таблица 1. Режим калибровки катанки на стане 150. Средняя
производительность 73 т/ч
Номер клети Форма калибра Размер, мм Площадь сечения, мм2 Длина раската, м Скорость прокатки, м/с
1 Прямоуголь- ник 150X200 31 000 9 0,24
2 Квадрат 160X160 24 800 11,3 0,30
3 Прямоуголь- ник - 117X170 19 200 14,6 0,39
4 Квадрат 125X125 15 200 18,4 0,49
5 Прямоуголь- ник 90X133 11 700 24,0 0,64
6 Квадрат 98X98 9300 30,0 0,80
7 Прямоуголь- ник 80X106 7900 35,4 0,17
8 Прямоуголь- ник 59X112 6330 44,2 0,21
9 Прямоуголь- ник 74X66 4650 60,2 0,28
10 Прямоуголь- ник 50X76 3450 81,2 0,38
11 Прямоугольник 50X56 2580 109,0 0,51
12 Ромб 35X67 2000 140,0 0,66
13 Квадрат 39X39 1520 184,0 0,86
14 Ромб 26X52 1100 255,0 1,19
15 Овал 38x31 838 334,0 1,56
16 » 18x48 650 431 2,02
17 31X22 520 534 2,52
18 15x37 415 675 3,16
19 » 24X18 350 800 3,74
20 13X27 280 1000 4,68
21 Круг 017,2 230 1207 5,64
22 Овал 12X20 200 1400 6,55
23 Круг 015 176 1591 7,44
24 Овал 10X18 149 1920 8,98
25 Круг 012,6 125 2242 10,49
26 Овал 9X15 103 2713 12,69
27 Круг 010,7 88,6 3160 14,79
28 Овал 7X13 71,3 3927 18,37
29 Круг 0 8,83 61,1 4583 21,45
30 Овал . 6X10 49,4 5668 26,54
31 Круг 07,30 42,1 6651 31,13
32 Овал 5X9 34,0 8235 38,54
33 Круг 06,0 29,1 9622 45,00
20
Рис. 9. Форма обжимных калибров:
а — плоские (ящичные); б — стрельчатые; в — ромбические; г —
овальные; д — квадратные
В табл. 1 приведена калибровка катанки диаметром
6 мм из заготовки 200X200 мм на стане 150.
5. Проволочные станы
Специализированные проволочные станы выпускают катан-
ку диаметром 5—10 мм. Прокатку катанки ведут на ли-
нейных, полунепрерывных и не-
прерывных прокатных станах.
ЛИНЕЙНЫЕ СТАНЫ (рис.
10). Прокатку заготовки квадрат
130Х130мм длиной 1300мм в ка-
танку диаметром 6,0 мм проводят
на линейном стане за 24 прохо-
да. Основной недостаток стана —
одинаковая скорость прокатки во
всех клетях. Скорость прокатки
достигает 8 м/с, масса бунта
80 кг.
ПОЛУНЕПРЕРЫВНЫЕ СТА-
НЫ. Одна часть клетей располо-
жена в линию, а другая непре-
рывно. В непрерывной линии ско-
рость в последних клетях возрас-
тает до 20 м/с. Масса бунта ка-
танки достигает 200 кг.
НЕПРЕРЫВНЫЕ СТАНЫ
(рис. 11). При непрерывном рас-
положении каждая клеть пред-
ставляет собой самостоятельную
в
Рис. 10. Схема линейного про-
катного стана 250:
а — обжимная линия 500; б —
черновая линия 300; в — чисто-
вая линия стана 250
линию, а направление
прокатки остается постоянным. Металл последовательно
проходит через всю непрерывную группу клетей, деформи-
руясь в нескольких клетях одновременно.
21
Рис. 11. Схема основного оборудования современного проволочного стана 150г
1 — печь с шагающим подом; 2 — гидросбив окалины; 3—обжимная группа
(6 клетей); 4 — термофрезерные машины; 5 — подогревательная печь с роли-
ковым подом; 6 — черновая группа (5 клетей); 7 — первая промежуточная
группа (6 клетей); S — вторая промежуточная группа (6 клетей); 9~ водяные
охладители; 10 — чистовой блок (10 клетей); 11 — водяное охлаждение; 12 —
виткообразователь; 13 — сетчатый транспортер с воздушным охлаждением;
14 — виткосборник; 15 — весы; 16 — пресс и вязальные машины
На рис. 11 приведена схема расположения оборудова-
ния одного из новых непрерывных проволочных станов
предназначенного для прокатки катанки диаметром 5—
10 мм. Исходным материалом является катаная или литая
заготовка сечением 200X200 мм, длиной 7 м и массой
2200 кг. Стан включает 33 клети.
Обжимная группа состоит из 6 клетей: из них че-
тыре с чередованием горизонтальных и вертикальных кле-
тей имеют валки диаметром 630 мм, а две горизонталь-
ные — валки диаметром 450 мм. Кантовка раската между
5-й и 6-й клетями осуществляется специализированными
кантующими валками малого диаметра, смонтированными
на выводной стороне клети 5.
Черновая группа — двухниточная. Она включает
пять горизонтальных клетей с валками диаметром 450 мм.
Первая и вторая промежуточные группы —
двухниточные, состоят из 6 горизонтальных клетей с вал-
ками диаметром соответственно 380 и 320 мм.
На чистовом десятиклетьевом блоке кле-
тей установлены высокопрочные металлокерамические
прокатные валки, обеспечивающие получение катанки с
высоким качеством поверхности.
Горизонтальные и вертикальные валковые кассеты
устанавливают с чередованием на единой фундаментной
раме. Две клети имеют диаметр валков 190 мм, а восемь
150 мм. В чистовой группе клетей прокатывают только од-
ну нитку. Максимальная скорость прокатки катанки диа-
метром 5 мм в последней клети достигает 50 м/с.
6. Сорбитизация
При изготовлении высокопрочной стальной проволоки при-
меняют специальную термическую обработку — п а т е н т и-
рование, которая заключается в нагреве проволоки до
22
900 °C и последующем изотермическом охлаждении ее при
температуре 500—400 °C. В результате такой обработки
сталь приобретает структуру, называемую сорбитом.
Многочисленные попытки использовать ускоренное охлаж-
дение катанки при прокатке позволили разработать уста-
новки для регулируемого, быстрого и равномерного охлаж-
дения (сорбитизации) катанки с прокатного нагрева. При
этом происходит процесс, аналогичный патентированию,
с получением в металле структуры сорбита или близкой к
ней.
На современных высокоскоростных непрерывных про-
волочных станах применяют двухстадийное охлаждение
катанки: водой в направляющих трубках после чистового
блока до виткоукладчика и воздухом на сетчатом транс-
портере при раскладке витков с шагом 40—80 мм до вит-
косборника.
На первой стадии ускоренного охлажде-
ния катанки водой в восьми водоохлаждающих секциях,
из которых четыре включены постоянно, а четыре по мере
надобности, температура катанки в зависимости от содер-
жания в стали углерода и ее диаметра резко понижается
до 600—850°C. В результате образуется мелкозернистая
структура металла и уменьшается окалинообразование.
На второй стадии движущаяся катанка витко-
укладчика укладывается на сетчатый транспортер, скорость
которого 0,14—1,2 м/с устанавливают в зависимости ог
диаметра катанки и скорости прокатки. Интенсивность
охлаждения катанки на сетчатом транспортере регулирует-
ся путем изменения расхода подаваемого воздуха (в от-
дельных секциях от 45 до 80000 м3/ч). В конце сетчатого
транспортера температура катанки 200—300 °C.
Контроль температуры осуществляется на каждой ста-
дии охлаждения фотоэлектрическими пирометрами.
После участка воздушного охлаждения витки катанки
попадают в шахту виткосборника, где формируется бунт.
После взвешивания и увязки бунты подаются на склад.
Преимущества применения ускоренного регулируемого
охлаждения катанки следующие: однородность свойств по
длине бунта; более благоприятные условия окалинообра-
зования, что уменьшает потери металла и сокращает дли-
тельность травления; более гладкая поверхность катанки
и невысокая прочность сцепления окалины с поверхностью;
Мелкозернистая, преимущественно сорбитовая, структура
Дает возможность вести волочение с большими суммарны-
ми деформациями.
23
7. Вспомогательное оборудование стана
Заготовки нагревают в нагревательной печи с шагающим
подом, в которой благодаря малому времени нагрева обес-
печивается минимальное обезуглероживание. Температура
нагрева металла в подготовительной зоне — не выше 850 °C;
в нагревательной зоне 1050—1250 °C. Максимальная про-
изводительность 100 т/ч. Выдачу заготовок из печи осу-
ществляют выталкивателем, который подает их на роль-
ганг. Гидросбив окалины проводится в замкнутой метал-
лической кабине десятью водяными форсунками с рабочим
давлением 18 МПа.
Термофрезерные станки служат для горячего фрезеро-
вания поверхности раската всех четырех сторон сечения
на глубину от 0,5 до 3,0 мм.
По ходу проката расположены маятниковые, разрыв-
ные, кривошипно-рычажные, кривошипные, дисковые и
скрапные ножницы.
После обжимного стана установлена роликовая печь
для выравнивания температуры по длине раската. Изме-
ритель диаметра катанки и дефектоскоп установлены пос-
ле чистового блока.
Высокоскоростной проволочный стан 150 оснащен ло-
кальными системами, обеспечивающими работу в автома-
тическом режиме.
8. Контроль качества прокатных изделий
Прежде всего качество прокатной продукции определяет
ся качеством выплавки и разливки стали, правильным на-
значением каждой плавки по технологическим данным вы-
плавки, разливки и химического анализа.
При современном массовом производстве критерием
качества являются постоянные условия технологии и хо-
рошо организованный контроль на всех переделах метал-
лургического цикла.
Все данные технологии от выплавки до отгрузки доку-
ментируются сквозным технологическим паспортом плавки
или ковша, если плавка выпускается не в один ковш. По
паспорту плавки можно проследить технологический мар-
шрут каждой плавки, ковша, слитка или даже зоны слит-
ка по высоте.
Для получения готового проката высокого качества в
прокатных цехах современных металлургических заводов
осуществляют плавочный контроль, контроль отдельных
производственных процессов и конечный контроль.
24
При прокатке катанки контролируют: 1) заготовки пе-
ред посадкой их в нагревательные печи для предотвраще-
ния перепутывания различных плавок, сталей и размеров;
2) зачистку поверхностных дефектов; 3) нагрев заготовок
для предотвращения образования брака при их нагреве в
нагревательных печах (перегрева, пережога, обезуглеро-
живания и др.); 4) процесс прокатки, который включает
контроль качества настройки, размеров и формы прокаты-
ваемого профиля, состояние калибров, качества поверхно-
сти полосы, температуры начала и конца прокатки и др.;
5) процесс охлаждения катанки, подвергающейся охлаж-
дению для получения требуемой структуры; в этом случае
контролируют температуру, расход воды, скорость охлаж-
дения, количество расходуемого воздуха; 6) конечную тем-
пературу катанки.
В задачу конечного контроля входит установление ка-
чества катанки, соответствие качества ее техническим ус-
ловиям, стандартам и дополнительным требованиям.
Катанка поставляется по государственным общесоюз-
ным стандартам и техническим условиям: ГОСТ 1050—74
«Сталь углеродистая качественная конструкционная»; ОСТ
14-37—78 «Катанка стальная канатная»; ГОСТ 1435—74
«Сталь инструментальная углеродистая»; ГОСТ 380—71
«Сталь углеродистая обыкновенного качества»; ГОСТ
14959—79 «Сталь рессорно-пружинная»; ГОСТ 4543—71
«Сталь легированная конструкционная»; ГОСТ 801—78
«Сталь шарикоподшипниковая»; ГОСТ 808—70 «Сталь для
витых роликов подшипников»; ГОСТ 2246—70 «Сталь для
сварочной проволоки»; ГОСТ 5632—72 «Стали высоколе-
гированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и
жаропрочные».
Наибольшее число показателей, по которым оценивает-
ся качество катанки, предъявляет ОСТ 14-37—78.
В зависимости от качественных показателей ОСТ
14-37—78 предусматривает три класса: высококачествен-
ная катанка (ВК), качественная катанка (КК), катанка
обыкновенного качества (ОК). При этом контролируется
химический состав катанки (углерод, марганец, кремний,
сера, фосфор, мышьяк, хром, никель, медь, алюминий, ти-
тан, азот); механические свойства (временное сопротивле-
ние, относительное удлинение, относительное сужение);
макро- и микроструктура, величина действительного зер-
на, глубина обезуглероженного слоя, диаметр, овальность,
а на ускоренно-охлажденной катанке — количество ока-
лины.
25
9. Виды брака катанки и подката
Несмотря на контроль качества, проводимый на металлур-
гических заводах, при волочении катанки встречаются де-
фекты. В зависимости от способа выплавки, раскисления,
разливки, нагрева и прокатки некоторые из перечисленных
ниже дефектов могут и не встречаться, однако других де-
фектов может быть больше. Рассмотрим дефекты катанки
п подката, которые могут существенно влиять на изготов-
ление проволоки, прутков и их качество (рис. J2).
Несоответствие химического состава. Иногда сталь со-
держит повышенное количество марганца, кремния, хрома.
При термической обработке таких сталей приходится
уменьшать скорости, т. е. снижать производительность тер-
моагрегатов.
Перепутывание марок (плавок). Случается, что перепу-
тывают марки стали и номера плавок катанки, присвоен-
Рис. 12. Дефекты катанки:
а — усадочная раковина; б —расслоение по закату; в — грубая плеиистость;
ж — неметаллические включения (сульфиды); з—неметаллические включения
26
ные еще в сталеплавильном цехе. Это приводит к наруше-
нию технологического процесса производства проволоки и
требует больших затрат на выправление создавшегося по-
ложения.
Усадочные раковины и рыхлость возникают в верхней
части слитка в процессе разливки металла. Из-за непол-
ного удаления этой части слитка раковины и участки с
рыхлостью попадают в прокат и сохраняются в катанке.
Эти дефекты ослабляют сечение проволоки и прутков, при-
водят к их обрывам и понижают механические свойства.
Заготовку с усадочными раковинами и рыхлостью за-
пускать в производство нельзя.
Неправильная форма и неточные размеры, сечения ка-
танки и подката образуются на заготовке при неправиль-
ной настройке прокатного стана и износе валков. Оваль-
ное сечение и отклонение сечения от формы круга приво-
дят к неравномерной деформации заготовки в процессе
5 Раскатанный пузырь; д — трещина; е — частичное обезуглероживание;
{оксиды)
27
волочения. Из-за этого ухудшаются механические свойства
проволоки и на ее поверхности возникают поперечные тре-
щины.
Заусенцы и закаты образуются из-за неправильной ка-
либровки прокатных валков, а также плохой настройки
линеек и проводок. Заусенец («ус») имеет вид выпуклости,
тянущейся по значительной (или даже по всей) длине за-
готовки. Обычно этот дефект получается из-за выдавлива-
ния в зазор между прокатными валками некоторого избыт-
ка металла. Если заусенец возник при прокатке в послед-
нем проходе, то он полностью сохранится на поверхности
катанки и подката. Если же он появился в подготовитель-
ном калибре, то при последующих проходах он закатывает-
ся и получается закат.
Катанка с закатами и неудаленными заусенцами не-
пригодна для производства ответственных метизных из-
делий.
Волосовины, вытянувшиеся по направлению прокатки
незаварившиеся пузыри, также снижают механические
свойства металла.
Шероховатость (рябизна, вмятины или бугры) поверх-
ности катанки возникает при работе на выработанных про-
катных валках.
Обезуглероживание происходит при нагреве стальных
слитков или заготовок под прокатку в окислительной атмо-
сфере печи, при этом поверхностный слой металла обед-
няется углеродом и становится мягким по сравнению с
сердцевиной. Обезуглероживание особенно вредно в катан-
ке, предназначенной для пружинной, игольной, канатной
и шарикоподшипниковой проволоки.
Неудовлетворительная микроструктура. В технических
условиях для катанки и подката особых сортов проволоки
и прутков оговариваются требования к микроструктуре:
в катанке для шарикоподшипниковой проволоки не допу-
скается цементная сетка вокруг зерен и скопления круп-
ных карбидов (соединений металла с углеродом). В про-
цессе производства проволоки иногда невозможно исправить
неудовлетворительную структуру катанки.
На структуру горячей катанки из углеродистой стали
благоприятно влияет пропускание ее после прокатки нитью
через трубки или ванны с водой, а также регулируемое воз-
душное охлаждение (сорбитизация). Такая операция об-
легчает волочение и удешевляет производство проволоки.
МЕРЫ БОРЬБЫ С ПОВЕРХНОСТНЫМИ ДЕФЕКТА-
МИ. Поверхностные дефекты иа катанке и подкате (за-
28
усенцы, риски, трещины, закаты, обезуглероживание и др.)
могут быть устранены полностью или частично травлением,
с помощью термической обработки или механическими
способами. Поверхностные дефекты при травлении страв-
ливаются вместе с окалиной и с основным металлом, при1
этом полностью или частично уменьшается их глубина.
При патентировании, нормализации, отжиге и других об-
работках без защитных атмосфер поверхность катанки и
подката окисляется. При последующих операциях подго-
товки поверхности к волочению дефекты удаляются вместе
с окалиной. Цель окислительного отжига — наряду с полу-
чением определенной структуры сжечь в окалину вместе
с металлом дефекты поверхности. С этой целью в печи со-
здаются условия, приводящие к образованию толстой ока-
лины. Удаление дефектов с окалиной невыгодно из-за боль-
ших потерь металла. Эти методы применяют в случаях
изготовления проволоки и прутков ответственного назна-
чения.
^Механические способы устранения дефектов с поверх-
ности катанки сводятся к удалению их шлифованием или»
срезанию на машинах для обточки поверхности проволоки,
в бунтах. Машины для шлифования поверхности
катанки имеют размоточное устройство, состоящее из разъ-
емной катушки (фигурки), на которую помещается обра-
батываемый моток. Катушка находится в кассете, вра-
щаемой двигателем в направлении, перпендикулярном
плоскости мотка. Приемное устройство также имеет кас-
сету и приемную катушку. Благодаря синхронному враще-
нию кассет с катушками приемного и размоточного устрой-
ства и вращению приемной катушки катанка протягивается
через шлифовальный аппарат, в котором подвергается шли-
фованию. Шлифовальный аппарат имеет три шли-
фующих круга определенной зернистости. Обычно приме-
няемая скорость шлифования (скорость прохождения ка-
танки через шлифовальный аппарат) составляет 4,5 м/мин..
В обточиых машинах фирмы «Keiserling» (ФРГ)
катанка проходит, перематываясь с размоточного устрой-
ства на приемное, не вращаясь вокруг своей оси. Поверх-
ность обтачивается резцами, укрепленными в головке, ко-
торая вращается вокруг катанки (рис. 13). На бу н то об-
точи ых машинах катанка проходит предварительную-
правку, калибровку в валках (с обжатием до 10%), до-
полнительную правку и затем обточку резцами.
Для улучшения поверхности катанку рекомендуется об-
тачивать на повышенных скоростях. Для охлаждения и
2ft-
30
смазки обрабатываемой катанки и резцов рекомендуется
применять эмульсию, состоящую из эмульсола и воды в.
пропорции 1:30. Перед обточкой катанки из легированной
стали (50ХФА, 70ХГФА и др.) рекомендуется проводить
умягчающую термическую обработку.
Обточные машины позволяют обтачивать бунты катан-
ки диаметром 5—20 мм, массой до 750 кг при минимальном
внутреннем диаметре мотка 600 и максимальном наружном
диаметре 1250 мм. Скорость прохождения катанки через
машину при бесступенчатом регулировании составляет 2—
80 м/мин, частота вращения головки с резцами от 1330 до
8000 мин-1.
Наиболее целесообразно для получения качественной
поверхности проволоки и прутков зачищать дефекты на
заготовке; при этом значительно уменьшается число и про-
тяженность дефектов на катанке и подкате. В настоящее
время созданы высокопроизводительные агрегаты для
сплошной зачистки заготовки: машины для огневой зачи-
стки, установленные в потоке, станки с фрезерной головкой,
бесцентровообдирочные станки для круглых заготовок. Ши-
рокое применение получили ручная огневая зачистка и вы-
рубка дефектов пневматическими молотками, а также за-
чистка наждачными кругами.
Контрольные вопросы
1. Как выплавляют чугун?
2. Что такое «губчатое железо»?
3. Какими способами выплавляют стали?
4. Какое отличие слитка спокойной стали от кипящей?
5. Какие преимущества имеет непрерывная разливка стали?
6. Назовите различия при прокатке на проволочном стане линейного и
непрерывного типа.
7. Что такое сорбитизация?
8. Какие требования предъявляют к катанке и подкату?
9. Как влияют на свойства стали углерод, марганец и кремний?
10. В чем проявляется вредное влияние серы и фосфора?
11. Как влияют на свойства стали хром и никель?
12. Как попадают в сталь неметаллические включения?
13. Какие дефекты имеются в катанке и подкате после прокатки?
14. Что такое усадочные раковины и усадочная рыхлость?
15. Как происходит обезуглероживание стальной катанки и подката?
Глава ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ 1
II МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ |
ПРИ ВОЛОЧЕНИИ I
1. Металлы и сплавы, используемые для волочения I
.Металлы и их сплавы в отличие от неметаллов обладают
.характерным блеском, непрозрачностью, высокими тепло-1
л электропроводностью, прочностью и вязкостью. При ком-
натной температуре большинство металлов находится в
твердом состоянии.
Принято делить металлы и сплавы на черные и цветные!
;К черным металлам относят железо и его сплавы
с углеродом и другими элементами — сталь и чугун.
К цветным металлам относят медь, алюминий, цинк!
свинец, олово, титан и их сплавы.
Чистые металлы применяют в технике сравнительна
редко. Наиболее широко используют сплавы. Сплавь!
представляют собой сочетание различных металлов, а так!
.же металлов с неметаллами.
Углеродистая сталь, из которой изготовляют основную!
массу проволоки, не содержит специальных добавок, на
всегда имеет небольшое количество неизбежных примесей!
от 0,25 до 1,0 % Мп, от 0,15 до 0,40 % Si, до 0,045 % S, да
'0,045 % Р- Кроме того, она может содержать небольшое
количество никеля, хрома, меди и других элементов. При!
меси попадают в сталь из руды, лома, топлива и раскисли!
телей, применяемых при выплавке стали.
Конструкционная углеродистая стали
содержит от 0,05 до 0,75 % С. В зависимости от содержания
углерода стали присваивают определенную марку. Напри
мер, сталь 10 содержит 0,07—0,15% С, сталь 35 — 0,32-!
<«0,40 % С, а сталь 60 — 0,55—0,65 % С.
Инструментальная углеродистая стали
содержит от 0,60 до 1,25 % С. Марки инструментальной уг
..леродистой стали: У7, У8, У9, У10 и У12. Их обозначений
также определяется содержанием углерода. Например
•сталь У8 содержит от 0,75 до 0,8 % С. Кроме того, широк!
используются высококачественные инструментальные уг
леродистые стали с пониженным содержанием серы и фос!
фора (вредных примесей). В конце обозначения такихста<
лей имеется еще буква А (например, У8А, УЮА и др.). j
Химический состав некоторых углеродистых сталей
приведен в табл. 2. I
Таблица 2. Химический состав качественных углеродистых сталей
Содержание элементов, %
Марка
стали
Конструкционные стали
10 0,07—0,14 0,17—0,37 0,35—0,65 0,25 0,15 0,04 0,04
35 0,32—0,40 0,17—0,37 0,50—0,80 0,12 0,12 0,15 0,03 0,03
50 0,47—0,55 0,17—0,37 0,50—0,80 0,12 0,12 0,15 0,03 0,03
70 0,67—0,75 0,17—0,37 0,50—0,80 0,12 0,12 0,15 0,03 0,03
85 0,82—0,90 0,17—0,37 0,50—0,80 0,12 0,12 0,15 0,03 0,03
65Г 0,62—0,70 0,17—0,37 0,90—1,20 0,12 0,12 0,15 0,03 0,03
Инструментальные стали
У7 0,65—0,74 0,15—0,35 0,20—0,40 0,25 0,20 0,20 0,03 0,035
У9 0,85—0,94 0,15—0,35 0,15—0,35 0,25 0,20 0,20 0,03 0,035
У7А 0,65—0,74 0,15—0,30 0,15—0,30 0,20 0,15 0,20 0,02 0,03
У8А 0,75—0,84 0,15—0,30 0,15—0,30 0,20 0,15 0,20 0,02 0,03
УЮА 0,98—1,04 0,15—0,30 0,15—0,30 0,20 0,15 0,20 0,02 0,03
УЮА 1,15—1,24 0,15—0,30 0,15—0,30 0,20 0,15 0,20 0,02 0,03
У8ГА 0,80—0,90 0,15—0,30 0,35—0,60 0,20 0,15 0,20 0,02 0,03
Автоматная сталь с содержанием углерода от
0,08 до 0,45 % отличается повышенным содержанием серы
(0,08—0,3%) и фосфора (0,08—0,15%), что позволяет
легче вести обработку резанием. Эта сталь используется
для производства калиброванного металла.
Легированная сталь содержит один или не-
сколько легирующих элементов (хром, никель, марганец,
вольфрам, молибден, ванадий, кобальт и Др.), которые
вводят с целью получения заданных свойств. Для удобства
основные элементы, вводимые в легированную сталь, обо-
значают условно русскими буквами, а их количества —
числами. Приняты следующие обозначения:
X — хром *’ ~
Г — марганец
Д — медь
Ю — алюминий
Так, 65Г обозначает марганцовистую сталь,содер-
жащую 0,65 % С и 0,90—1,2 % Мп; 50ХФА характеризует
сталь, которая содержит около 0,5 % С, 0,8—1,1 % Сг, 0,1—
0,2 % V. Широко распространены коррозионностой-
кие (нержавеющие) стали марок 12Х18Н9, 17Х18Н9. Они
содержат 8—10 % Ni, 17—19 % Сг и различаются только
Т — титан
М — молибден
Ф — ванадий
К — кобальт
Н — никель
П — фосфор
С — кремний
В — вольфрам
-32
3—853 •
33
содержанием углерода. В их состав иногда вводится титан,
в этом случае в обозначении имеется еще буква Т (напри-
мер, 12X18Н9Т).
Аналогичные условные обозначения приняты и для не-
которых сплавов. Так, сплавы Х15Н60 и Х20Н80 (нихромы)
содержат соответственно 15 и 20 % Сг, 60 и 80 % Ni, а сплав
0Х27ТЮ5 имеет до 0,05 % С, около 27 % Сг и около 5 % А1.
Для обозначения шарикоподшипниковых ста-
лей применяют букву Ш, например ШХ6, ШХ15. Буквой Р
обозначают быстрорежущие стали (Р18, Р9), а бук-
вой Е — магнитные стали (ЕХЗ) и т. д.
Химический состав некоторых легированных сталей и
сплавов приведен в табл. 3.
2. Строение металлов я сплавов
Свойства металлов и сплавов в основном определяются их
внутренним строением — структурой. Различия свойств
материалов обусловливаются прежде всего природой ато-
мов, из которых они состоят. Свойства материалов зависят
также от того, как эти атомы связаны между собой (от
расстояния между атомами, от порядка их расположения
и т. д.).
В кристаллических телах, которыми являются металлы
и их сплавы, атомы находятся в строго геометрически пра-
вильном порядке. Этим они отличаются от аморфных тел,
в которых атомы располагаются беспорядочно.
Атомы в металлах расположены в определенном поряд-
ке. В пространстве они образуют так называемую прост-
ранственную, или кристаллическую, решет-
ку. Такая решетка получается, если условно представить
атомы в виде шаров и соединить их линиями, как показано
на рис. 14, а. В действительности атомы соприкасаются и
Рнс. 14. Кристаллическое строение металлов:
а— пространственная решетка; б — ячейка объемноцентрнрованного>
куба; в — ячейка гранецентрированного куба; г — гексагональная ячей-
ка. Заштрихованы плоскости наиболее вероятных сдвигов
84
00
постоянно колеблются. При нагреве колебания атомов уси-
ливаются. Когда наступает температура плавления, ато-
мы удаляются один от другого, теряют связь и решетка раз-
рушается.
На рис. 14,6 — г показаны единичные (элементарные)
ячейки внутри пространственной решетки. Вся решетка в
целом состоит из большого числа многократно повторяю-
щихся правильных по форме ячеек. Кроме указанных на
рис. 14, могут быть и другие типы кристаллических реше-
ток и элементарных ячеек. По сравнению с чистыми метал-
лами сплавы имеют более сложное строение, так как их
элементарные ячейки включают в себя и атомы элементов,
составляющих сплав.
У многих металлов и сплавов при определенных тем-
пературах происходит перестройка кристаллической решет-
ки из одного типа в другой; это явление называется по-
лиморфным, или аллотропическим, превра-
щением, а получающиеся при этом формы одного и того
же металла или сплава называются модификациями.
Для железа такими формами являются a-железо, которое
устойчиво до 910 °C, у-железо, характерное для интервала
температур 910—1390°C, и б-железо, получающееся при
1390—1535°C. Эти модификации различаются по типу кри-
сталлической решетки, магнитным свойствам, способности
растворять углерод и др.
Металл, с которым мы имеем дело на практике, состоит
из огромного количества кристаллов, образующих кри-
сталлиты, или так называемые зерна, не имеющие, од-
нако, такой правильной внешней формы, как сами кри-
сталлы.
На свойства металла влияют не только природа атомов
и тип пространственной решетки, но и размер и располо-
жение зерен. Форма и размеры зерен зависят от условий
кристаллизации (перехода металла из жидкого состояния
в твердое) и характера последующей обработки металла в
горячем и холодном состоянии. Выявляемое различными
методами зернистое строение металла называют струк-
турой. Однако понятие структура включает и особенно-
сти внутризеренного строения. Отдельные элементы струк-
туры называются структурными составляющие
м и. Изучение структуры металла осуществляется по
излому, макро- и микроанализом, рентгеновским структур-
ным анализом.
Металлы классифицируют по их преобладающей струк-
турной составляющей. Например, легированные стали бы-
36
вают аустенитного, ферритного, карбидного и других
классов.
По излому можно судить о размере и форме зерна, о
виде термической обработки, о наличии деформации и др.
Макроанализ и микроанализ позволяют выявлять уса-
дочные раковины, трещины, неметаллические включения,
закаты, неравномерное распределение серы и фосфора. Они
дают возможность определить величину и форму зерен,
структурные составляющие и особенности их расположения,
а также выявить различные дефекты внутри металла. Та-
кой анализ проводят при помощи металлографических мик-
роскопов различной конструкции (см. гл. XIII).
3. Изменение свойств при волочении
Условия работы и связанные с ними требования к изделиям
из проволоки весьма разнообразны. В канате, напри-
мер, проволока не должна разрушаться от воздействия зна-
копеременных нагрузок и истираться; в пружине она дол-
жна быть достаточно упругой, чтобы пружина выдержива-
ла прикладываемые нагрузки без изменения размеров; д
нагревательном элементе необходима устойчивая работа
проволоки при высоких температурах. Очень часто от про-
волоки требуется высокая коррозионная стойкость, хорошая
электропроводность и способность сопротивляться слож-
ным нагрузкам. В ряде случаев проволока должна обла-
дать целым комплексом различных свойств.
Качество готовой проволоки определяется свойствами
взятого для протяжки металла, а также изменениями его»
свойств в процессе переработки.
Основные свойства металлов принято делить на физи-
ческие. химические и механические.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. К физическим свойствам
металлов относятся блеск, цвет, плотность, температура
плавления, электропроводность, теплопроводность, тепло-
вое расширение, магнитные свойства. Рассмотрим некото-
рые из них.
Температура плавления — это температура, при кото-
рой металл переходит из твердого состояния в жидкое.
В зависимости от температуры плавления металлы подраз-
деляют на л е г к о п л а в к и е и тугоплавкие.
Теплопроводность — это способность металла проводить
тепло. Металлы имеют высокую теплопроводность. Чем
она выше, тем равномернее распределяется температура по»
объему металла и тем быстрее металл прогревается.
37
Теплоемкость — это количество тепла, необходимое для
нагрева тела на один градус. Если это тепло отнести к грам-
му вещества, то получится значение удельной теплоемкос-
ти. Для нагрева или охлаждения металла, обладающего
большой теплоемкостью, необходимо затратить или ото-
брать тепла больше, чем для металла, имеющего меньшую
теплоемкость. Все металлы имеют относительно невысокую
теплоемкость.
Тепловое расширение. При- повышении температуры
большинство тел расширяется. Количественно расширение
твердых тел характеризуется коэффициентами теплового
расширения. Различают температурный коэффициент
линейного расширения и температурный коэф-
фициент объемного расширения. Для метал-
лов и сплавов основное значение имеет температурный ко-
эффициент линейного расширения а, который показывает,
на какую часть увеличивается каждая единица длины тела
при нагревании его на 1 °C. Железо, например, при 20 °C
имеет а = 0,000012.
Электропроводность металла — способность его прово-
дить электрический ток. Это — величина, обратная элек-
тросопротивлению. В практике чаще пользуются электро-
сопротивлением. Удельное электросопротивле-
ние вычисляется для проводника сечением в один
квадратный миллиметр и длиной в один метр. Для металла
нагревателей электросопротивление является одним из ос-
новных свойств.
Магнитные свойства. Под магнитными свойствами ме-
таллов понимается их способность намагничиваться и при-
тягиваться магнитом. Это необходимо учитывать для про-
волоки, используемой в электромашиностроении и приборо-
строении. Сталь, железо, никель и кобальт в разной степени
притягиваются магнитом и намагничиваются. Наиболее
важные характеристики магнитных свойств — магнит-
ное насыщение и коэрцитивная сила. Первая
из них характеризует способность металла намагничивать-
ся, а вторая — способность оставаться в намагниченном со-
стоянии.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. Под химическими свойст-
вами металлов понимается их способность к химическому
взаимодействию с другими веществами, т. е. способность
образовывать оксиды, соли и другие химические соедине-
ния. Кроме этого, большое значение имеют электрохимиче-
ские процессы. Металлы в процессе работы соприкасают-
ся с воздухом, водой, паром и кислотами. В результате
38
химического или электрохимического процесса, вызванно-
го воздействием внешней среды, происходит разрушение
металлов (коррозия). Коррозия наносит громадный ущерб
народному хозяйству.
При химической коррозии разрушение метал-
ла происходит под воздействием сухих газов или жидкос-
тей, не проводящих электрический ток (например, керосин»
бензин). Электрохимическая коррозия проис-
ходит при взаимодействии металла с жидкостями, прово-
дящими электрический ток (вода, щелочи, кислоты). Ме-
таллы неодинаково сопротивляются коррозии. Наиболее
устойчивы против коррозии чистые металлы.
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. Основными механичес-
кими свойствами металлов и сплавов являются упругость,
пластичность, прочность, твердость, ударная вязкость и вы-
носливость (или сопротивление усталости). Для определе-
ния механических свойств металлов проводят механические
испытания.
Основной характеристикой металла как конструкцион-
ного материала является способность выдерживать нагруз-
ки без разрушения или без недопустимого изменения раз-
меров. Поведение металлов под воздействием нагрузок раз-
лично. Одни металлы хорошо сопротивляются действию-
сжимающих усилий, но плохо выдерживают растягиваю-
щие усилия, а другие, хорошо сопротивляясь плавным на-
грузкам, разрушаются даже при небольших мгновенно при-
ложенных нагрузках.
Воздействие нагрузок на металл приводит к деформа-
ции, т. е. к изменению его формы и размеров. После удале-
ния сравнительно небольшой нагрузки металл частично-
возвращается к своей первоначальной форме и размерам.
Эту часть деформации называют упругой, а свойство мате-
риала к восстановлению своего исходного состояния назы-
вают упругостью. Большие усилия приводят к безвоз-
вратному изменению формы и размеров. Такую деформа-
цию называют пластической, а способность материала де-
формироваться, т. е. изменять свою форму без разрушения,,
называют пластичностью.
Упругость и пластичность определяют эксплуатацион-
ные качества металла и способность его к обработке. Не-
способность металлов к пластическому деформированию
при обычных температурах называют хрупкостью. На-
пример, при воздействии нагрузки на некоторые стали и
чугуны они разрушаются внезапно, без изменения формы.
Каждое изделие из металла или другого материала дол-
39
жно обладать комплексом определенных механических
свойств (прочностью, пластичностью, упругостью и др.),
вытекающих из условий его службы. Эти свойства опреде-
ляются путем испытания либо самого изделия, либо образ-
ца, изготовленного из того же материала, что и изделие.
Методики определения механических свойств проволоки из-
ложены в гл. XIII.
Испытание на растяжение — очень важный вид механи-
ческих испытаний, так как по его результатам можно су-
дить о прочности, упругости и пластичности металла.
Прочность металла характеризуется максимальной на-
грузкой, которую выдерживает металл в момент наступле-
ния разрушения.
Отношение этой нагрузки Рв к первоначальному попе-
речному сечению Fo нагружаемого материала называется
временным сопротивлением разрыву (ов):
°B = PB/F0. (1)
Нагрузку, отнесенную к площади поперечного сечения,
называют напряжением. В этом смысле временное со-
противление разрыву является напряжением, отвечающим
наибольшей нагрузке.
Кроме того, металл характеризуется пределом текучес-
ти (от), пределом упругости (оу), относительным удлине-
нием (б) и относительным сужением (ф).
Предел текучести представляет собой наименьшее на-
пряжение, когда деформация материала происходит без
заметного увеличения действующей нагрузки. Если Рт — со-
ответствующая этому нагрузка, то
а, = Л'Л>- (2)
Предел упругости — это максимальное напряжение, ко-
торое может выдерживать материал, не обнаруживая приз-
наков пластической (остаточной) деформации при нагру-
жении. Он вычисляется по формуле
<ту = Ру/Р0, (3)
где Ру — предельная нагрузка, не вызывающая остаточной
деформации.
В практике пользуются значениями условных пределов
текучести и упругости. Условный предел текуче-
сти сто,2 представляет собой напряжение, при котором ма-
териал деформируется на 0,2%. Аналогично условный
предел упругости oo,oi — это напряжение, возника-
ющее при деформации на 0,01 %. Указанные проценты яв-
40
ляются наиболее распространенными, однако они могут*
быть и другими.
Относительное удлинение — это отношение увеличения:
длины образца после разрыва его нагрузкой к его началь-
ной длине:
6 = .юо%, (4)
где /1 — длина образца после разрыва, мм; /0 — длина об-
разца до разрыва, мм.
Относительное сужение представляет собой отношение
площади поперечного сечения образца после разрыва к
первоначальной площади поперечного сечения:
-100%, (5)
Ft
где Fi — площадь поперечного сечения материала в месте
разрушения, мм2.
Определение пластичности по результатам испытание
на растяжение сложно и занимает много времени. Поэто-
му на практике пользуются более простыми методами —
проводят технологические пробы. С помощью технологичес-
ких проб выявляют способность металла к тем или иным
деформациям, которым он будет подвергаться в процессе*
обработки или в готовом изделии. При технологических
пробах замеряют только деформацию, а о результатах ис-
пытания судят по состоянию поверхности испытуемого об-
разца после испытания. Отсутствие трещин, отслаивания,
надрывов, излома показывает, что материал выдержал про-
бу. Наиболее распространенными технологическими проба-
ми являются проба на перегиб, проба на скручивание, про-
ба на навивку проволоки.
Проба на перегиб — это то число повторно-переменных
изгибов зажатого в тиски образца проволоки полностью на
себя и обратно (180°), которое он выдерживает до разру-
шения. При этом образец зажимают в тисках губками (ва-
ликами), имеющими радиус закругления, установленный в
зависимости от диаметра самой проволоки (2,5; 5,0; 7,5 л
10 мм).
Проба на скручивание — это число скручиваний образ-
ца проволоки вокруг своей оси, которое он выдерживает до
разрушения. Как правило, длину образца принимают рав-
ной 100 диаметрам проволоки (применяют, однако, и дру-
гие длины).
При очень тонких диаметрах проволоки (обычно от
< 41
0,75 мм и ниже) испытания на перегиб (а иногда и на скру-
чивание) заменяют испытаниями образца на разрыв
после завязывания на нем узла, при котором
усилие, приведшее к разрыву, относят в процентах к уси-
лию при разрыве без узла.
Проба на навивку. Проволоку испытывают на хруп-
кость путем навивки ее вокруг образца, диаметр которого
равен диаметру испытуемой проволоки. Этим образцом
обычно является сама же проволока.
Прочность проволоки можно характеризовать еще твер-
достью и пределом выносливости (усталости), т. е. напря-
жением, ниже которого образец не разрушается при задан-
ном числе знакопеременных нагрузок (обычно 107 циклов).
Изменение структуры металла при волочении сущест-
венно отражается на свойствах проволоки. Для получения
требуемых свойств проволоки иногда приходится проводить
после волочения термическую обработку, рихтовку, обкат-
ку или другие операции.
При волочении плотность металла, как показали иссле-
дования, несколько уменьшается. Удельное электросопро-
тивление в процессе волочения у проволоки из чистых ме-
таллов возрастает, а у проволоки из нихрома, например,
снижается. Наиболее характерные магнитные свойства из-
меняются следующим образом: коэрцитивная сила (напря-
женность магнитного поля, необходимая для полного раз-
магничивания металла) растет, магнитное насыщение
уменьшается.
Коррозионная стойкость металла, подвергнутого воло-
чению, снижается. Чем тоньше проволока, тем больше ее
поверхность и тем более она подвержена коррозии. С уве-
личением деформации обжатия при волочении возрастает
растворимость протянутой проволоки в кислотах.
Если отметить по вертикальной линии (ось ординат)
значения оъ, получающиеся после определенного обжатия,
а по горизонтальной линии (ось абсцисс) — в процентах
значения общих (суммарных) обжатий, т. е. обжатий за
все переходы, через все волоки, начиная от исходной заго-
товки и кончая проволокой готового размера (см. гл. V)
Q, то получим картину изменения прочности сталей, кото-
рая будет характеризоваться кривыми, показанными на
рис. 15. Легко заметить, что с увеличением содержания уг-
лерода в стали прочность проволоки после термической об-
работки и волочения возрастает. Аналогично изменяется
временное сопротивление проволоки из других металлов и
сплавов.
42
Рис. 15. Изменение механических свойств стальной проволоки после воло-
чения в зависимости от деформации Q;
1 — отожженная проволока; 2— патентированная проволока
Значения относительного удлинения (6) и относительно-
го сужения (ij?) проволоки в процессе волочения уменьша-
ются, за исключением проволоки из стали, подвергнутой па-
тентированию. У патентированной проволоки относительное
сужение первоначально возрастает, а затем (после 75 % -
ной общей деформации) уменьшается.
Пределы упругости и текучести холоднотянутого метал-
ла неустойчивы вследствие наличия в нем значительных
внутренних напряжений, они зависят от природы металла
и условий его волочения. Изменение этих характеристик
аналогично изменению временного сопротивления, т. е. они
увеличиваются с повышением суммарных обжатий.
Твердость волоченой стали с увеличением обжатий воз-
растает. С достаточной надежностью твердость проволоки
можно определять по значениям временного сопротивле-
ния разрыву, применяя соответствующие переводные ко-
эффициенты.
43
Числа перегибов с повышением общей деформации (т. е.
деформации за все переходы через все волоки) первона-
чально увеличиваются до некоторого максимума, после че-
го способность к деформации при перегибе быстро падает.
При содержании углерода в стали 0,7 % числа перегибов
у проволоки, протянутой из патентированной заготовки,
повышаются, при более высоком содержании углерода зна-
чения их понижаются. Наиболее высокие показатели чисел
перегибов у проволоки, изготовленной из стали с 0,5 % С
после патентирования исходной-заготовки. Низкие резуль-
таты по числу перегибов у проволоки со структурой грубо-
го пластинчатого перлита, протянутой после отжига. Уве-
личение единичных (частных) обжатий (обжатий за один
переход или протяжку через волоку) снижает число пере-
гибов проволоки.
Числа скручиваний у проволоки, изготовленной из тех-
нически чистого железа, при увеличении общей деформа-
ции резко падают, а у проволоки из средне- и высокоугле-
родистой стали, протянутой из патентированной заготовки,
сначала возрастают, а затем незначительно понижаются.
Числа скручиваний проволоки из стали того же состава,
отожженной в заготовке, с увеличением деформации суще-
ственно снижаются, наиболее значительно при первых пе-
реходах.
С увеличением общей деформации временное сопротив-
ление разрыву <тв непрерывно возрастает, и напряжение
разрыва с узлом стВузл, характеризующего хрупкость, при
определенной общей деформации (критическом наклепе)
начинает резко падать. Начало падения ств и отношения
Ств узл/ств можно рассматривать как критическую точку пе-
рехода проволоки из вязкого состояния в хрупкое. Поло-
жение этой точки может изменяться в зависимости от раз-
мера единичных обжатий, вида термической обработки и
т. д. При производстве высокопрочной проволоки, когда
применяют высокие общие обжатия, наблюдается появле-
ние так называемой местной хрупкости — перехода метал-
ла из вязкого состояния в хрупкое. При чрезмерно высоких
обжатиях или неудовлетворительной термической обработ-
ке возникает хрупкость по всему мотку.
Предел выносливости при повторно-переменном переги-
бе протянутой из патентированной заготовки проволоки воз-
растает с увеличением общей деформации до 80 %, а за-
тем падает. Установлено, что наиболее высокий предел ус-
талости при повторно-переменном изгибе имеет проволока
из стали 50.
44
4. Изменение структуры металла при волочении
Рис. 16. Схема деформации зер-
на:
а — недеформнрованное зерно;
б —деформация зерна при
сдвиге; в — двойникование.
Штриховой линией показана
граница деформированного зер-
на, кажущаяся ровной вследст-
вие малых размеров ступенек
При волочении металл пластически деформируется, не на-
рушая своей целостности. Чтобы выяснить, как протекает
этот процесс, необходимо рассмотреть вначале деформацию
отдельных кристаллов.
Экспериментально установлено, что пластическая де-
формация (рис. 16) отдельного кристалла (монокристал-
ла) может протекать двумя путя-
ми: скольжением (сдвигом)
и двойникованием.
Скольжение заключается в
смещении одних частей кристал-
ла относительно других. При двой-
никовании кристаллическая ре-
шетка смещается относительно
оси, лежащей в плоскости двой-
никования. В результате получа-
ется зеркальное изображение од-
ной части кристалла по отноше-
нию к другой. Пластическая де-
формация протекает чаще всего
скольжением.
Скольжение начинается на
плоскостях, наиболее плотно
усеянных атомами (см. рис. 14).
По мере деформирования металл
упрочняется и скольжение начи-
нает происходить по другим плос-
костям. Таким образом, моно-
кристалл при деформации дро-
бится на отдельные части, распо-
ложенные в определенном по-
рядке.
В металле, состоящем из мно-
жества зерен (в поликристалле),
пластическая деформация проте-
кает сложней. Здесь соприкасаются зерна с разными на-
правлениями осей кристаллической решетки, связанные
между собой и механически, и электрически. Чем мельче
зерно, тем больше сила сцепления и тем труднее деформи-
руется металл.
Деформацию поликристаллического металла можно
условно рассматривать протекающей в три стадии.
На первой стадии, когда степень деформации еще
45
невелика, скольжение под воздействием нагрузки протека-
ет в кристаллах, благоприятно расположенных по отноше-
нию к направлению деформации, а также в частях, ослаб-
ленных внутренними пороками.
На второй стадии с ростом степени деформации
происходит скольжение целых групп кристаллов и поворот
зерен в направлении деформирования. Зерна вытягивают-
ся и приобретают волокнистое строение (рис. 17).
a S
Рис. 17. Структура металлов до (а) и после (б>
деформации (волочения)
Третья стадия начинается с дробления зерен. Кри-
сталлическая решетка принимает теперь по отношению к
направлению деформирования (например, волочению) стро-
го определенное положение—появляется так называемая
текстура. Следует иметь в виду, что процессы, характер-
ные для какого-либо этапа деформации, проявляются и на
других стадиях; однако они не являются главными, опре-
деляющими данную стадию.
Если металл состоит из нескольких структурных состав-
ляющих, то пластическая деформация протекает сложнее,
поскольку каждая составляющая обычно имеет свои осо-
бые физические и механические свойства.
Отдельные участки кристаллической решетки, зерна и
целые зоны металла по сечению проволоки деформируют-
ся неодинаково, так как они по-разному расположены к
направлению деформации, имеют различные формы и раз-
меры и неодинаковы по свойствам. На процесс деформа-
ции по сечению проволоки существенное влияние оказыва-
ют условия волочения: качество подготовки заготовки,
смазка, подсмазочное покрытие, качество волочильного оч-
ка, размер примененных обжатий, однородность структуры,
температура в зоне волочения и др. Неравномерная дефор-
мация, присущая волочению, приводит к появлению в про-
волоке напряжений, различных по величине и направле-
46
нию; эти напряжения могут привести к внутренним или
внешним надрывам.
5. Деформации и напряжения при волочении металлов
В настоящее время есть два пути, которые позволяют по-
лучать повышенную прочность в металле. Первый — это
повышение плотности дислокаций посредством применения
пластической деформации. В связи с этим холодную плас-
тическую деформацию широко применяют для повышения
прочности металлов и сплавов. Например, волочением па-
тентированной проволоки достигают значений ств до 3920—
4410 Н/мм2. Второй — это увеличение прочностных свойств
в металле при полном отсутствии дислокаций. Показано,
что металл, имеющий минимально возможное число дис-
локаций, обладает прочностью, близкой к теоретической.
Материалы, которые почти не имеют дислокаций, получе-
ны в лабораториях в виде однокристальных нитей (усов);
они показали исключительно высокое значение прочности.
Таким образом, согласно представлениям современной
теории, рассматривающей деформацию главным образом
как процесс создания и движения дислокаций, прочност-
ные и пластические свойства определяются сопротивлением
этому движению или, точнее, напряжением, необходимым
для движения дислокаций.
Исследования с помощью электронного микроскопа
структуры углеродистой стали и дислокационных явлений
позволили ученым выявить закономерности между струк-
турой и прочностью. Эта связь для углеродистых сталей,
по выражению Холла—Петча, может быть записана в сле-
дующем виде:
°в = Со + kd 2 . (6)
В этой формуле под d следует понимать средний раз-
мер зерна низкоуглеродистой стали (железа) или расстоя-
ние между карбидами в стали с пластинчатым или зерни-
стым перлитом; k и сто—коэффициенты, постоянные для
данного металла.
Из формулы вытекает, что прочностные свойства обрат-
но пропорциональны измельченности зерна или межкар-
бидным расстояниям.
Установлено, что эта зависимость действительна при
любом способе измельчения перлита (волочение, прокатка,
термическая обработка). Границы зерен низкоуглероди-
стой стали или карбидные пластинки являются барьерами
Для движения дислокаций.
47
Таким образом, и железо, и сталь можно описать од-
Рис. 18. Схема главных на-
пряжений и главных дефор-
маций при волочении
ним и тем же уравнением прочности, что позволяет сделать
обоснованное предположение о том, что физическая при-
рода их прочности одинакова и различие в уровне их проч-
ности может быть объяснено разной величиной зерна или
неодинаковыми межкарбидными расстояниями.
Приведенное выше весьма краткое изложение основных
положений теории дислокаций далеко не исчерпывает мно-
гих вопросов прочности и пластич-
ности, .разрешаемых при ее приме-
нении.
От других процессов обработки
металлов давлением волочение от-,
личается разноименной схемой глав-1
ных напряжений и симметричной!
схемой главных деформаций (рис!
18). Разноименная схема главных!
напряжений характеризуется высо-1
ким КПД деформации и понижен-!
ным расходом энергии. Растягивающее напряжение щ спо-1
собствует охрупчиванию металла при волочении, а макси-1
мально допустимое значение ограничивает степень!
деформации за проход. Сжимающие напряжения Ог и оз|
вызывают внешнее трение в канале волоки. По условию
пластичности при волочении сплошных круглых тел соот-
ношение между главными напряжениями в данном случае
выражается зависимостью
О1 + О2 = от. (7)
Симметричная схема деформации способствует образо-
ванию волокнистой структуры в проволоке — определяю-
щего фактора в формировании ее свойств. Степень дефор-
мации при волочении выражается абсолютным обжатием
(обжатием по диаметру)
Ad = d0 — d; (8)
относительным обжатием (обжатием па поперечному сече-
нию)
6
Fo-F
(9)
(Ю)
Fo
и коэффициентом вытяжки
г \ а /
где do и d — диаметры проволоки до и после волочения;
48
Fo и F — соответствующие площади ее поперечного се-
чения.
Между относительным обжатием и вытяжкой существу-
ет связь
6=1- — . (Н)
У
Контрольные вопросы
1. Какими характерными признаками обладают металлы?
2. Какие материалы относятся к черным и цветным металлам?
3. Что представляют собой сплавы?
4. Какие стали применяют для волочения?
5. Чем характерна легированная сталь?
6. Какие физические свойства металлов вы знаете?
7. Что понимается под химическими свойствами металлов?
8. Перечислите основные механические свойства металлов.
9. Что называется временным сопротивлением разрыву, пределом теку-
чести, пределом упругости, относительным удлинением и относитель-
ным сужением?
10. Каково внутреннее строение металлов н сплавов?
11. Что такое структура металла?
12. В чем заключается процесс волочения?
13. Как протекает пластическая деформация?
14. Чем обусловлено появление внутренних напряжений в проволоке?
15. Как изменяются физические, механические и химические свойства
металлов при волочении?
16. Что называется дислокациями?
17. Какова схема деформаций и напряжений при волочении?
Глава ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
111 ПРОИЗВОДСТВА ПРОВОЛОКИ
И КАЛИБРОВАННОГО МЕТАЛЛА
1. Классификация проволоки и калиброванного металла
Стальную проволоку и прутки классифицируют по следую-
щим признакам. По форме поперечного сечения проволоку
и прутки изготовляют круглыми, фасонного профиля, квад-
ратными, прямоугольными, трехгранными, шестигранными,
овальными, сегментными, зетобразными, иксобразными,
клиновидными, секторными, трапециевидными и других
специальных профилей. Больше всего производят проволо-
ки и прутков круглого сечения.
По размеру (диаметру) поперечного сечения проволока
по ГОСТ 2333—80 делится на группы: 1-й размер менее
<-853
49
0,10 мм; 2-й — от 0,10 до 0,20 мм; 3-й — от 0,20 до 0,40 мм;
4-й — от 0,40 до 0,80 мм; 5-й — от 0,80 до 1,60 мм; 6-й —
от 1,60 до 4,0 мм; 7-й—от 4,00 до 6,0 мм; 8-й — от 6,00 до
8,00 мм включительно; 9-й — свыше 8,00 мм.
Калиброванный металл круглого сечения изготовляют
диаметром от 3 до 100 мм, квадратного сечения со сторо-
ной квадрата от 5 до 100 мм, шестигранного сечения диа-
метром вписанного круга от 5 до 100 мм и прямоугольного
сечения (полосовая) толщиной от 5 до 50 мм, шириной от
12 до 63 мм.
По точности изготовления и в зависимости от поля до-
пуска проволока по ГОСТ 2771—81 имеет предельные от-
клонения номинальных диаметров. Для каждого класса
точности в зависимости от номинального размера проволо-
ки установлены допустимые отклонения.
Для каждого конкретного вида проволоки в зависимо-
сти от назначения ее техническими условиями или стандар-
том оговаривается точность изготовления.
В табл. 4 приведены допускаемые отклонения по раз-
мерам для круглой проволоки.
Таблица 4. Допускаемые отклонения по размерам для круглой
проволоки
Проволока Отклонения, мм, при номинальном Диаметре проволоки, мм
0,2—0,3 0,3—0,6 0,6—1.0 1,0—3,0 3,0—6,0
Пружинная (ГОСТ 9389—75) —0,035 —0,04 —0,045 —0,06 —0,08
Канатная без по- крытия (ГОСТ 7372—79) ±0,01 ±0,024- 4~0,01 ±0,024- 4—0,01 ±0,03 ±0,04
Высокого омичес- кого сопротивле- ния (ГОСТ 12766—77) —0,04 —0,045 —0,06 —0,08
Допускаемые отклонения по размерам на калиброван-
ный металл, согласно классу точности, приведены в табл. 5.
Химический состав стали во многом определяет свойст-
ва проволоки и прутков. Стальную проволоку изготовляют
из низкоуглеродистой стали с массовой долей углерода до
0,25 % включительно; из углеродистой стали с массовой
долей углерода свыше 0,25%; из легированной стали; из
высоколегированной стали; из сплавов с особыми свойст-
вами (коррозионностойких, жаростойких, жаропрочных,
прецизионных).
50
Таблица 5. Допускаемые отклонения по размерам для калиброванной
стали
Диаметр, мм Отклонения, мм, при классе точности
2а 3 За 4 5
3—30 —(0,014-ь —(0,02 ч- —(0,04 ч- —(0,06 ч- -(0,12ч-
4-0,033) 4-0,045) 4-0,08) 4-0,14) 4-0,28)
30—50 — —0,05 —0,10 —0,17 —0,34
52—65 — —0,06 —0,12 —0,20 —0,40
67—100 — — — —0,23 —0,46
По временному сопротивлению разрыву ств стальная
проволока бывает: низкой прочности (менее 390 Н/мм2);
пониженной прочности (390—790Н/мм2); нормальной проч-
ности (790—1230 Н/мм2); повышенной прочности (1240—
1960 Н/мм2); высокой прочности (1970—3140 Н/мм2); особо
высокой прочности (свыше 3140 Н/мм2).
Кроме того, к большинству сортов проволоки предъяв-
ляют требования по пластичности, оцениваемой числом пе-
регибов и скручиваний.
К калиброванному металлу предъявляют требования по
твердости, которая зависит от марки стали и состояния
поставки. Так, калиброванная сталь 08кп в наклепанном
состоянии должна иметь твердость НВ 179, а в отожжен-
ном состоянии 131; сталь 30 — в наклепанном состоянии
229, а в отожженном 187, сталь ЗОХГСА—в наклепанном
состоянии 269, а в отожженном 229.
По требованию заказчика калиброванная сталь в состо-
янии поставки должна иметь определенные показатели по
временному сопротивлению разрыву, относительному удли-
нению и относительному сужению.
По виду поверхности проволока может быть без допол-
нительной отделки поверхности после деформации (в том
числе проволока с остатками технологических покрытий —
меди, фосфата, буры, наносимых на поверхность для под-
готовки металла к волочению); тянутая после предвари-
тельной шлифовки, обточки или обдирки на промежуточ-
ном размере; со специальной отделкой поверхности (путем
удаления поверхностного слоя); полированная, шлифован-
ная, травленая; покрытая: с металлическим покрытием
(оцинкованная, луженая, омедненная, латунированная, алю-
минированная и с другими покрытиями), с неметалличе-
ским покрытием (покрытая полимерами, фосфатированная
и с другими покрытиями); светлая (термически обработан-
4* . 51
ная в защитной атмосфере); оксидированная (окисленная,
термически обработанная с цветами побежалости); черная
(термически обработанная, покрытая окалиной).
Калиброванный металл по качеству поверхности делит-
ся на три группы: А, Б и В. А—металл особо ответствен-
ного назначения, Б — общего назначения, В — металл для
механической обработки.
По назначению проволока имеет самую широкую клас-
сификацию: общего назначения; для армирования железо-
бетонных конструкций; для армирования предварительно-
напряженных железобетонных конструкций; сварочная;
наплавочная; канатная; спицевая; для гибких тяг центра-
лизации сигналов и стрелок; пружинная; для армирования
резинотехнических изделий; струнная; для пружинных
шайб; для производства сеток; для воздушных линий свя-
зи; для сердечников проводов; для проводов и кабелей;
для бронирования проводов и кабелей; бандажная; для
нагревательных элементов; элементов сопротивления; для
упругих элементов; с заданным температурным коэффици-
ентом линейного расширения; для записи гармонических
сигналов; конструкционная разного назначения; для изго-
товления заклепок и распорок сепараторов подшипников
качения; для крепежных изделий, изготавливаемых мето-
дом холодного выдавливания и высадки; шплинтовая; поли-
графическая; игольная; гребнечесальная; бердная; кардная;
ремизная; колковая: увязочная.
Требования к проволоке, зависящие от ее назначения,
предусматриваются государственными стандартами
(ГОСТами), техническими условиями (ТУ) или соглаше-
ниями, заключенными между потребителями и поставщи-
ками. В этих документах оговариваются: форма сечения,
размеры, отклонения от них (допуски), механические свой-
ства, состояние поверхности, микроструктура и при необ-
ходимости некоторые физические свойства.
ГОСТами, ТУ и отдельными соглашениями устанавли-
ваются методы определения свойств проволоки, правила
испытания и способы отбраковки, чтобы не было разногла-
сий между поставщиками и потребителями. Кроме того,
предусматриваются определенные методы упаковки и мар-
кировки проволоки во избежание ее порчи при хранении
и транспортировке, а также для исключения перепутыва-
ния марок стали.
2. Технологические схемы производства проволоки
и калиброванной стали
Процесс производства проволоки и прутков заключается
в чередовании различных операций, куда относятся терми-
ческая обработка, подготовка поверхности и волочение.
При осуществлении этих операций происходит уменьше-
ние сечения и достигаются необходимые свойства, преду-
смотренные техническими требованиями.
При производстве проволоки чередование технологиче-
ских операций и число чередований могут быть различны-
ми. Число повторений всех операций (технологических цик-
лов) зависит от диаметра готовой проволоки и от пластич-
ности металла. Чем тоньше готовая проволока и чем
менее пластичен металл, тем большее число циклов необхо-
димо при ее переработке.
Рассмотрим схемы технологических процессов произ-
водства некоторых сортов проволоки и прутков.
ПРОИЗВОДСТВО ПРОВОЛОКИ ИЗ НИЗКОУГЛЕ-
РОДИСТОЙ СТАЛИ. Катанка из низкоуглеродистой ста-
ли диаметром 6,0—9,0 мм проходит операции по подготов-
ке поверхности и протягивается в зависимости от назначе-
ния на размеры от 0,8 до 1,2 мм. Если нужно иметь более
тонкую проволоку, то следует ее термически обработать
(отжечь) и затем повторить волочение до необходимого
диаметра. В зависимости от назначения проволока может
быть использована без дополнительной термической обра-
ботки. Иногда проволоку подвергают калибровке, заклю-
чающейся в протяжке со слабым обжатием после терми-
ческой обработки.
Если учесть, что из низкоуглеродистой стали изготов-
ляется около 70-—75 °/о проволоки, то производство ее дол-
жно быть достаточно дешевым. При изготовлении этой про-
волоки можно применять высокие суммарные и единичные
обжатия, несложную термическую обработку, наиболее вы-
сокие скорости волочения, сравнительно небольшие усилия
волочения. Для волочения с высокими скоростями требует-
ся металл повышенной чистоты по неметаллическим вклю-
чениям и однородный по химическому составу. Содержание
углерода в стали для катанки не более 0,15 %, относитель-
ное сужение не менее 60 %. Катанка, предназначенная для
волочения проволоки средних размеров с высокими обжа-
тиями и скоростями, должна иметь овальность не более
0,5 мм и высокое качество поверхности.
При производстве проволоки особо ответственного на-
53
Рис. 19. Схема технологического
процесса производства оцинкован-
ной низкоуглеродистой проволоки
значения с целью удаления дефектов исходную катанку
иногда шлифуют в мотках. Перед шлифованием катанку
рекомендуется подвергать калибровке для устранения
овальности.
Из низкоуглеродистой стали изготовляют проволоку:
1) общего назначения диаметром 0,16—10 мм (ов —
= 690-^-1370 Н/мм2);
2) бердную диаметром 0,8—8,5 мм (сгв = 390-ь640 Н/мм2);
3) для бронирования электрических проводов и кабелей
оцинкованную диаметром 0,3—8,0 мм (<тв = 340~490 Н/мм2);
4) полиграфическую оцинкованную и неоцинкованную
диаметром 0,35—1,2 мм (ов = 6904-880 Н/мм2);
5) стальную оцинкованную для воздушных линий свя-
зи (линейную) диаметром 1,5—6,0 мм (<тв = 360-ь640 Н/мм2);
6) стальную низкоуглеро-
дистую наклепанную для ар-
мирования железобетонных
конструкций диаметром 3,0—
10 мм (ов = 440-ь830 Н/мм2);
7) стальную углеродистую
для холодной высадки диамет-
ром 1,0—16 мм (ств=420-н 740
Н/мм2) и др.
Проволока из низкоуглеро-
дистой стали имеет невысокие
значения временного сопротив-
ления разрыву. Л. А. Красиль-.
Никовым совместно с Н. В. Со-1
кодовым и В. Е. Егоровым по-]
казана возможность получе]
ния проволоки из низкоуглеро-|
диетой стали с повышенном
пластичностью и временным со-|
противлением, соответствую]
щими патентированной стали]
содержащей около 0,5—0,6 %"
С. Это обеспечивается терми-
ческим упрочнением заготовки
перед волочением ее на гото-
вый размер, заключающимся
в резком охлаждении проволоки, нагретой до 950 °C, в под-
соленной воде.
Производство оцинкованной проволоки из низкоуглеро-
дистой стали приведено на рис. 19.
ПРОИЗВОДСТВО ПРОВОЛОКИ ИЗ СРЕДНЕ- И ВЫ-
54
СОКОУГЛЕРОДИСТОИ СТАЛИ. Изготовляют канатную,
пружинную, арматурную для напряженного железобетона,
игольную и другие виды проволоки. Проволоку из средне-
и высокоуглеродистой стали с содержанием 0,5—1,2 °/о С
можно условно разделить на проволоку, получаемую из
сорбитизированного металла, и проволоку, про-
тянутую из стали, отожженной на зернистый
перлит.
Проволоку из сорбитизированного металла изготовляют
средненаклепанной (спицевая), высоконаклепанной (канат-
ная, пружинная) и особо сильнонаклепанной (пружинная
первого класса, канатная особо высокой прочности и др.).
Эту проволоку применяют без покрытий (светлую) и с по-
крытиями (цинковым, латунным, оловянным и др.).
Стремятся к тому, чтобы катанка для производства
проволоки после горячей прокатки имела структуру сорби-
та. Сорбитизированную катанку можно протягивать с боль-
шими суммарными обжатиями. Если нет возможности по-
лучить сорбитизированную катанку, то ее в большинстве
случаев подвергают нормализации или патентированию.
Катанку по содержанию углерода, соответствующую стали
70 и сталям с меньшим содержанием углерода, предназна-
ченную для производства передельных заготовок, протяги-
вают без термической обработки.
Канатную проволоку перед волочением не меднят, так
как образующаяся на поверхности проволоки гальваниче-
ская пара сталь—медь вызывает усиленную коррозию.
При производстве проволоки из заготовки с сорбитовой
структурой пользуются высокоскоростными машинами мно-
гократного волочения. Однократные машины применяют
при волочении проволоки, требующей одну или две про-
тяжки, и при изготовлении проволоки фасонных сечений.
Значения единичных и суммарных обжатий, используе-
мых при волочении проволоки этой группы, по данным Бе-
лорецкого металлургического комбината, приведены в
табл. 6.
Суммарные обжатия проволоки зависят от заданного
временного сопротивления, химического состава стали и
Диаметра проволоки. Оптимальными считают суммарные
обжатия 75—80 %. Наиболее рационально получать высо-
кое значение временного сопротивления разрыву проволо-
ки за счет увеличения содержания углерода в металле,
а не путем повышения суммарных обжатий. Малые еди-
ничные обжатия применяют главным образом при произ-
водстве сильно наклепанной проволоки. При производстве
55
3
Таблица 6. Единичные (числитель) и суммарные (знаменатель)
обжатия, принятые на Белорецком металлургическом комбинате при
производстве пружинной и канатной проволоки из углеродистой стали
Диаметр, мм Обжатия, %, при ив» Н/мм2
1180—1470 1570—1860 1900 и более
0,2—0,5 16—24/90—92 12—18/94—98
0,6—1,0 20—25/79—88 17—26 84—90 14—20/88—93
1,2—2,0 21—28/77—81 18—27 80—84 16—22/84—88
2,2—3,0 22—29/74—79 19—29 76—82 18—24/78—85
3,0—5,0 23—30/60—75 20—30,62—78 —
проволоки особо высокой прочности (например, ств —
= 3140 Н/мм2 и более) приходится применять суммарные
обжатия до 96 % и выше, а иногда и снижать скорости во-
лочения.
При изготовлении сильно наклепанной проволоки боль-
шое значение имеет интенсивное охлаждение барабанов и
волок для подавления эффекта старения металла и полу-
чения высоких пластических свойств проволоки.
Проволока для металлокорда. Для изготовления метал-
локорда применяется стальная проволока, покрытая ла-
тунью, диаметром 0,15мм (ов=2450—3040 Н/мм2). Сырьем
для ее изготовления служит катанка диаметром 6,0 мм из
стали У7 (0,70—0,74 % С). Катанку с подготовленной к
волочению поверхностью протягивают на диаметр 4,5 мм.
Передельную заготовку диаметром 4,5 мм после патенти-
рования и соответствующей обработки ее поверхности про-
тягивают на проволоку диаметром 2,6 мм, которую вновь
патентируют, затем подготавливают ее поверхность к воло-
чению и протягивают на диаметр 0,8 мм. Заготовку 0,8 мм
патентируют, затем подвергают латунированию в пирофос-
фатных электролитах. Латунированную проволоку диамет-
ром 0,8 мм протягивают с применением жидкой смазки на|
проволоку готового размера (0,15 мм).
Характерной особенностью проволоки, требующей пред-
варительного отжига на зернистый перлит перед волоче-
нием, является ее низкая прочность и высокая пластичность,
определяемая высокими значениями относительного удли-
нения и относительного сужения. Кроме того, качество по-
верхности проволоки после волочения должно быть высо-
ким, что обеспечивается протяжкой металла с жидкой
смазкой.
Игольная проволока, например, может поставляться
56
отожженной (без дополнительной холодной деформации),
калиброванной и нагартованной. Для получения светлой
поверхности игольной проволоки применяют светлый от-
жиг.
Кардная, ремизная и пружинная проволока поставляет-
ся в закаленном и отпущенном состоянии.
Поверхность кардной проволоки должна быть серебри-
сто-белого цвета; механические свойства по длине прово-
локи должны быть однородными. Промежуточная терми-
ческая обработка (патентирование или нормализация),
операции холодного деформирования и другие операции
аналогичны соответствующим операциям при производстве
канатной проволоки с тем же содержанием углерода в ста-
ли (0,5%). Для получения удовлетворительной поверхно-
сти кардной проволоки целесообразно применять светлое
патентирование заготовки по следующему режиму: нагрев
860—930°C; отпуск 420—450°C; закалочная среда — хлоп-
ковое или сурепное масло.
Ремизную проволоку из стали 50 изготовляют из зака-
ленной и отпущенной заготовки, подвергнутой лужению. Ко-
нечной операцией является попарная спайка. Для отпуска
(после закалки) ремизной проволоки применяют темпера-
туру около 650°C, что обеспечивает заданные свойства. За-
калочной средой для ремизной проволоки является горя-
чая вода.
Проволоку диаметрами 1,2—5,5 мм для клапанных пру-
жин изготовляют из сталей 65С и 65Г. После волочения на
готовый размер ее подвергают закалке с 780—920 °C (за-
калочной средой является машинное масло) и затем от-
пуску при 450—550 °C.
ПРОИЗВОДСТВО ПРОВОЛОКИ ИЗ ЛЕГИРОВАН-
НОЙ СТАЛИ. Особенности технологии при производстве
проволоки из высоколегированных сталей обусловлены их
свойствами: более низкой теплопроводностью, большей
стойкостью пленок оксидов и окалины по сравнению с уг-
леродистыми сталями, а иногда — меньшей пластично-
стью.
Стали аустенитного класса. Для изготовления проволо-
ки чаще всего используют коррозионностойкую (нержаве-
ющую) сталь 12Х18Н9 (18 % Сг и 9 % Ni).
Схема технологического процесса производства прово-
локи из этой стали включает следующие операции:
1) подготовку поверхности к волочению (щелочно-кис-
лотное травление катанки в расплаве каустической соды
и натриевой селитры при 400—550 °C, промывку водой,
57
травление в кислоте, вторичную промывку водой, нанесе-
ние известково-соляного раствора и сушку);
2) волочение катанки с единичными обжатиями 20—i
30%; '
3) термическую обработку (нагрев нитью до 950-—
1000°C, охлаждение в воде или на воздухе). Г
Указанные операции повторяются в зависимости от диа-
метра проволоки, а на готовом размере проволоку подвер-
гают термической обработке в.атмосфере защитного газа.
По этой технологии изготовляют проволоку диаметром от
0,2 до 6,0 мм со светлой поверхностью (нагартованная),
темную (нагартованную), оксидированную (термически
обработанную) и травленую (термически обработанную).
Из стали 12Х18Н9 изготовляют пружинную, канатную
и другие виды проволоки с ств=1370—2160Н/мм2. Опти-
мальная суммарная деформация при волочении составляет
90—95%, волочение с деформациями выше 95 % одновре-
менно с интенсивным упрочнением приводит к падению
пластических характеристик (чисел перегибов и скручива-
ния, относительного сужения поперечного сечения и др.)
проволоки. Наиболее часто применяемые единичные дефор-
мации составляют 20—25 %.
В процессе волочения проволока из стали 12Х18Н9 с ис-
ходной структурой аустенита приобретает мартенситнукя
структуру деформации. |
Для производства маломагнитной проволоки применяют
стали с 0,10—0,12 % С и повышенным содержанием ни-
келя.
Стали ферритного класса. Проволоку изготовляют из
хромистых сталей с 11—27 % Сг. Структура сталей этой
группы состоит из зерен феррита и карбидов. При высоком
нагреве и длительных выдержках зерна в стали быстро
растут, повышая хрупкость проволоки. Поэтому заготовки
из сталей ферритного класса в интервале 250—400 °C ре-
комендуется подвергать горячему волочению.
Схема технологического процесса производства прово-
локи из сталей, содержащих, кроме хрома, например алю-
миний (Х23Ю5А, Х13Ю4), включает:
1) подготовку поверхности катанки к волочению (трав-
ление, промывку, нанесение подсмазочного слоя, сушку);
2) волочение катанки со смазкой;
3) термическую обработку (рекристаллизационный от-
жиг при 720°C, 30 мин, охлаждение в воде). В зависимости
от конечного диаметра эти операции повторяют один или
несколько раз. Проволоку поставляют окисленной, с тем-
58
ной поверхностью, но металл должен быть в мягком, отож-
женном состоянии.
Стали карбидного класса (быстрорежущие). Типичны-
ми представителями сталей этого класса являются Р18, Р9
и некоторые другие.
Карбиды в структуре этих сталей придают металлу твер-
дость, вследствие чего затрудняется его волочение. Быст-
рорежущая сталь тем пластичнее, чем мельче и равномер-
нее распределены в ней карбиды.
Суммарное обжатие при волочении катанки из быстро-
режущей стали составляет около 45%, а при волочении
проволоки более тонких размеров от 50 до 70%. С умень-
шением диаметра исходной заготовки суммарные обжатия
увеличивают. Единичные обжатия рекомендуются от 10 до
20%. Первый отжиг катанки проводят при температуре
около 800°C, а промежуточный'—при 700 СС.
Схема технологического процесса включает: 1) первич-
ный отжиг катанки; 2) подготовку поверхности катанки к
волочению; 3) волочение катанки; 4) промежуточный от-
жиг.
Эти операции в зависимости от готового размера про-
волоки повторяются. Большей частью проволоку из быст-
рорежущей стали поставляют в прутках. В этом случае
она проходит еще дополнительные операции: правку, руб-
ку на мерные прутки, шлифование и полирование.
Из технологического процесса следует, что катанка мо-
жет быть направлена на производство либо без термиче-
ской обработки («сырой»), либо после термической обра-
ботки. Обычно катанка из низкоуглеродистых и среднеуг-
леродистых сталей, а также ряда легированных сталей и
сплавов протягивается без термической обработки. Катан-
ку из высокоуглеродистых сталей, некоторых легированных
сталей и отдельных сплавов невозможно протянуть без тер-
мической обработки.
Калиброванную сталь в виде прутков изготовляют из
заготовки-подката или горячекатаных бунтов диаметром,
большим на величину принятого обжатия.
Существуют три схемы производства калиброванных
прутков:
1. Подкат подвергается черному (подготовительному)
отжигу перед острением концов штанг, далее проводится
травление, острение концов и волочение. В этом случае ме-
талл поставляется потребителю без термической обработки
в нагартованном виде.
2. Подкат подвергается травлению, проводится остре-
59
рованных прутков из подката (а) и
гт горячекатаной бунтовой заготовки (б)
ние концов и волочение. Конечной операцией является тер-:
мическая обработка. 1 1
3. Подкат подвергается термической обработке с целью]
умягчения металла, травлению, острению и волочению.!
После волочения калиброванный металл подвергается тёр!
мической обработке. <
Калиброванный металл, изготовленный по указанным]
схемам, при необходимости подвергается правке, консер-j
вации и упаковке. Одна из схем производства прутков по-’
казана на рис. 20. Здесь же приведена схема производства’
прутков из бунтовой заготовки.
60
3. Перспективные технологические вопросы
изготовления проволоки
Генеральными направлениями развития технологии изго-
товления проволоки должны стать: более качественная вы-
плавка стали — мартеновская (производство Белорецкого
металлургического комбината), кислородно-конвертерная
(производство Западно-Сибирского комбината), электро-
сталь, чистая по неметаллическим включениям (производ-
ство Оскольского электрометаллургического комбината);
производство калиброванной стали из бунтового подката
диаметром до 30 мм в бунтах и до 40 мм з прутках; на-
грев при термической обработке пруткового и бунтованного
металла электроконтактным и индукционным способами;
применение ускоренно охлажденной сорбитизированной
катанки; получение прямолинейной проволоки; прямое
охлаждение проволоки водой (процессы разработаны
ВНИИметизом); волочение в режиме гидродинамического*
трения; внедрение малоотходных, энергосберегающих и.
природоохранных технологических процессов; комплексная
автоматизация и механизация производства, предусматри-
вающая создание и внедрение промышленных роботов и
манипуляторов.
Производительность волочильных машин и агрегатов по*
обработке проволоки в значительной степени определяется
массой бунтов катанки, поэтому наблюдается устойчивая
тенденция к их утяжелению. За последние 20 лет масса
бунтов катанки увеличилась с 80 кг до 2,2 т и предприни-
маются усилия по применению бунтов массой до 5 т.
В частности, уже в настоящее время на машинах не-
прерывного литья медной катанки (МНЛК) масса бунта
достигает 5 т.
Для реализации большой массы бунта катанки необхо-
димо иметь систему намотки проволоки непрерывно без
обрезки. Такая намотка может быть использована при во-
лочении, термообработке, покрытиях, свивке канатов. На.
Магнитогорском калибровочном заводе освоили намотку-
стальной проволоки в бунты большой массы (до 0,5 т)
вместо ранее выпускавшихся 0,08 т мотков.
Основное направление развития волочильного производ-
ства в ближайшем будущем—создание автоматизирован-
ных агрегатов и линий, в которых осуществляется несколь-
ко технологических операций, например термообработка,
подготовка поверхности, покрытие и намотка; волочение,,
термообработка и намотка.
6?
ВНИИметизом разработаны процессы отжиг—волоча
ние; волочение — отжиг; бескислотные методы подготовка
поверхности металлов к волочению, в частности на линия!
ЛПМ 2—3 и ЛПМ 4—5 с иглофрезерной зачисткой; без5
окислительный нагрев при светлом патентировании и оцин-
кование проволоки. Технологические линии и поточные аг-
регаты оснащаются приборами контроля качества и управ-
ляются с помощью ЭВМ. Создание непрерывных
высокопроизводительных агрегатов, совмещающих несколь-
ко операций изготовления проволоки, требует разработки
совершенных методов контроля геометрических размеров,
скорости, натяжения, температуры, наличия внутренних и
поверхностных дефектов и пр.
Значительные резервы повышения эффективности воло-
чильного производства кроются в разработке и применении
АСУП.
В связи с тем, что традиционная технология производ-
ства проволоки многоциклична и дорогостояща, в промыш-
ленных странах мира возрастает интерес к процессам,
позволяющим получить проволоку из расплава, минуя опе-
рации разливки, прокатки на различных станах, многочис-
ленные нагревы, волочения и вспомогательных процессов.
За последние годы получили широкое распространение
непрерывные трехвалковые микростаны для холодной про-
катки проволоки из углеродистых и коррозионностойких
сталей.
Во Франции катанку нагревают до температуры про-
катки и прокатывают со скоростью 50 м/с с последующей
калибровкой на волочильном стане. Достижение высокой
производительности и экономичности способа обеспечива-
ется благодаря высокой скорости горячего калибрования,
замене основной части трудоемкого процесса волочения,
исключению операций отжига.
При волочении начали использовать многониточное во-
лочение, например в промышленных условиях на 21-крат-
ной восьминиточной машине со 168 волоками протягивали
из заготовки диаметром 1,5 мм проволоку диаметром
0,2 мм.
В Японии предложен способ изготовления тончайшей
проволоки из меди, нержавеющей стали и других метал-
лов. Проволочную заготовку в отрезках длиной 1000 —
1200 м складывают в пучок, оборачивают металлической
лентой и прокатывают с небольшой степенью обжатия. Пос-
ле прокатки ведут термическую обработку при 300 °C и во-
лочение со степенью обжатия 96 %.
62
Главная тенденция развития волочильного производст-
ва — совмещение различных операций обработки в одной
технологической линии еще в большей степени прослежи-
вается в развитии методов и средств термической обра-
ботки и покрытий проволоки. Экономичность нагрева и ка-
чество проволоки являлись стимулом применения нагрева
при термической обработке. При этом источниками энергии
служили: твердое топливо (дрова, торф, уголь), жидкое
(мазут), газообразное, электронагрев (косвенный, непо-
средственный, тлеющий разряд; индукционный, плазмен-
ный). Нагрев производится в воздушной среде, в защитной
атмосфере, в вакууме, в кипящем слое, в расплавах: метал-
лов, солей, шлаков, щелочей.
Будущее принадлежит таким способам нагрева, при ко-
торых нет доступа кислорода к изделию.
Стремление избежать травления или очистки от окали-
ны привело к широкому распространению термической об-
работки в защитной атмосфере, в вакууме, в расплавах
металлов, солей (не содержащих кислорода). На Одесском
сталепроволочно-канатном заводе совмещен процесс тер-
мической обработки с цинкованием проволоки. Проволоку
нагревают в расплаве хлористых солей, близком к эвтек-
тическому составу (48 % ВаС12, 20 % NaCl и 32 % КС1) при
температуре расплава 860—930 °C. При этом обеспечива-
ется полное растворение оксидов железа и разложение ор-
ганических и неорганических загрязнений.
Нагретая проволока, покрытая слоем соли, сначала по-
ступает во флюсовую, а затем в цинковальную камеру.
Флюс представляет собой расплав солей ВаС12, NaCl, КС1Г
ZnCl2. В флюсе содержится 35—50 % ZnCl2.
В флюсе вместе с охлаждением происходит подготовка
поверхности проволоки к цинкованию. Хлористый цинк очи-
щает поверхность проволоки от остатков оксидов, незна-
чительно растворяет основной металл и тем самым акти-
визирует поверхность проволоки, обеспечивая полное сцеп-
ление основного металла с цинком. Флюс из камеры
из-за меньшей плотности, чем у цинка, проволокой не выно-
сится. После флюсовой камеры проволока попадает в цин-
ковальную ванну, в которой образуется цинковое покры-
тие. Параметры цинкования при совмещенном процессе
те же, что и при обычном. Однако при цинковании совме-
щенным методом процесс протекает быстрее, так как про-
волока поступает в ванну с цинком нагретой. Температура
Цинка в ванне из-за наличия регулируемого подогрева по-
объему ванны колеблется в пределах ±10 °C. Механиче-
65
ские свойства проволочных заготовок, обработанных на аг-у
регате, совмещающем патентирование и цинкование, прак- $
тически не отличаются от свойств заготовок, получаемых^
обычным способом. fl
По выходе из цинковальной ванны проволока известкуя
ется в ванне известкования с циркулирующим горячим расЯ
твором. В результате естественной сушки на заготовке обе
разуется тонкая известковая пленка, которая при волочея
нии служит подсмазочным слоем. 1
Принципиальный недостаток изложенного способа —1
невозможность получения температуры в цинковальной 1
ванне выше 480 °C. По условиям же патентирования высо-1
коуглеродистой стали температуру необходимо поддержи-Я
вать до 540 °C. |
Контрольные вопросы
1. По каким признакам классифицируют проволоку? Л
'2. Как классифицируют проволоку и прутки по форме и размерам поЯ
перечного сечения, точности изготовления, химическому составу, ме4И
ханическим свойствам, виду поверхности и назначению? fl
3. В каких документах изложены требования к проволоке и прутками
4. Какие операции входят в процесс производства проволоки и калиброЯ
ванной стали? Я
5. Какие перспективные технологические процессы будут виедрятьсЯ
при термической обработке и волочению? fl
Глава ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ 1
IV МЕТАЛЛА К ВОЛОЧЕНИЮ 1
1. Строение и количество окалины I
Окалина, образующаяся при обычном нагреве, горячем де-|
•формировании и охлаждении стального изделия, а также!
при его термической обработке, представляет собой ком-4
плекс химических соединений железа и других элементов с|
кислородом (оксидов, гидратов, силикатов, сульфидов, кар-|
“бидовидр.). 1
Основными составляющими структуры окалины явля- (
тотся оксиды железа; доля других элементов, а также их
более сложных соединений незначительна и зависит глав- ,
ным образом от марки стали и способа ее раскисления. j
В начальной стадии окисления металла протекает хи-1
мическая реакция его с окисляющим газом, при этом на по- ]
«4 1
верхности металла образуется тончайший слой оксидов.
Дальнейшее окисление происходит путем реакционной диф-
фузии ионов кислорода и металла навстречу друг другу
сквозь непрерывно утолщающийся слой окалины.
В окалине присутствуют также сложные соединения
других элементов, которые попадают в сталь при раскисле-
нии (например, алюминия, кремния, марганца) или при
легировании (например, хрома, марганца, никеля, вольфра-
ма и др.). Эти соединения образуют промежуточный слой,
располагающийся между основным металлом и окалиной.
Окалина углеродистой стали, образующаяся при темпе-
ратурах выше 600 °C, состоит из оксидов железа FeO (вюс-
тит), РезО4 (магнетит) и Fe2O3 (гематит). Оксиды распо-
лагаются слоями в соответствии с уменьшением содержания
кислорода в направлении от наружного слоя к внутреннему
(рис. 21).
В ю стит (FeO) —наиболее мягкая и рыхлая состав-
ная часть окалины с небольшой абразивностью. Он хорошо
и2
1 Fe203 (69,8 %Fe) ___________________'°
Fe3°4 (72>4%Fe) ♦ *ог~5о%)
| Fe304 + Fe0 Fez+ (20%)
Fe6774(8'^76,r%'Fe) ~~
Fe АШ t_F£z Si04_tfФ_______________де___
^7777777777777777777777777777777777777.
FeOOO%?
Рис. 21. Схема образования окалины
растворяется в кислотах и полностью может быть удален
механическим путем. Поэтому окалина в виде вюстита пред-
почтительнее других оксидов.
Магнетит (РезО4) обладает значительной абразив-
ностью и почти не растворим в кислотах.
Гематит (Fe2O3) обладает высокой абразивностью и
плохо растворяется в кислотах.
При твердости металла по Виккерсу в 140 ед. твер-
дость FeO составляет 270—350, Fe3O4 420—500, Ре20з
1030 ед.
Следует иметь в виду разницу между окалиной и ржав-
чиной: первая является комплексом химических соединений
железа и других элементов в стали, обарзующихся при вы-
соких температурах; вторая представляет собой продукт
5—853 65
окисления металла при нормальной температуре в услови-
ях действия на него влаги и загрязненного воздуха.
В составе этого продукта в основном находятся Fe(OH)
коричневого цвета (гидротизированный магнетит F3O4-
•Н2О), хлориды, сульфаты и другие соединения. Указан-
ные соединения не образуют на поверхности изделия плот-
ной пленки. При слишком долгом хранении металла ржав-
чина стареет и ее трудно удалить как кислотами, так d|
механическими способами. Поэтому следует избегать чрез!
мерно долгого хранения катанки в условиях сырой и за!
грязненной атмосферы. i
Количество и структура окалины при прокатке катанки
зависят от температуры, скорости и способа ее охлаждения.
Выше 950°C и при избытке кислорода медленно охлаж-
денная катанка имеет очень пористую окалину в количест-
ве до 30кг/т, почти целиком состоящую из магнетита и ге-
матита. В случае ускоренного одностадийного охлаждения
катанки окалина состоит в основном из FeO в количестве
12—16 кг/т. Регулируемое ускоренное двухстадийное ох-
лаждение снижает количество окалины до 2—4 кг/т. Для
уменьшения количества окалины японские фирмы предла-
гают после водяного охлаждения помещать катанку в ка-
меру с безокислительной атмосферой для проведения вто-
рой ступени охлаждения. Катанка с окалиной из вюстита в
количестве до 1 кг/т при нанесении подсмазочного слоя
непосредственно на окалину может быть протянута без?
предварительного ее удаления.
В литературе количество окалины на металле указыва-
ют по-разному: килограмм на тонну катанки (кг/т), толщи-
на слоя окалины в миллиметрах (мм), количество окалины;
в процентах к массе окисленного металла (%), в граммаЯ
на квадратный метр поверхности катанки (г/м2).
Для определения количества окалины в разных ед ин Л
цах существуют формулы, в которых плотность окалине
принята равной 5,5 г/см3: |
Gf = 5500а = 19,6Pd [г/м2]; (12)|
Gp = 2805 4 [кг/т]; (13М
а 1
Р= 280,5— [%], (141
где а — толщина слоя окалины, мм; d— диаметр катан*
ки, мм; Р — отношение массы окалины к массе катанки,
Для пересчета количеств окалины в разных единицаЯ
66
измерения можно пользоваться следующими формулами:
Gp = С„-^-[кг/м1; (15)
r d
a = GP —-— [мм]; (16)
р 2805
Gp = l,96Gp>d[r/MM2]; (17)
Г Г
Р = O,lGp[%L (18)
2. Способы удаления окалины
Окалина может быть удалена с поверхности металла ме-
ханическим, химическим, электрохимическим и комбини-
рованным способами.
Механический способ удаления окалины заключается в
пропускании окисленной проволоки и катанки с окалиной
через ряд роликов с резкими перегибами, а также в обра-
ботке их дробью или абразивными материалами; двумя
последними способами очищается подкат.
Механическое удаление окалины основано на деформа-
ции изгибом, скручиванием или растяжением; прямом воз-
действии на поверхность изделия специальных реагентов:
металлической дроби, песка и других абразивных материа-
лов (дробеметная, пескоструйная обработка); удалении
поверхностного слоя металла при помощи вращающегося
микрорезцового инструмента — иглофрез, стальных прово-
лочных щеток и т. д.
Удаление окалины деформацией является черновой об-
работкой. В этом случае окалиноломателями удаляют боль-
шую часть окалины. Как правило, окончательно поверхно-
сти металла обрабатывают щетками из стальной проволо-
ки, наждачными лентами, абразивными материалами во
вращающихся барабанах и т. д.
Одним из методов удаления окалины являтся дробемет-
ная или пескоструйная обработка, при которой стальную
или чугунную дробь или песок (увлажненный) направля-
ют на поверхность очищаемого изделия центробежной си-
лой быстровращающихся колес, снабжаемых специальны-
ми лопаточками. По данным НИИметиза, при скорости дви-
жения катанки из низкоуглеродистой стали 3,5—11,0 м/мин
ее поверхность полностью очищается от окалины за 0,8 с.
Часть окалины осыпается с катанки или проволоки при про-
хождении их через направляющие ролики, установленные
перед входом в камеру.
67
Механическим способом удаляют окалину с мягкой про
волоки. После такой обработки поверхности несколько по
вышается расход волок и требуется специальная смазка.
Процесс удаления окалины и оксидов с поверхности ме
таллов путем обработки изделий в растворах кислот и кис
лых солей или щелочей называют травлением. Трав
ление проволоки перед волочением и нанесением металло
покрытий проводят
химическим или электрохимическим
способом. Выбор способа травления зависит от природы ме
талла, характера и толщины покрывающих его оксидов, i
также от его дальнейшей переработки. Другие способы уда
ления окалины (например, механический, водородистой ат
риевый процесс) при подготовке поверхности проволоки ?
металлопокрытию не нашли пока применения. Для трав
ления проволоки используют серную, соляную, иногда фос
форную, азотную, плавиковую кислоты, а также смеси кис
лот.
Химическое травление в серной кислоте
Серная кислота — химическое вещество., состав которого
отвечает формуле H2SO4, называется моногидратом
Это вещество можно считать соединением одной молекулы
серного ангидрида SO3 с одной молекулой воды Н2О. По
этому в технике серной кислотой называют любые смеси
серного ангидрида с водой. Если такой смеси на одну моле
кулу SO3 приходится больше одной молекулы Н2О, то они
являются водными растворами серной кислоты; если же
на одну молекулу SO3 приходится меньше одной молекулы
Н2О, то смеси являются растворами серного ангидрида в
серной кислоте, такие растворы называют олеумами
В зависимости от способа производства техническая сер
ная кислота, согласно ГОСТ 2184—59, распределяется на
три вида: контактную, башенную и регенерированную
В практике сохранилось также старое название серной кис
лоты, которую раньше получали сухой перегонкой желез
ного купороса: купоросное масло. Контактная кислота раз'
делятся на техническую, техническую улучшенную и олеум
Техническая кислота содержит 92,5, техническая улуч'
шенная 92,5—94 %, башенная 75 %, регенерированная 91 %
моногидрата (H2SO4).
Необходимо постоянно наблюдать за концентрацией сер
ной кислоты, хранящейся в емкостях, особенно в зимний пе
риод. На рис. 22 приведена диаграмма, отражающая за'
висимость температуры кристаллизации от концентрации
серной кислоты и олеума. Данные этой диаграммы следует
68
учитывать. Согласно ГОСТу, заводы — поставщики кисло-
ты должны в зимний период отгружать башенную кислоту
с содержанием моногидрата в пределах 74—75 %, контакт-
ную техническую и регенерированную кислоту с содержа-
нием свободного ангидрида не более 22 %.
Перед сливом прибывшей кислоты следует проверить
содержание в ней моногидрата и подсчитать возможную
Н2504, % (по массе) % (помассе)
I____I___i___1___1___I___I____I___\___i___I
О 4,2 9,8 17,7 29,7 50,0 56,6 69,5 73,9 85,5 100
°/о(МОЛ)
Рнс. 22. Диаграмма состояния растворов серной кислоты
его концентрацию, если при сливе произойдет смешение
прибывшей кислоты с оставшейся в емкости. Изменение
концентрации, получившейся в результате смешения кис-
лоты, может привести к неожиданному выделению кристал-
лов, которые свяжут кислоту, имеющуюся в емкости, или
закупорят трубы для ее слива и подачи.
При травлении в серной кислоте окисленной стали про-
текают следующие основные химические реакции.-
FeO + H2SO4->-FeSO4 + Н2О;
Fe3O4 + 4H2SO4->FeSO4 + Fe2 (SO4)3 + 4H2O;
Fe2O3 + 3H2SO4+ Fe2(SO4)3 + 3H2O;
Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2;
Fe2 (S04)3 + H2 -> 2FeSO4 + H2SO4. ;
Вследствие наличия пор и трещин в окалине действие,
кислоты на окалину и металл начинается почти одновре-
менно. Растворимость FeO значительно больше, чем Fe3O4i
и Ре20з. Два последних оксида отрываются главным обра-;
зом механически водородом, выделяющимся при взаимо-;
действии кислоты со сталью. Fe3Q4 и Fe2O3 падают на дно
травильной емкости, где постепенно восстанавливаются во-1
дородом и растворяются в травильном растворе.
На процесс травления стали в серной кислоте влияют
концентрация раствора и температура. Минимальная дли-
тельность травления наблюдается при концентрации кис-
лоты 250—300 г/л. Более высокие концентрации раствора
ведут к замедлению процесса. На практике для травления
проволоки из высокоуглеродистой стали применяют обыч-
но растворы, содержащие 50—100 г/'л H2SO4, и вырабаты-
вают их до содержания 25—30 г/л H2SO4. Для поточного
травления исходная концентрация травильного раствора
составляет 150—200 г/л H2SO4. Для проволоки из низкоуг-
леродистой стали и проволоки промежуточных размеров из
среднеуглеродистой стали исходный раствор содержит
75—200 г/л H2SO4 и выработанный — до 10—15 г/л H2SO4.
При травлении катанки выработку раствора серной кис-
лоты доводят до остаточного содержания моногидрата
5 г/л.
Потерю скорости травления при понижении концентра-
ции кислоты компенсируют повышением температуры раст-
вора, которая оказывает решающее влияние на его актив-
ность. При высоких исходных концентрациях температура
раствора составляет 25—30°C, с понижением концентрации
температуру повышают до 70—90 °C.
Перемешивание травильного раствора (барботаж) воз-
духом или другим способом, а также покачивание обраба-
тываемого металла существенно ускоряют процесс и улуч-
шают качество травления.
В результате реакций, происходящих при травлении, по-
является сернокислая соль железа (сульфат железа FeSO4),
называемая железным купоросом. Количество сульфата
железа возрастает с увеличением длительности использо-
вания травильного раствора. Скорость травления (актив-
ность раствора) с увеличением концентрации сульфата до
80 г/л резко падает, а при дальнейшем увеличении его кон-
центрации почти не изменяется. Особенно заметно снижа-
70
ется активность раствора при невысоких концентрациях
серной кислоты. Накопившийся железный купорос выкрис-
таллизовывается на поверхности проволоки и портит ее.
Поэтому обработку проволоки ответственного назначения
из высоко- и средне углеродистой стали прово-
дят в травильных растворах, содержащих не более 70—
80 г/л FeSO4. При травлении проволоки из низкоугле-
родистой стали содержание FeSO4 не должно пре-
вышать 100—150 г/л. Травильный раствор с высоким содер-
жанием железного купороса может быть регенерирован ох-
лаждением до низких температур и применением вакуума.
При взаимодействии кислоты с металлом активно вы-
деляется водород. Находясь в атомарном состоянии, водо-
род проникает в металл и вызывает водородную (травиль-
ную) хрупкость. Такое явление нежелательно, так как приво-
дит к снижению механических свойств металла и затрудняет
его дальнейшую переработку. Уменьшают наводоро-
живание нагревом (обычно при сушке) или продолжитель-
ным выдерживанием металла после травления.
В горячем растворе серной кислоты сталь растворяется
с большой скоростью. Это растворение начинается с момен-
та погружения проволоки в раствор, а по мере освобожде-
ния металла от окалины в контакт с раствором входят все
большие и большие участки металла. Чтобы сократить по-
тери металла и его порчу в результате продолжительного
взаимодействия с кислотой (перетрав), в кислотный раствор
вводят ингибиторы (замедлители коррозии) — вещества,
способные задержать разрушение металла.
В сталепроволочном производстве используют органи-
ческие ингибиторы травления (присадки) И-2В, С-5У, II КУ,
ХОСП-10.
Присадку (для черных металлов) вводят в количестве
1,0—1,5 г/л травильного раствора. В качестве пенообразо-
вателя используют добавку КБЖ. Из неорганических при-
садок распространена поваренная соль NaCl. Ингибиторы
снижают потери металла на растворение, уменьшают на-
водороживание, устраняют перетрав, сокращают выделение
вредных испарений.
Продолжительность травлений в серной кислоте состав-
ляет от нескольких минут до 1 ч и более, она зависит от
условий травления, характера окалины.
Химическое травление в соляной кислоте
Раствор хлористого водорода НС1 в воде называется хлоро-
водородной или соляной кислотой. Концентрированная со-
71
ляная кислота (плотность 1,19 г/см3) содержит около 35 %
НС1. Эта кислота относится к наиболее сильным кислотам,
она энергично растворяет многие металлы и взаимодейст-
вует с оксидами.
При травлении в соляной кислоте протекают следующие
химические реакции:
FeO + 2НС1 -> FeCl2 + Н2О;
Fe2O3 -ф 6НС1 -> 2FeCl3 + 3H2O;
Fe + 2HC1 -> FeCl2 + H2;
2FeCl3 -F H2 -> 2FeCl2 + 2HC1.
В соляной кислоте поверхность металла очищается от
оксидов в результате их растворения. С увеличением кон-
центрации и температуры кислоты скорость растворения
непрерывно и быстро возрастает. В отличие от серной со-
ляная кислота оказывает активное воздействие на оксиды
и металл при травлении их в ней уже при комнатной тем-
пературе. Нагрев раствора соляной кислоты выше 40 3С
приводит к интенсивному выделению вредных хлороводо-
родных соединений.
Травление стальной проволоки обычно проводят в ра-
створе, содержащем 100—230 г/'л НС1, иногда для травления
мотков стальной проволоки используют раствор с 40—
100 г/л НС1.
Хлористые соли (FeCh и FeCl3), образующиеся при
травлении в соляной кислоте, хорошо растворяются в тра-
вильном растворе и воде. Увеличение их концентрации не
замедляет травления, а даже несколько ускоряет его бла-
годаря образованию FeCU. Однако FeCl3 уменьшает ак-
тивность травильного раствора. Поэтому на практике при
замене отработанного травильного раствора в свежеприго-
товленный раствор для активации добавляют небольшие
количества отработанного отфильтрованного раствора. Ра-
створ, в котором накапливается более 120—160 г/л хлорис-
тых солей, необходимо частично или полностью заменять.
Травление в соляной кислоте обеспечивает более чистую
поверхность проволоки, чем травление в серной кислоте.
Соляная кислота в меньшей степени наводороживает ме-
талл, чем серная.
Химическое травление в других кислотах
В подготовительных перед металлопокрытиями процессах
иногда применяют фосфорную, азотную и плавиковую кис-
лоты.
72
Фосфорная кислота Н3РО4 (плотность в исходном состо-
янии 1,7 г/см3, концентрация 85%) непосредственно для
стравливания окалины используется редко. Ее целесообраз-
но применять для чистого травления после предваритель-
ного травления в серной или соляной кислотах. В процессе
чистого травления, которое применяют перед декапирова-
нием, поверхность металла становится боле чистой и на ней
образуются фосфаты железа, уменьшающие коррозию про-
волоки при хранении и улучшающие качество наносимого1
металлопокрытия, например цинкового. Для травления ока-
лины концентрация Н3РО4 составляет 150—350 г/л, темпе-
ратура раствора 80 °C; для чистового травления концентра-
ция Н3РО4 составляет 20—40 г/л, а температура 40—50 СС.
Азотная кислота HNO3 (плотность в исходном состоя-
нии 1,4 г/см3; концентрация 61—68 %) может быть приме-
нена как добавка (30—50 г/л HNO3) к соляной кислоте при
подготовке в потоке к металлопокрытиям проволоки, имею-
щей очень загрязненную поверхность.
В этом случае удается быстро очистить поверхность ме-
талла, но при излишнем пребывании проволоки в таком,
растворе наблюдается быстрое потемнение поверхности и
разъедание ее с образованием темных пятен. Смесь азот-
ной и соляной кислот очень агрессивно воздействует на ме-
таллические части оборудования.
Электрохимическое травление
Скорость снятия с поверхности проволоки окалины и ржав-
чины в растворах кислот можно значительно увеличить
электрохимическим (электролитическим) травлением. Этот
способ по сравнению с химическим травлением сокращает
расход кислоты и потери металла, уменьшает водородную
хрупкость. Различают анодный, катодный и катодно-анод-
ный процессы электролитического травления.
Анодное травление, при котором проволока кон-
тактирует с положительным полюсом источника тока, ос-
новано на электрохимическом растворении металла и ме-
ханическом отрывании оксидов выделяющимся кислородом.
При этом на катоде происходит бурное выделение водоро-
да. В качестве электролита применяют большей частью
крепкий раствор серной кислоты (до 200—250 г/л) и иногда
раствор хорошо электропроводящей соли соответствующего!
металла. Плотности тока при анодном травлении в серной
кислоте обычно высокие: 50—200 А/дм2 и выше. Примене-
няемое напряжение 3—12 В.
Катодное травление происходите результате
73
восстановления и механического отрывания оксидов метал-]
ла выделяющимся водородом. Электролитом при катодном!
методе могут быть те же растворы, что при анодном. Хоро-|
шие результаты травления обеспечивают растворы, состоя-!
щие из смеси серной и соляной кислот. 1
Катодно-анодный процесс заключается в том, что!
сначала обрабатываемый металл будет катодом в ванне с!
раствором серной кислоты (100—200 г/л), а затем уже в!
ванне с более плотным раствором (500—700 г/л) он стано-1
вится анодом. При этом в первой ванне окалина интенсив-1
но удаляется в результате восстановления водородом, а!
во второй поверхность металла очищается от темного на«
лета и становится светлой и блестящей.
В практике сталепроволочного производства из электро-1
химических способов травления наиболее распространенным!
является анодный. 1
После анодного травления в растворах солей железа, al
также в разбавленных кислотах на поверхности проволоки!
остается шлам, состоящий из Fe3O4 и карбида Fe3C, плохо!
растворяющихся в серной кислоте. Образования шлама!
можно не допустить, если травление вести в концентриро-1
ванном электролите из серной кислоты. Для удаления об-1
разевавшегося шлама следует проводить электрохимичес-1
кую обработку в растворах щелочей или химическую обра-1
ботку в специальных растворах. I
Декапирование — это процесс удаления тонкой!
пленки оксидов и других загрязнений, образующихся на!
уже подготовленной к покрытию поверхности металла (воя
время транспортировки, недлительного хранения, при трав-1
лении и других случаях). Кроме того, по своему характеру*
декапирование представляет процесс активации поверхно-
сти металла, так как, кроме удаления оксидов, шлама и
других загрязнений, происходит выявление его кристалли-
ческой структуры, что способствует лучшему сцеплению ос-
новного металла с покрытием.
Следует заметить, что в сталепроволочном производстве
понятия «декапирование» и «травление» бывает трудно
четко разделить, так как не всегда используются они оба
и во многих случаях при подготовке проволоки к волоче-J
нию и металлопокрытию установленные процессы выполня-Я
ют задачи и травления, и декапирования одновременно.
При травлении высоколегированных с т а л е Й
для ускорения и уменьшения потерь металла иногда ис-*
пользуют два или три травильных раствора, в которых по-
очередно обрабатывают металл. Последний из этих ра-
74
створов служит для отбеливания (осветления) поверхности.
Для удаления окалины с высоколегированной стали про-
водят преимущественно комбинированное щелочно-кислот-
ное травление. Оно позволяет значительно повысить про-
изводительность труда и сократить потери металла. При
этом способе металл сначала обрабатывают расплавленны-
ми щелочами при температуре около 550°C, в которых бла-
годаря химическим и объемным изменениям окалина раз-
рушается и частично отрывается (ее отделению способству-
ет также последующая промывка в воде: оставшаяся не-
значительная часть окалины удаляется в растворах кис-
лот).
Сравнительно недавно начали использовать водородисто-
натриевый процесс удаления окалины с проволоки. Он ос-
нован на восстановлении оксидов железа и других метал-
лов водородистым натрием (NaH). Восстановленная рых-
лая окалина при погружении нагретого до 370 °C металла
в воду отрывается. Окончательно металл очищается при <
погружении в раствор кислоты.
Комбинированные способы удаления окалины совмеща-
ют два или более простых методов. Например, сочетают
резкое встряхивание бунтов или мотков на специальных
приспособлениях (околачивание) с химическим травлением.
Другие способы механического удаления окалины также до-
полняют химическим травлением. Часто комбинируют хи-
мический и электрохимический способы удаления окалины.
3. Дополнительные операции по подготовке
металла к волочению
ПРОМЫВКА. Эту операцию производят непосредственно за
травлением, чтобы удалить с поверхности металла остат-
ки кислоты, окалины, а также сернокислые соли и грязи.
Промывку осуществляют брандспойтом или в струях
воды под давлением около 980 кПа в специальных баках.
При этом проволоку (или прутки) промывают до тех пор,
пока с них не начнет стекать прозрачная вода.
Металл ответственного назначения, а также металл пе-
ред скоростным волочением промывают предварительно в
чистой горячей воде, а затем обычным способом — холодной
водой под давлением. При промывке в горячей воде полнее
растворяются выкристаллизовавшиеся на металле соли.
В некоторых случаях тонкую проволоку промывают так-
же перед травлением. Например, мотки патентированной в
селитре проволоки иногда помещают в горячую воду для
75
растворения приставшей к поверхности металла соли. Этим
предотвращается возможность образования на поверхнос-
ти проволоки азотной кислоты, вызывающей местные пере-
травы.
После травления и промывки металл должен иметь ма-
товый металлический цвет. Не допускается недотрав, при
котором поверхность металла получается шероховатой, что
обнаруживается визуально при проведении рукой по его
поверхности. Перетрав фиксируют по темному сажистому
налету на тряпочке при проведении ею по поверхности ме-
талла.
НАНЕСЕНИЕ ПОДСМАЗОЧНОГО СЛОЯ. Подсмазоч-
ный слой, наносимый на поверхность металла, должен хо-
рошо и прочно присоединять смазку и совместно с ней сни-
жать трение при протяжке, а также предотвращать прили-
пание к поверхности рабочей зоны волоки.
Подсмазочный слой наносят на поверхность металла
после удаления окалины и промывки. Для этого проводят
желтение, меднение, фосфатирование, а затем известкова-
ние или обработку в растворе буры.
Меднение заключается в нанесении на поверхность сталь-
ной проволоки тонкой пленки меди. Эта пленка образуется
при погружении металла в слабоподкисленный раствор
медного купороса (CuSO4). Концентрация медного купоро-
са в растворе находится в пределах 30—40 г/л, а серной
кислоты 10—15 г/л. Продолжительность меднения 1—2 мин.
Для получения плотного хорошо связанного с основным ме-
таллом осадка меди в раствор вводят иногда немного сто-
лярного клея. Не рекомендуется проводить меднение в ра-
створе, температура которого выше 20—25 °C. При завы-
шенной температуре раствора образуется рыхлая пленка
из крупных кристаллов меди.
Меднению подвергают стальную проволоку, предназна-
ченную для волочения с большими суммарными обжатия-
ми (например, пружинную).
Фосфатирование—химическая обработка протравлен-
ной поверхности стали в растворах фосфорнокислых солей
марганца, железа или цинка. В результате такой обработ-
ки на поверхности стали образуется плотная и достаточно
устойчивая фосфатная пленка соответствующих металлов.
Фосфатированию целесообразно подвергать металл, пред-
назначенный для получения высокопрочной проволоки.
Фосфатная пленка дает возможность повысить скорость во-
лочения и величину обжатия.
Оксалатирование применяют при обработке высоколе?
76
тированных сталей. Оно заключается в нанесении на по-
верхность металла слоя солей щавелевой кислоты. При ок-
салатировании происходит растворение поверхности стали
и одновременно отложение на ней оксалата железа, кото-
рый является весьма хорошим подсмазочным слоем для
волочения. Растворение коррозионностойких сталей совер-
шается в присутствии активаторов — солей NaCl, КС1,
NaBr и др. Кроме активаторов, необходимо иметь в окса-
латирующем растворе также окислители — двухромовокис-
лый калий (К2Сг2О?), перманганат калия (КМпО4) и др.,
способствующие переводу труднорастворимого щавелево-
кислого закисного железа в окисное, хорошо растворимое.
Кристаллы оксалатного покрытия сцеплены химически
с поверхностью металла и адсорбируют их (поглощают по-
верхностью) в количествах, в несколько раз превышающих
собственную массу кристаллов. В результате смазка рас-
пределяется по всей поверхности металла и хорошо удер-
живается на ней.
Применение оксалатных покрытий имеет некоторые ог-
раничения. Так, трудно получить хорошее покрытие на
сплавах с высоким содержанием никеля и хрома и малым
содержанием железа. Например, для нанесения достаточно-
го слоя оксалата на проволоку из сплава с 20 % Сг и 80 %
Ni (нихрома) требуется около 2 ч.
Известкование осуществляют путем неоднократных по-
гружений бунтов катанки и подката или мотков проволоки
в горячий известковый раствор. Получаемый на поверхно-
сти металла слой извести является наполнителем в смазке
и улучшает волочение. При известковании нейтрализуется
оставшаяся на металле после травления и последующих
операций кислота, чем устраняется на некоторое время
ржавление металла при хранении.
Для приготовления известкового раствора используют
хорошо обожженную гашеную известь с небольшим содер-
жанием вредных примесей (кремнезема, силикатов и метал-
лических оксидов). Особенно вредна окись магния, ухуд-
шающая прилипание извести к поверхности металла. В из-
вестковом растворе содержится примерно 1 ч. гашеной
извести на 6—12 ч. воды. В известь, наносимую на поверх-
ность металла из высоколегированной стали, добавляют не-
большое количество поваренной соли, что способствует ста-
бильному процессу волочения проволоки.
Обработку в растворе буры, проводят, как правило, вза-
мен известкования. Обычно протравленную проволоку пос-
ле меднения подвергают обработке в водном растворе бу-
77
ры (Na2B4O7). Бура легко и полно растворяется в горячей
воде. Обработка в растворе буры заметно улучшает усло-
вия волочения, предохраняет проволоку в течение длитель-
ного времени от ржавления до и после волочения. Кроме
того, при использовании буры на участках волочения на-
блюдается незначительное пылевыделение из-за хорошего
сцепления буры с металлом. Улучшаются условия сварки
проволоки, так как бура является флюсом. Повышается
стойкость волок. При использовании буры иногда исклю-
чается необходимость просушки проволоки в печах.
Концентрация буры в ванне должна быть в пределах
50—70 г/л, температура раствора выше 80 °C, время погру-
жения составляет не более 5—10 мин. С ростом скорости во-
лочения необходимо увеличивать слой буры на проволоке,
чего можно достигнуть повышением концентрации буры или
увеличением времени выдержки проволоки в растворе.
В этом случае считают также полезной добавку фосфорно-
кислого натрия. Ванна с раствором буры должна иметь
рН = 9,2. С течением времени pH ванны снижается, что
ухудшает сопротивление коррозии. Рекомендуют для при-
ведения pH к норме добавлять каустическую или кальци-
нированную соду.
СУШКА. Сушка — это заключительная операция при
подготовке металла к волочению. В процессе сушки с по-
верхности металла удаляется влага (это предохраняет
от ржавления) и, если при травлении произошло наво-
дороживание металла, устраняется травильная хруп-
кость.
Результаты сушки зависят от температуры, времени и
условий циркуляции воздуха в сушилах. При проведении
сушки с усиленной циркуляцией нагретого до 300—350 °C
воздуха обеспечивается прочное прилегание подсмазочного
слоя к проволоке благодаря спеканию, но если верхний под-
смазочный слой бура, то темепературу сушки нельзя по-
вышать выше 200°C, так как при высоких температурах,
возможно образование стеклообразной массы буры, кото-
рая препятствует волочению. Время сушки 15—25 мин в са- ;
дочных сушилах, в потоке 10—20 с. 1
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА подготовки ПОВЕРХНО-1
СТИ ПРОВОЛОКИ и ПРУТКОВ к ВОЛОЧЕНИЮ. Каче-
ство поверхности проволоки и прутков определяет успех 1
волочения. Недотравленный металл имеет на поверхности]
остатки окалины, которая способствует быстрому износу во-1
лок или делает волочение совсем невозможным. Недотрав i
обнаруживается по шероховатости на поверхности метал ]
78
ла, заметной на ощупь и видимой невооруженным глазом
или при увеличении.
Перетравленный металл, так же как и недотравленный,
не пригоден для волочения. Перетрав устанавливают по
появлению на поверхности сажистого налета, который хо-
рошо виден после того, как по такой поверхности проведут
белой тряпочкой.
4. Утилизация отработанных травильных растворов
Сброс отработанных травильных растворов в канализацию
отравляет воды рек и водоемов, разрушает канализацию.
Поэтому отработанные растворы и промывные воды необ-
ходимо очищать и обезвреживать. Отработанные травиль-
ные растворы соляной и азотной кислот обычно нейтрали-
зуют с фильтрацией через мел, доломит, известняк, мрамор
и другие щелочные реагенты. Метод фильтрации наиболее
прост в эксплуатации, так как кальциевые соли, образую-
щиеся при нейтрализации, хорошо растворимы в воде. Од-
нако нейтрализация отработанных растворов серной кис-
лоты методом фильтрации не эффективна, так как выделя-
ющийся при этом гипс образует на поверхности извести или
доломита, применяемых в качестве фильтрующих материа-
лов, плотную корку, которая практически прекращает ней-
трализацию. Для нейтрализации сернокислых сточных вод
применяют известь в виде пушонки или известкового мо-
лока.
Наиболее целесообразно и экономично извлекать же-
лезный купорос (FeSO4) из растворов серной кислоты и ис-
пользовать остающийся маточный раствор для травления
металла. Простая установка для производства железного
купороса представляет собой ряд ванн, расположенных в
травильном отделении или вблизи него. Выделение купоро-
са значительно ускоряется при введении в раствор сталь-
ных стержней, а также при продувке его сжатым воздухом.
При извлечении железного купороса путем естественной
кристаллизации нельзя достигнуть высокой производитель-
ности, поэтому в промышленности применяют методы вы-
мораживания или выпаривания его с последующим вымо-
раживанием. Это осуществляют с помощью специальных
холодильных установок или методом вакуум-кристаллиза-
ции, который более экономичен. Травление металла с ис-
пользованием отработанных растворов серной кислоты про-
исходит в устойчивых режимах.
Вакуум-кристаллизационные установки для извлечения
79
железного купороса из отработанных растворов могут быть
периодического и непрерывного действия. Регенерация от-
работанных растворов серной кислоты на установке непре-
рывного действия осуществляется следующим образом:
1. При испарении воды в вакуум-испарителях и ваку-
ум-кристаллизаторах концентрация железного купороса до-
стигает предельной растворимости и поэтому происходит
его выделение.
2. Образовавшийся маточный .раствор со взвешенными
кристаллами железного купороса центрифугированием раз-
деляется на твердую и жидкую части. Твердая часть пос-
тупает на склад, а жидкая — маточный раствор — в емко-
сти для хранения маточника.
3. Из хранилища маточный раствор попадает в ванны
производственных цехов для травления металла.
В отработанных растворах должно быть 220—260 г/л
железного купороса и 10—12 % свободной кислоты. Пода-
ваемый в цех для травления маточник обычно содержит
25—26 % H2SO4 и более 10—12 % FeSO4. Травление метал-
ла в цехах на маточнике указанного состава, как показал
опыт, дает травленую поверхность вполне удовлетворитель-
ного качества и обеспечивает производительность не ниже,
чем при работе на свежих растворах.
Иногда регенерацию отработанной серной кислоты про-
водят хлористым водородом. Отработанный травильный
раствор поступает в вакуумную камеру выпаривания, в ко-
торой обрабатывается газообразным хлористым водородом.
Образующийся раствор серной кислоты со взвешенными в
нем кристаллами хлористого железа передается в центри-
фугу, где разделяются серная кислота и кристаллы двух-
хлористого железа. Серная кислота, насыщенная хлорис-
тым водородом, поступает в камеру, в которой очищается
от него.
Соляную кислоту регенерируют следующим методом.
Отработанный раствор насыщают хлористым водородом.:
При охлаждении в пересыщенном растворе выделяется хло-
рид железа (твердая часть). Кристаллы хлорида железа
отделяют центрифугированием, а затем передают в печь >
для обжига. В результате единственным побочным продук-;
том является оксид. j
Контрольные вопросы j
1. В чем заключается подготовка проволоки и прутков к волочению? i
2. В чем сущность химического, механического, электрохимического и 1
комбинированного метода удаления окалины? I
3. Для чего вводят в травильный раствор присадкв? 5
80 \
4. Какие растворы применяют для травления?
5. Как удаляют окалину с поверхности металла из высоколегированной
стали?
6. Зачем и какими способами на проволоку наносят пленку меди и фос-
фата?
7. Для чего проволоку известкуют, обрабатывают в растворе буры?
Глава ОСНОВЫ ВОЛОЧЕНИЯ ПРОВОЛОКИ
V И ПРУТКОВ
1. Общие понятия
В процессе волочения металлу придаются определенная
форма, необходимые размеры и, как правила, специальные
свойства.
Схема волочения проволоки и прутков представлена на
рис. 1. Видно, что проволока или пруток, проходя через во-
лочильное очко, утоняются; длина проволоки или прутка
при волочении возрастает, а объем металла до и после про-
тяжки остается постоянным.
Если обозначить через D, lo, Fo соответственно диаметр,
длину и площадь поперечного сечения до волочения, а через
dn, ln, F„ — диаметр, длину и площадь поперечного сечения
после волочения, то относительное обжатие Q, выраженное
в процентах, будет
Q = 2»-Л. . 100% = — • 100, (19)
Fo D* '
где
= = (20)
4 4
При этом относительное увеличение длины 1 в процен-
тах составит
Х = -°--°- -100 %. (21)
Z0
В практике волочения степень деформации часто ха-
рактеризуют коэффициентом вытяжки р, показывающим,
во сколько раз увеличилась длина протягиваемого металла
после волочения. Коэффициент вытяжки определяют из со-
отношения
1а .. Fo _ D*
/о Fn
6—853 . 81
Указанные зависимости взаимосвязаны, что дает воз-
можность переходить от одной к другой.
Эта связь на основании условия постоянства объема об-
рабатываемого металла выражается равенствами:
U — —------------------— Л -f- 1.
/о dl 1-Q
Вытяжка ц и аналогично ей относительное увеличение^
длины значительно точнее характеризуют степень дефор-|
мации металла при волочении, чем относительное обжатие!
Q, особенно при больших пластических деформациях.’
В практике сталепроволочного производства чаще пользу-
ются значениями относительных обжатий.
Различают ед и н и ч и ы е (частные) обжатия — обжа-
тия только в одной волоке и су м м а р н ы е (общие) об-
жатия — обжатия во всех волоках стана. О степени наклепа
металла судят по общему обжатию. За исходное се-,,
чение, к которому относят общее обжатие, принимают сел|
чение заготовки после предшествующей волочению терми-]
ческой обработки. За исходное сечение для определения об-!
щего обжатия при термически не обработанном материале!
принимают сечение «сырой» катанки, подката или заготов-1
ки. При одной протяжке общая и единичная деформация]
совпадают. ]
Зависимость между общим обжатием Q, начальным ди-1
аметром D, конечным диаметром d, средним единичным об-|
жатием QJjP и числом протяжек п и выражена формулой 1
(26)
Сила, необходимая для протягивания металла через во-]
локу, называется силой (усилием) волочения.]
Сила волочения зависит от природы металла, состояния!
волочильного очка, смазки, размера обжатия, скорости во-]
лечения и некоторых других факторов. Величина этой си-|
лы имеет большое практическое значение. Рассмотрим]
влияние указанных факторов на силу волочения. ]
Чем прочнее протягиваемый металл, тем больше сила!
волочения. Чистые металлы и сплавы с однородной струк-|
82
турой протягиваются с наименьшей силой. От качества по-
верхности протягиваемого металла зависит величина силы
трения, влияющей на силу волочения.
На силу волочения влияет материал, из которого изго-
товлена волока. Сила волочения зависит также от геомет-
рии, формы и качества обработки отверстия (канала) во-
локи. При одних и тех же условиях волочения сила воло-
чения при протягивании металла через твердосплавные
волоки меньше, чем через стальные; протягивать проволоку
через алмазные волоки легче, чем через твердосплавные.
Наименьшие усилия волочения соответствуют волочильно-
му очку с отверстием конической и радиальной форм. Оп-
тимальные углы рабочего конуса (рабочей зоны) — одной
из основных частей отверстия проволоки — для различных
металлов колеблются от 6 до 16°. С увеличением длины ци-
линдрической зоны канала сила волочения возрастает. Чем
лучше обработана поверхность отверстия волоки, тем мень-
ше затрачиваемая на волочение сила.
С увеличением единичных обжатий сила волочения воз-
растает. Применение обжатий меньше 5—7 % приводит к
повышенной неоднородности свойств металла по сечению.
Хорошо подобранная смазка снижает силы трения в во-
локе, а следовательно, уменьшает и силу волочения. Смаз-
ка, используемая при волочении, должна быть активной по
отношению к материалам волоки и протягиваемого метал-
ла; она должна образовывать на поверхности волоки и про-
тягиваемого металла прочную и вязкую пленку, не выжи-
маемую из очага деформации обжимающей части канала
волоки.
Известно, что с ростом скорости волочения сила воло-
чения понижается.
Силу волочения Рв, кН, можно рассчитать по мощнос-
ти, затрачиваемой на деформацию волочения:
NB = PBv„ (27)
откуда
PB = NB/v„ (28)
где А'в — мощность, расходуемая на волочение, кВт (ее
упрощенно определяют по разности между полной мощно-
стью, затрачиваемой в процессе волочения, и мощностью
холостого хода); ив— скорость волочения (скорость дви-
жения металла при выходе его из волоки), м/с.
Исследователями предложен ряд формул, по которым
можно с той или иной точностью рассчитать силу волоче-
ния.
6*
83
Формула А. Н. Гавриленко:
PB = Mfo-W + fctga), (29)
где од — удельное давление истечения металла; оно обычно
приравнивается к среднему значению временного сопротив-
ления разрыву в очаге деформации:
< = , (30)
где од о — временное сопротивление разрыву проволоки и
прутков до волочения; ств| — временное сопротивление раз- ।
рыву проволоки и прутков после волочения; f — коэффици-
ент трения; а — угол, составленный образующей рабочей
-зоны волоки с осью канала (рабочий угол канала волоки);
Гс, Fi — площади поперечного сечения проволоки и прут-
ков соответственно до и после волочения.
Приведенная формула широко распространена в завод-
ской практике, она построена на предположении, что на-ж
.пряжение сжатия постоянно во всем очаге деформации, Я
Формула И. Л. Перлина — В. М. 3 а р у е в ^Я
Рв = о?р In (1 + f ctg а'), (ЗВ
F1 И
где — среднее значение предела текучести металла
•очаге деформации (обычно1 его приравнивают к среднемяЯ
значению временного сопротивления); а' — приведенный’
угол рабочей зоны волоки, при котором в длину обжимно-
го конуса условно включена длина калибрующей зоны во-
локи; Fo, Fi — площади поперечного сечения проволоки и<
прутков соответственно до и после волочения; f—коэффиЯ
щиент трения. Я
По формуле С. И. Губкина сила волочения опЯ
;ределяется как сумма трех составляющих: Я
рв = Pi + р2 + р3, (ЗЖ
где Pi — составляющая силы волочения, необходимая дл^Н
•осуществления основных деформаций с учетом внешнег^И
трения на контактных поверхностях волочильного инструЯ|
мента; Рг — составляющая силы волочения, необходимая”
для осуществления дополнительных деформаций, возника-
ющих в очаге деформаций; Р3 — составляющая сила во-
лочения, расходуемая на преодоление сил трения в калиб-Jk
рующей части волоки. Я|
Силу Pi можно определить по формуле Я
Pr = _/-МЧ (3»
а L \ F о / J Ж
S4
где а — коэффициент, зависящий от угла рабочего конуса
волоки и коэффициента трения; его вычисляют по формуле
а = —+-----------L-----I, (34)
cos а cos а tg а
где о'Р — среднее значение временного сопротивления раз-
рыву в очаге деформации.
Силы Р2 и Рз определяют по формулам
P2 = 0,9<tf(l + f)]/Z^tga; (35)
Г *->1
P3 = 0,4o^f-^- , (36)
Fo
где /к — длина калибрующей зоны волоки; d\ — диаметр
после протяжки.
Особенность формулы (32) та, что она позволяет опре-
делять расход силы на преодоление различных сопротивле-
ний при деформации и тем самым дает возможность изме-
нять отдельные составляющие силы волочения, а также
анализировать преимущества и недостатки процессов воло-
чения.
Формула Р. Б. Красильщикова выражается
уравнением (37) ;
Рв = ОДР2 . (37)
Эта формула дает удовлетворительные результаты толь-
ко при определенных условиях (операции подготовки к во-
лочению, смазки, изготовлении волок и т. д.). По мере со-
вершенствования технологического процесса производства
проволоки числовое значение коэффициента 0,6 будет сни-
жаться соответственно снижению коэффициента внешнего
трения. Формула Красильщикова проста и, как показали
исследования Л. А. Красильникова совместно с В. Е. Его-
ровым, обеспечивает хорошее совпадение с эксперименталь-
ными данными.
Для ориентированных определений силы волочения
прутков А. Д. Ландихов рекомендует использовать следую-
щую простую формулу:
Рв = ЛЛ-^1-<тв, (38)
Fa
где Fo, Fj — площадь сечения прутка до и после волочения;
<Ув — временное сопротивление разрыву прутка после воло-
чения; находят по диаграмме упрочнения металла при на-
85
клепе; А — коэффициент, учитывающий влияние формы boJB
лочильного инструмента, угла волочения, трения на кон-^
тактных поверхностях инструмента и прутка; для прутков
А = 1,8.
Эта формула означает, что сила волочения зависит от
Ов, размера /д прутков, обжатий Fo—Fi/F0 и других факто-
ров. Расчеты по этой формуле, как показано А. Д. Ланди-
ховым, обеспечивают удовлетворительную схоимость с экс-
периментальными данными.
Пример. Определить силу волочения прутка из стали, содержащей
0,02 % углерода, с диаметра 26 на 22 мм.
Рассчитываем поперечное сечение прутка до и после волочения:
3,14 3,14
Fo = —~— -262 = 531 мм2, Fi = ——
Определяем относительное обжатие при волочении в процентах: 1
„ 531 — 381 1
Q =------—------100 = 28,2 %. 1
ЭО1
Находим по диаграмме упрочнения (см. рис. 15) временное сопро-
тивление для стали с содержанием 0,02 % С при Q=28,2 %. Указанным
данным соответствует
ав = 406,7 Н/мм2.
Подставляя значения соответствующих параметров в формулу (38)
и принимая А = 1,8, находим силу волочения:
531 — 381
Рв = 1,8-381 -----------406,7 = 79000 Н.
531
•222 = 381 мм2.
2. Определение размера исходной заготовки
для волочения
Выбор размера проволоки (заготовки) или прутков, предна--
значенных для волочения, сводится к определению их диа-;
метра и является ответственной задачей при построении;
технологического процесса их производства. Во многих слу-
чаях необходимо знать, какие свойства должен иметь ме- i
талл заготовки после волочения. Диаметр заготовки для)
получения проволоки или прутков, которые будут протяги-)
ваться на меньший диаметр после промежуточной терми-!
ческой обработки или подвергаться окончательной терми-
ческой обработке в готовом состоянии (в этих случаях пос-1
ле волочения не требуется иметь строго ограниченные!
физико-механические свойства), всецело определяется !
пластичностью металла, его способностью протягиваться I
через волоку.
В тех случаях, когда проволока или пруток после про--|
86
тяжки должны обладать определенными механическими и
физическими свойствами, необходимо учитывать при вы-
боре диаметра исходной заготовки, кроме исходных свойств
металла, также характер и изменение этих свойств при во-
лочении.
Технологические процессы проволочного производства
базируются на многолетнем опыте работы и на результатах
экспериментов. В технологических картах (инструкциях)
обычно указывают качество металла заготовки и ее диа-
метр. Однако иногда возникает необходимость рассчитать
диаметр исходной заготовки. Например, для пружинной,
канатной и других видов проволоки различной прочности
разработаны экспериментальные формулы, по которым
можно определить их диаметр. При использовании их обыч-
но выбирают марку стали и по табл. 7 определяют времен-
ное сопротивление разрыву патентированной заготовки.
Наиболее простая из формул, предложенная К. И. Ту-
ленковым, М. И. Злотниковым и С. Ф. Бобылевой, имеет
вид:
D = oldloln, (39)
где D — диаметр заготовки; d — диаметр готовой проволо-
ки; Ов.п—временное сопротивление разрыву патентирован-
ной заготовки; ов — временное сопротивление разрыву го-
товой проволоки.
Например, требуется найти диаметры патентироваииой заготовки
для получения проволоки диаметром 2,0 мм с ав=1470 Н/мм2 и 1,2 мм
Таблица 7. Временное сопротивление разрыву стальной
патентированной проволоки (заготовки)
(?в, Н/мм2. при диаметрах проволоки, мм
С. % 8,0—7,0 6,0—5,5 5,2—4,5 4,2—3,8
0,31—0,35 680—780 690—780 700— 790 710—800
О,36—о,4О 770—870 780—880 790—890 800—900
0,41—0,45 820—920 830—930 840—940 850—950
0,46—0,50 870—970 880—980 890—990 900—1000
0,51—0,55 920—1020 930—1030 940—1040 950—1050
0,56—0,60 970—1070 980—1080 990—1090 1000—1100
0,61—0,65 1020—1120 1030—1130 1040—1140 1050—1150
0,66—0,70 1070—1170 1080—1180 1090—1190 1100—1200
0,71—0,75 1120—1220 1130—1230 1140—1240 1150—1250
0,76—0,80 1170—1270 1180—1270 1190—1280 1200—1290
0,81—0,85 1220—1310 1230—1320 1240—1330 1250—1340
0,86—0,90 1270—1360 1270—1370 1280—1370 1290—1390
0,91—0,95 —• 1320—1420 1330—1430 1340—1440
87
П родолжение
С. % (Ув, Н/мм2, при диаметрах проволоки, мм
3,2—2,8 2.6—2,2 2,0—1,6 1,4—1,0
0,31—0,35 720—810 730—820 740—830 750—840
0,36—0,40 810—910 820—920 830—930 840—940
0,41—0,45 860—960 870—970 880—980 890—990
0,46—0,50 910—1010 920—1020 930—1030 940—1040
0,51—0,55 960—1060 970—1070 980—1080 990—1090
0,56—0,60 1010—1110 1020—1120 1030—1130 1040—1140'
0,61—0,65 1060—1160 1070—1170 1080—1180 1090—1190
0,66—0,70 1110—1210 1120—1229 1130—1230 1140—1240
0,71—0,75 1160—1260 1170—1270 1180—1270 1190—1280
0,76—0,80 1210—1300 1220—1310 1230—1320 1240—1330
0,81—0,85 1260—1350 1270—1360 1270—1370 1289—1380
0,86—0,90 1300—1400 1310—1410 1320—1420 1330—1430
0,91—0,95 1350—1450 1360—1460 1370—1470 1370—1470
с aBj =1770 Н/мм2. Приняв в стали содержание углерода в первом слу-
чае 0,55, а во втором 0,75 %, получим:
„ 14702-2,0 „ 17702-1,2
D, =--------------« 4,1 мм; £>« =--------------
1 10302 2 12302
Необходимое временное сопротивление разрыву патентирование!
заготовки определяют по таблицам или диаграммам,
основании практических материалов. "
2,5 мм.
составленным на
Для рассмотренных примеров в!
соответствии с табл. 7 <тв.п=1030 Н/мм2 и <тв.п=1230 Н/мм2.
При выборе стали для волочения руководствуются дан-
ными о продолжительности службы проволоки в проволоч-
ном изделии и экономичности процесса производства. Для
изготовления пружинной проволоки обычно используют
стали с содержанием 0,65—0,95 % С, а для канатной с
0,45—0,85 % С. При этом значение общего обжатия прини-
мают равным около 75—80 %, так как при других обжати-
ях числа перегибов и скручиваний, которые проволока долж-
на выдерживать при соответствующих испытаниях, будут
менее высокими. Для проволоки с высоким временным соп-
ротивлением разрыву общее обжатие принимают равным
до 95 %.
На практике диаметр заготовки для проволоки опреде-
ленных прочности и размера выбирают по диаграммам или
номограммам, которые построены на основании расчетных
формул и практических данных. Применение графических
методов упрощает работу, не отражаясь на точности резуль-
тата.
На рис. 23 приведена номограмма, построенная в соот-
€3
<jg, H/W!2
2 3 4 5 6 7 8 910
d,MM
Рис. 23. Номограмма для определения <тв, Q, D, d
ветствии с формулой (39). На левой вертикальной оси но-
мограммы указаны значения временного сопротивления
разрыву патентированной проволоки, а на правой верти-
кальной оси—временного сопротивления разрыву прово-
локи после волочения. На горизонтальных осях номограм-
мы указаны значения суммарного обжатия Q, исходного
диаметра D и диаметра после волочения d.
Если, например, для получения в готовой проволоке
диаметром d=2,0 мм с временным сопротивлением разры-
ву 1770 Н/мм2 необходимо определить диаметр заготов-
ки D, то поступают следующим образом. Выбирают марку
стали и находят для нее по табл. 7 примерное значение вре-
89
менного сопротивления разрыву. Пусть в нашем случае 11
Ов.п = 1070 Н/мм2. Далее находят это значение на левой
вертикальной оси номограммы и проводят штриховую ли-
нию, параллельную наклонным линиям номограммы. Из
точки, отвечающей ов=1770 Н/мм2, проводят горизонталь
до пересечения с ранее проведенной штриховой линией. Из
полученной точки восстанавливают перпендикуляр до пере-
сечения с горизонтальной линией суммарных обжатий Q,
затем полученную точку пересечения соединяют с точкой
2,0 на шкале d. Точка пересечения последней прямой со
шкалой D укажет значение диаметра заготовки. Для рас-
сматриваемого случая он равен примерно 5,5 мм. j
Допустим, нужно определить овп, т. е. выбрать содержа- I
ние углерода в стали, которое на проволоке того же диа-
метра (2,0 мм) обеспечило бы ов=1770 Н/мм2. Задавшись
значением суммарной деформации (например, 75 %) или
диаметром заготовки (4,0 мм), из точки 2,0 мм со шкалы d \
проводят прямую (штрих-пунктирная) до пересечения ее -
со шкалой Q. Из полученной точки восстанавливают пер-
пендикуляр, а из точки Ов=1770 Н/мм2 на правой верти-
кальной оси проводят горизонтальную линию до пересече-
ния ее с перпендикуляром. Из точки пересечения этих ли-
ний проводят линию, параллельную наклонным линиям.
В месте пересечения с левой вертикальной осью находят
значение овп. Для нашего примера он равен примерно
1250 Н/мм2. Полученное значение овп для заготовки диа-
метром 4,0 мм соответствует стали с содержанием 0,71—
0,75 %С (см. табл. 7).
Более сложным для определения диаметра исходной па-
тентированной заготовки и марки стали являются, напри-^
мер, формулы К. Д. Потемкина (40) и ~
кера (41):
Л. М а н-
ав= 10
(41
®в.п
lg V 100— Q+0.0005Q
° = <Д.п + 1п—-Аовн-100,
а-’
где ов — временное сопротивление разрыву наклепанной
проволоки, Н/мм2; овп — временное сопротивление разры-
ву патентированной проволоки, Н/мм2; овн — прирост вре-
менного сопротивления разрыву в результате наклепа при
волочении, Н/мм2; d„— диаметр патентированной заготов-
ки, мм; d — диаметр проволоки после волочения, мм; С —
(41F
90
содержание углерода в стали, %; Аовн— удельный наклеп
(удельное упрочнение), т. е. повышение ов на 1 % In ц (вы-
тяжки) .
Для упрощения расчетов на основании этих формул по-
строены номограммы, с помощью которых легко определя-
ются необходимые параметры.
3. Единичные и суммарные обжатия
Производительность труда при волочении проволоки и ка-
либрованной стали в значительной мере определяется зна-
чениями применяемых обжатий или вытяжек. Чтобы иметь
возможно большую производительность, стремятся приме-
нить высокие обжатия или вытяжки. При определении наи-
более благоприятных значений единичных и суммарных об-
жатий или вытяжек принимают во внимание свойства ис-
ходной заготовки и готовой проволоки, а также характер
изменения свойств при волочении.
Оптимальными обжатиями считают такие,
при которых обеспечивается сочетание высоких технико-
экономических показателей (большая производительность
труда, минимальная обрывность и т. д.) с требуемым ка-
чеством обрабатываемых видов проволоки и прутков (проч-
ность, пластичность и др.).
Единичные обжатия (фед) и вытяжки (цед) в зависи-
мости от их значений при волочении проволоки и прутков
можно условно разделить по следующей схеме:
Ред’ % **еД
Весьма малые . . 6—9 1,06—1,10
Малые . 10—15 1,11—1,18
Средние .... . 16—24 1,19—1,32
Повышенные . . . . 25—35 1,33—1,54
Большие .... . 36—40 1,55—1,67
Весьма большие . . 41—45 1,68—1,83
Сверхбольшие . . >45 >1,83
При волочении проволоки из низкоуглеродистой стали,
а также из сталей аустенитного и ферритного классов ис-
пользуют единичные обжатия повышенные, большие,
а иногда и весьма большие. Повышенные и средние обжа-
тия (или вытяжки) применяют при волочении большинства
сплавов и сталей со средним содержанием углерода. Вы-
сокоуглеродистые стали для проволоки повышенной и вы-
сокой прочности, а также труднодеформируемые сплавы
(Р18, Р9) протягивают при малых и весьма малых обжа-
тиях. Сверхбольшие единичные обжатия обычно не приме-
няют.
91
Значения единичных обжатий при волочении проволоки,
от которой требуются определенные механические свойст-
ва, следует выбирать особенно тщательно. Известно, что
при одних и тех же суммарных обжатиях проволока упроч-
няется тем больше, чем выше значения применяемых еди-
ничных обжатий.
При чрезмерно малых единичных обжатиях проволока
деформируется по поперечному сечению неодинаково, про-
исходит деформация только с поверхности, а поэтому по-
является такой дефект, как восьмерка.
Максимальное значение единичных обжатий ограничива-
ется пластичностью металла, его структурой, предшествую-
щим наклепом, остаточными напряжениями и условиями
деформации (волочильный инструмент, смазка, температу-
ра, скорости, способ волочения и другие факторы).
По данным И. А. Юхвеца и М. Н. Петрова, для средне-
углеродистой стали максимальное единичное обжатие мо-
жет достигать 60 %. Фактически применяемые в заводской
практике единичные обжатия значительно меньше макси-
мальных. Чрезмерно высокие единичные обжатия приводят
к надрывам или обрывам проволоки из-за больших напря-
жений, возникающих в процессе волочения. Единичные об-
жатия в сильной степени зависят от вида, качества терми-
ческой обработки и структуры металла. Так, для одной и
той же стали после патентирования применяют несколько
большие обжатия, чем после отжига.
Для канатной, пружинной и аналогичной им проволоки,
протягиваемой из углеродистых сталей, как показывают
исследования, целесообразно увязывать единичные обжа-
тия с временным сопротивлением. Чтобы избежать сниже-
ния пластичности проволоки из углеродистой стали,
Р. Б. Красильщиков рекомендует единичные обжатия
<2еД, %, принимать не превышающими значений, определяе-
мых формулой
Qefl = 4500/(7в. (42)
Как показывают данные многих исследований, единич-
ные обжатия в сильной степени влияют на пластические
свойства проволоки. При их увеличении (против нормаль-
ных обжатий) уменьшаются числа перегибов и скручива-
ний, снижается выносливость проволочных канатов при ис-
пытании и работе последних на блоках. Это объясняют
температурным режимом волочения. С увеличением Уед
происходит повышение температуры в очаге деформации,
что ведет к старению и снижению пластичности проволоки.
92
Влияние единичных деформаций на временное сопротив-
ление разрыву и другие свойства можно объяснить с помо-
щью теории дислокаций. При волочении с малыми степеня-
ми обжатий течение металла происходит ровнее; заклини-
вание и торможение дислокаций, от которых зависяг
прочность и пластические свойства, носят более или менее-
упорядоченный характер. При повышенных степенях еди-
ничных обжатий происходит беспорядочное движение дис-
локаций по многим плоскостям скольжения; они заклини-
ваются быстрее, вследствие чего металл быстрее упрочняет-
ся и теряет свою пластичность.
Суммарные обжатия (Q) и вытяжки (ц) классифициру-
ют условно следующим образом:
Q. % Р
Калибровка . . . <20 <1.25
Малые . 20—40 1,25—1,66
Средние .... . 41—65 1,70—2,85
Большие .... 66—85 2,95—6,70
Особо большие . . . 86—95 7,15—20
Сверхбольшие . . >96 >20
Установлено, что прочность стальной проволоки при во-
лочении изменяется по кривой, характеризуемой на первом
этапе значительным ее ростом. На последующих этапах
рост прочности ускоряется и при определенном (критиче-
ском) суммарном обжатии наблюдается чрезмерно интен-
сивный рост прочности (сверхнаклеп). На последнем этапе-
волочения некоторые исследователи наблюдали после ин-
тенсивного роста последующее падение прочности. Это-
можно объяснить появлением и последующим увеличением:
хрупких участков в протягиваемом металле при особо боль-
ших и сверхбольших общих обжатиях.
В некоторых исследованиях выявлено замедление роста
Ов с увеличением суммарной деформации выше определен-
ных значений. В случае повышенных температур в зоне де-
формации может и не происходить упрочнения стали или.
сплава.
При волочении проволоки из патентированной заготов-
ки прирост временного сопротивления разрыву на 1 % де-
формации (удельной прочности) тем больше, чем выше со-
держание углерода в стали.
Увеличение суммарной деформации приводит к умень-
шению прироста удельного временного сопротивления раз-
рыву для всех легированных сталей аустенитного, феррит-
ного и мартенситного классов. Наклеп в аустенитных,
сталях тем выше, чем менее устойчив аустенит, превращаю-
9$
щийся под влиянием пластической деформации в мартен-
сит. Временное сопротивление разрыву высоколегированных
сталей также растет из-за выделений избыточных дисперс-
ных фаз по границам зерен и плоскостям скольжения.
В сталях аустенитного класса наклеп растет с увеличением
содержания углерода; титан несколько снижает упроч-
нение.
В некоторых случаях минимальная суммарная дефор-
мация обусловливается качеством поверхности готового из-
делия. Например, при изготовлении проволоки больших се-
чений, к качеству поверхности которой предъявляют высо-
кие требования (проволока для шарикоподшипников,
пружинная и др.), значение суммарной деформации прини-
мают тем большим, чем ниже
качество поверхности исход-
ного металла.
Предел суммарного обжа-
тия характеризуется резким
снижением вязкости протяну-
того металла (появлением
хрупкости). При волочении
проволоки наиболее часто ис-
пользуют суммарные обжатия
80—85 %; для высокопрочной
проволоки — более 85%. Про-,
волоку из низкоуглеродистых
и аустенитных сталей и неко-
торых пластичных сплавов
протягивают с суммарными об-
жатиями 95 % и более.
Рис. 24. Зависимость суммарных
обжатий Q стальной проволоки,
предназначенной для горячего цин-
кования, от диаметра d. А — зона
оптимальных обжатий; Б — зона
менее благоприятных обжатий:
В — зона неблагоприятных обжатий
жатия не менее указанных
При выборе суммарных об-
жатий Q для углеродистой
стальной проволоки, предна-
значенной для горячего цинко-
вания на готовом размере d,
рекомендуется применять об-
на рис. 24. Меньшие обжатия
приводят к катастрофическому снижению числа скручива-
ний проволоки после цинкования. При этом, как показала
практика, максимальные значения суммарных деформаций
не должны превышать 85—95 %.
Увеличение диаметра проволоки приводит к росту вре-
менного сопротивления разрыву, т. е. с увеличением диа^
метра проволоки удельный наклеп проволоки возрастаем
Пластичность (способность к волочению) у стальной про!
94
волоки тонкого сечения большая. Поэтому допустимая де-
формация у тонкой проволоки больше, чем у толстой. При
этом чем тоньше диаметр готовой проволоки, тем большим
временным сопротивлением разрыву она может практиче-
ски обладать. Так, максимальные значения ов для холодно-
тянутой высокоуглеродистой проволоки, следующие:
d, мм ав, Н/мм2 II d, мм <7В> Н/ммг
8,0 1960 0,3 4120
1,0 3330 II 0,1 4900
В этих закономерностях, кроме масштабного фактора
(влияние сечения или диаметра проволоки), большую роль
играет исходная структура заготовки, зависящая от ее по-
перечного сечения.
Как правило, калиброванные прутки получают за одну
протяжку. В редких случаях применяется двукратная про-
тяжка— для получения шестигранного или фасонного про-
филя. Обжатия прутков и скорость волочения определяют-
ся механическим составом протягиваемого металла, тре-
буемыми механическими свойствами готовой продукции,
качеством поверхности прутков, расходом энергии на во-
лочение, стойкостью инструмента (волок). Чрезмерно боль-
шие обжатия приводят к перерасходу электроэнергии, к по-
вышенному расходу волочильного инструмента, а в ряде
случаев к обрывам концов и образованию задиров.
При волочении прутков с малыми обжатиями в отдель-
ных местах на поверхности прутков могут остаться следы
зачистки. Горячекатаный подкат имеет овальность в преде-
лах допуска, минимальные значения обжатий прутков при
волочении должны обеспечить не только получение задан-
ных механических свойств калиброванной стали, но и ого-
воренные допуски.
Таким образом, выбор оптимального обжатия для прут-
ков при волочении означает определение обжатий, при ко-
торых будут получены заданные характеристики металла
по механическим свойствам, допуску и чистоте поверхности
при минимальном числе операций и при минимальных за-
тратах средств, инструмента и электроэнергии.
Н. И. Шефтель приводит режимы волочения прутков по
данным одного из заводов (табл. 8).
При производстве калиброванного металла обжатия
часто выражают не в процентах по формуле (19), а в зна-
чениях, соответствующих уменьшению диаметра при воло-
чении. Диаметр прутка до протяжки 7,95 мм, а после 6,43 мм.
Обжатие будет 7,95—6,43= 1,52мм, или в 34,5 %.
95
00
я
s
«=:
\о
У7—У12; ШХ6—1ПХ15; 9ХС; ЗОХГСА; 40ХНМА; 38ХМЮА; 50ХФА гЛ С 0.0 —< ~*СЧ еч 04 -Ю Ю О О О *—•*-< сч сч сч
го го о ’Я С S И го я •а о о о --сч со о о ю о ю —< —« €4 со со
t> волочения, м/мип 6,5—9/6,5—9 9,2/9,2 7,2/7,2 8/8 3,3—4,4/3,3—4,4
10—50; 15ХА; 38ХА; 20ХМА ин 'X8tu* | О О О О О сч сч сч сч 0.0.0 о о •сч сч счсч со
rfmax "ОД1**™. ММ хГ 00 сч сч —- сч со 00 00 со сч 00 —< — сч со о
1 v волочения, м/мин । 1 9/9 9,2/9,2 7,2—12/7,2—12 8—12/8—12 4,4/4,4
Тяговое усилие, кН <о — счсо со 00 00 С0 00 ’ъ-оосьао — СЧ1Л
1 Для одной нитки — числитель, для двух ниток — знаменатель.
-96
В подавляющем большинстве случаев в зависимости от
мощности волочильного стана, размера калибруемых штанг
и требований, предъявляемых к готовым пруткам, волоче-
ние круглых профилей проводят с обжатиями 0,8—3,5 мм,
а шестигранных до 2,5 мм.
4. Расчет переходов при волочении
Рядом переходов или маршрутами волочения на-
зывают ряд постепенно уменьшающихся поперечных сече-
ний подвергающейся волочению проволоки любой формы
профиля. Число переходов (протяжек) в ряде, или число
проходов, зависит в основном от начального и конечного
размеров проволоки, а также от выбранных единичных об-
жатий, формы поперечного сечения и других факторов.
Число переходов можно определить по номограмме, при-
веденной на рис. 25, при одном суммарном обжатии QcyM,
т. е. при известном соотношении начального и конечного
диаметров D/d и выбранных единичных обжатий Qea в от-
дельных переходах (средних обжатиях). Согласно показан-
ному на номограмме примеру, для получения из заготовки
диаметром 3,5 мм проволоки диаметром 1,6 мм при обжа-
тиях за проход 27 % требуется пять переходов. Этой но-
мограммой можно пользоваться для относительно мягкой
проволоки; однако для проволоки высокой прочности нуж-
но учесть следующие практические соображения. Для пер-
вых одного-двух переходов рекомендуется принимать еди-
ничные обжатия несколько меньшими против выбранных
средних значений. Это обеспечивает лучший захват и сцеп-
ление смазки на протягиваемой проволоке. Обжатия по-
следних переходов в ряду также следует уменьшать, так
как по мере волочения металл становится менее плас-
тичным.
Число переходов (кратность волочильной маши-
ны) можно подсчитать по формуле
п lg(i — Q^)
lg (1 — QcyM)
где Q£P — среднее единичное обжатие.
При расчете переходов для многократных станов необ-
ходимо учитывать их кинематику (числа оборотов бараба-
нов, перепады скоростей между соседними барабанами).
Правильно спроектированный маршрут волочения прово-
локи учитывает факторы технологического характера и ки-
7—853 97
OS
Рис. 25. Номограмма дли расчета числа переходов при волочении
нематические особенности стана. Для многократных ма-
шин, сконструированных на различных принципах, расчеты
переходов волочения будут разными.
Машины магазинного типа
Основной особенностью этих машин является постоянное
число витков проволоки на каждом барабане. Число витков
на промежуточных барабанах изменяют через верхнюю
часть барабанов и направляющий ролик. При сбегании
проволоки предыдущий барабан может принимать на себя
в единицу времени большее, одинаковое или меньшее чис-
ло витков проволоки, чем отдаваемое им в ту же единицу
времени. Машины магазинного типа могут быть с общим
приводом всех промежуточных и чистового (последнего)
барабанов, а также с индивидуальными приводами для
каждого барабана в отдельности. Эти различия в конст-
рукции привода существенно влияют на кинематические
особенности, а значит, и на выбор ряда переходов.
У волочильных машин с общим приводом барабанов су-
ществует жесткая кинематическая зависимость, которая
ограничивает возможность выбора различных вариантов пе-
реходов волочения. Индивидуальный же привод дает воз-
можность в широком диапазоне менять единичные обжа-
тия (или вытяжки) путем изменения скоростей отдельных
барабанов.
Объем проволоки при волочении сохраняется посто-
янным :
F„_i o„-i = Fn vn. (44)
Преобразовав эту формулу, получим:
; (45)
Л
-И- , (46)
dn Vn~1
где Fn и Fn-i — площади поперечных сечений проволоки
после предыдущего и последующего переходов; dn и dn-\ —
диаметры проволоки после предыдущего и последующего
переходов; vn и vn-\— скорости на предыдущем и после-
дующем барабанах.
р
Подставив ц — коэффициент вытяжки вместо
Fn
a i — передаточное число вместо ———имеем ц,=й
Vn—1
7*
99
В этом случае получим идеальный процесс многократно-
го волочения без скольжения, т. е. процесс волочения, про-
исходящий без увеличения или уменьшения запаса прово-
лок на промежуточных барабанах, при котором скорость
выхода проволоки из волоки равна окружной скорости вра-
щения барабана. Однако такое волочение практически не-
возможно вследствие износа волок и нарушения условия
р = г.
Обычно волочение протекает при При этом на пре-
дыдущем барабане создается запас витков, несколько пре-
вышающий количество проволоки, которую может протя-
нуть последующий барабан за одинаковый отрезок вре-
мени.
Волочение с завышенным расходом запаса, характери-
зуемое неравенством p<t, нежелательно, так как оно при-
водит к израсходованию запаса витков и последующему
обрыву проволоки из-за отставания ее подачи к волоке. Та-
кой процесс может протекать лишь временно, при периоди-
ческих остановках соответствующих приемных барабанов
для накопления запаса на подающих барабанах.
Для обеспечения нормального волочения необходимо,
чтобы
р = Ei, (47)
где Е — коэффициент накопления или запаса.
При его выборе нужно учитывать, что накопление про-
волоки на барабанах должно происходить медленно, так как
в противном случае будут частыми остановки барабанов на
израсходование запаса проволоки. Кроме того, этот коэф-
фициент должен обеспечить при любом износе канала про-
межуточных волок ведение волочения с накоплением запа-
са витков. Коэффициент запаса удовлетворяет этим усло-
виям при значениях Е= 1,03—1,05.
Подставив в формулу (47) р = —-— и сделав некоторые
vn—1
преобразования, получим:
dn-i = ]Л£рД. (48)
Расчетные диаметры отверстия волок следует округлять
до цифр, принятых на данном заводе или в цехе.
Например, необходимо рассчитать ряд переходов для
шестикратной машины 6/350 магазинного типа с целью во-
лочения на ней проволоки с диаметра 2,0 на диаметр 0,9 мм.,
Принимаем: коэффициент накопления Е—1,05, паспортные
кинематические вытяжки между первым и вторым, между^
100 I
вторым и третьим, третьим и четвертым барабанами рав-
ными 1,3, между четвертым и пятым барабанами 1,31,
а между пятым и шестым барабанами 1,28.
Расчет для волочения начнем от чистовой (последней)
волоки. По формуле (48) имеем диаметр волоки для пятого
барабана
d5 = = /0,92.1,28-1,05 = 1,05 мм.
Диаметр волоки четвертого барабана
d25^E = V 1,05®. 1,ЗЬ 1,05 = 1,23 мм.
Производя аналогичные расчеты для всех переходов, полу-
чим ряд переходов:
2,0->1,66->-1,4->1,23->1,05-»-0,9 мм.
Машины с автоматическим регулированием скорости
Основной особенностью этих машин (рис. 26) является воз-
можность автоматического регулирования скорости оборо-
Рис. 26. Схема многократного волочения на машине прямоточного типа
тов барабанов в ту или другую сторону без какой-либо на-
ладки, так как процесс волочения происходит в зависимо-
сти от установленного маршрута. За основу принимают
средние обжатия (кинематические вытяжки), указанные в
паспорте машины.
Рассчитаем маршруты волочения для стальной прово-
локи диаметром 2,0 мм. Средние значения единичных обжа-
тий примем равными 25 %. Проще всего маршруты расчета
вести с использованием счетной (логарифмической) ли-
нейки.
101
При протяжке заготовки диаметром D на проволоку диа- ]
метром d относительное обжатие 1
= D2-^_ юо = юо __ юо /_d_y (49J
D2 \ D / 'в
Если при волочении проволоки из патентированной за-Я
готовки диаметром 4,2 мм принять для первого переходам
единичное обжатие 15 %, то его можно отсчитать на лога-Я
рифмической линейке. Для этого .от правого конца верхнейЯ
шкалы а линейки (рис. 27), от черты со значением 100 ото-Я
двинем влево конец движка со шкалой б (тоже со значе-Я
нием 100) на 15 делений (ровно на середину между циф-Я
рами 80 и 90). Затем на нижней шкале в движка отыщемЯ
по визиру значение 4,2. Теперь под чертой 4,2 на шкале г'Я
отсчитаем слева искомый диаметр проволоки после первойЯ
протяжки. Он равен примерно 3,87 мм. Я
Приняв единичное обжатие на второй протяжке 20 %, I
таким же образом отодвинем правый конец движка на
20 делений влево и отыщем на нижней шкале под числом
3,87 шкалы в искомый диаметр после второго перехода.
Аналогично рассчитываем и все последующие диаметры
маршрута. g
Для нашего случая (сталь со средним содержанием уг-1
лерода) маршрут волочения будет следующим: 1
4,2->3,87->3,46->3,0->2,6->2,25->2,0 мм; |
15 20 25 25 25 22% j
Цифры верхнего ряда представляют собой диаметры
протягиваемой проволоки, а цифры нижнего ряда — еди-
яичные обжатия в процентах между соседними диамет-^И
рами.
С помощью логарифмической линейки можно также^И
быстро сделать обратные вычисления. Допустим, следует
определить суммарное обжатие при волочении проволоки с)^Н
диаметра 3,0 на диаметр 1,2 мм. Для этого деление 1,2 на -^Я
нижней шкале г линейки совместим с цифрой 3,0 на шка-
ле в движка и найдем по шкале а (считая справа налево) ;^Я
искомую цифру обжатий 84 %. При волочении с диаметром|И^
4,2 мм на диаметр 2,0 мм суммарная деформация составит '!ш'
77,3 %. Я
В случае, если фактические обжатия выбранного марш-
рута волочения примерно равны средним паспортным об-
жатиям, то практически может быть использована любая
•скорость чистового и всех промежуточных барабанов от ми-^К
.нимальных до максимальных. Если же принятые единич-^И
102
105
ные обжатия фактически будут отличаться в ту или другую :
сторону от средних паспортных обжатий, то диапазон ско-1
ростей значительно уменьшится. На основании данных пас-1
порта и полученного по расчету маршрута можно рассчи-1
тать минимальную и максимальную скорости для имею-1
щейся (выбранной) машины, а также максимальное и]
минимальное обжатие для фактических скоростей по вы-1
бранному маршруту. Нанеся полученные данные на (
график, нужно посмотреть, вписывается ли кривая обжатий, ;
полученная для выбранного маршрута, между кривыми об-'
жатий, построенными на основании паспортных данных.
Если кривая вписывается, то график приемлем. j
Машины многократного волочения со скольжением ;
Проволока на этих машинах протягивается силой, разви-j
ваемой вытяжными шкивами благодаря силам трения, ко-|
торые возникают между соприкасающимися поверхностями!
шкива и охватывающей его проволоки. Схема волочения!
на этих станах приведена на рис. 28. I
При расчете маршрутов волочения для машины со сколь-1
жением существует жесткая зависимость между фактиче-1
скими обжатиями и кинематикой стана, так как в против-!
ном случае не будет обеспечиваться устойчивая их работа.]
Скорость движения проволоки по выходе из волоки на!
приемном (чистовом) шкиве (или барабане) всегда совпа-
дает с его окружной скоростью иш. Что же касается проме-
жуточных шкивов, то, кроме совпадения скоростей, когда
1»ш = Уп, могут быть случаи, когда ип<иш (проволока отста-
ет от вращения шкива) и ип>«ш (проволока опережает
вращение шкива). Практически осуществим вариант, когда
проволока скользит по шкиву (пп<^ш). При про-
изойдет быстрый обрыв проволоки вследствие тормозящего
действия шкива. Вариант ип=иш практически не осущест-
вим из-за неравномерного износа канала волок. а
Для машины со скольжением при расчете маршрутов»
волочения очень важно правильно установить значения аб-Я
солютного Сабе и относительного Соти скольжений:
^абс = vn'i
^отн = (УШ ^пУ^ш-
Необходимо также ориентироваться на минимальное»
скольжение, однако с таким условием, чтобы при всех слу
чаях износа канала, промежуточных волок скорость шки- |
ва всегда была несколько больше скорости набегающей на |
него проволоки. j
104 .1
Последовательность измерения скольжения между соот-
ветствующей проволокой и шкивом можно назвать пере-
ходом скольжения. Варианты переходов относитель-
ного скольжения приведены на рис. 29. Практика волоче-
ния стали показывает, что наиболее рационален маршрут
1 с постепенным уменьшени-
ем относительного скольжения.
Особенно широкое применение
этот маршрут имеет для воло-
чения малопластичных метал-
лов. Рациональным также яв-
ляется маршрут 2 с одинако-
вым относительным скольже-
нием на всех промежуточных
тяговых шкивах. Прямая 3 ха-
рактеризует идеальный про-
цесс волочения — без скольже-
ния и опережения. Волочение
по маршруту 4 с опережени-
ем на всех шкивах невозмож-
Номер шкива
Рис. 29. Схема маршрутов относи-
тельного скольжения СоТД при
многократном волочении со сколь-
жением
но из-за обрывов проволоки.
Из условия постоянства объема при волочении, а так-
же из соотношения p.=vn/Pn-i, подставив Сотн и сделав
некоторые преобразования [аналогично проведенным при
выводе формулы (47)], получим
4i—1 И^отнОг—1) •
(52)
На станах со скольжением скорость вращения бараба-
нов на 2—6 % превышает скорость выхода проволоки из
волоки.
Рассчитаем ряд переходов для проволоки диаметром
0,45 мм на девятикратной машине со скольжением 9/250.
Из паспортных данных имеем, что между восьмым и девя-
тым барабанами ц = 1,26; Сотн= 1,028. Диаметр отверстия
волоки для восьмого барабана
d8 = Кd9 Н8-9 сотн8 = /о,452-1,26-1,028 = 0,5 мм.
Сделав аналогичные расчеты для всех волок, получим
следующий ряд переходов:
1,05->0,95->0,86->0,75->0,67->0,61->0,55->0,50->0,45 мм.
| При проектировании переходов волочения нужно учи-
' тывать коэффициент запаса
105.
V3 ==Io] > 1,4-2,0, (53)
A i
где Ствк — временное сопротивление разрыву протягиваемой ,
проволоки после прохода в условиях статического нагруже- 1
ния; k = Pv/FK — напряжение волочения (здесь Рв — уси- 1
лие волочения; FK— конечное поперечное сечение прово- |
локи). I
Если коэффициенты запаса будут слишком малы, то в |
протянутом металле могут наблюдаться местные утонения |
(затяжки, перетяжки), а иногда’ и внутренние или даже |
полные разрывы. Большие коэффициенты запаса связаны 1
•с большим числом переходов, а значит, со снижением про- 1
изводительности и повышением удельного расхода энергии. 1
Следовательно, лучше вести волочение при оптималь- 1
пых коэффициентах запаса (по И. Л. Перлину), которые 1
для волочения проволоки имеют значения: 1
d, мм ©3, не менее -1
>1 1,4 1
1—0,4 1,5 1
0,4—0,10 1,8 J
0,10—0,05 1,8 1
0,05—0,015 2,0 |
Рост коэффициента запаса с уменьшением диаметра I
протягиваемой проволоки объясняется увеличением влия- J
лия различных дефектов металла и динамических воздей- |
ствий, проявляющихся вследствие конструктивных особен- 1
лостей волочильных машин и вызывающих снижение ее 1
прочности. 1
5. Температура волочения 1
Холодное волочение проволоки и прутков сопровождается 1
выделением большого количества тепла и повышением тем- 1
пературы в очаге деформации (в волоке). В процессе воло- 1
чение тепло выделяется из-за внутреннего трения (пласти- 1
ческой деформации при волочении, в результате которой |
происходит трение одних частей металла о другие) и внеш- 1
него трения между поверхностями протягиваемого изделия ]
и волочильного инструмента в зоне их контакта. I
Большая часть энергии, которая затрачивается на воло- !
чение, превращается в тепло и лишь частично (не более 1
10 %) аккумулируется в протягиваемом изделии в виде по- 1
тенциальной энергии. 1
Около 83 % механической работы, используемой при |
волочении стальной проволоки, затрачивается на преодоле- |
лие внутреннего трения, преобразуясь в тепло. В тепло об- |
106
раздается и вся работа внешнего трения. Расчеты показы-
вают, что тепло внешнего трения составляет в среднем око-
ло 35 % от всего выделившегося при волочении тепла. Для.
прутков разогрев при волочении большого значения не име-
ет, так как их волочение однократно и непродолжительно..
Принято учитывать в расчетах и экспериментах три тем-
пературы: iK — температуру контактной поверхности про-
волоки в конце очага деформации, /ср— среднюю темпера-
туру поперечного сечения проволоки и t0 — температуру
проволоки перед входом ее в очаг деформации. Контактная
температура деформации быстро повышается, а затем по-
нижается до средней. Средняя же температура быстро по-
вышается, а затем медленно снижается.
Установлено, что /Ср не должна превышать 250 °C во из-
бежание старения стальной проволоки после волочения, а
/к— 700°C в целях предотвращения образования на по-
верхности проволоки хрупких зон мартенсита закалки.
Р. Б. Красильщиков предложил следующие эмпиричес-
кие формулы для определения температур проволоки при
волочении:
iK = tQ + ЗСед ав + 0,6ов 1/, (54>
Г Чед
^ср = Ч" сгв, (35):
где vB — скорость волочения; d — диаметр проволоки после
волочения.
Волочение стальной проволоки проводят обычно без-
предварительного подогрева металла, однако в зоне сопри-
косновения с волокой металл нагревается за счет тепла де-
формации и трения. Для уменьшения разогрева проволоки
при волочении применяют охлаждение волок и тянущих:
устройств (например, волочильных барабанов). В некото-
рых случаях охлаждают и проволоку непосредственно пос-
ле выхода ее из волоки (при сухом волочении воздухом,,
при мокром волочении — водой или эмульсией). Однако*
полностью устранить влияние нагрева не удается.
Данные опытов и повседневная работа показывают, что>
все факторы, снижающие температуры волочения, повыша-
ют пластические свойства проволоки и прутков из углеро-
дистой стали. Увеличение нагрева проволоки и прутков,
снижает их пластичность и повышает временное сопротив-
ление разрыву и предел упругости.
Изменение свойств проволоки и прутков из углеродис-
той стали при холодном волочении связано со старением
металла. Под старением принимают выделение соединений
107
углерода, азота (карбидов, нитридов и др.) при разных
температурах и изменение в связи с этим свойств металла.
Старение происходит с повышением температур при воло-
чении.
Необходимо отметить, что на температуру протягивае-
мой проволоки и прутков сильно влияют некачественное
травление, неправильный профиль канала волоки, разрыв
пленки смазки и другие факторы.
6. Скорость волочения
Скорость прохождения проволоки и прутков через волоки
определяет производительность волочения. Чем больше
скорость, тем больше производительность. При многократ-
ном волочении, когда проволока непрерывно проходит че-
рез несколько волок, о производительности судят по скоро-
сти волочения через последнюю волоку.
Возможность использования высоких скоростей волоче-
ния зависит от свойств протягиваемой проволоки и прут-
ков и уровня проведения всего комплекса технологических
операций. Так, повышение скорости волочения само по се-
бе почти не отражается на свойствах готовой проволоки и
прутков, но при этом сильно разогреваются волоки и само
изделие, что существенно влияет на пластичность, оценива-
емую числами перегибов и скручиваний.
Считают, что в современных условиях скорости волоче-
ния стальной проволоки (канатная, пружинная), от кото-
рой требуются строго определенные механические свойства,
обусловливаются в основном возможностями отвода тепла
и допустимыми температурами нагрева проволоки при во-
лочении. Скорости волочения, при которых проволока не
будет нагреваться до температур, снижающих ее механиче-
ские свойства, можно рассчитывать в зависимости от ав и
диаметра d протягиваемой стальной проволоки по форму-
лам
Первая из приведенных формул рекомендуется для рас-
чета при Ов^1470 Н/мм2, а вторая при <тв^1470 Н/мм2.
Коэффициенты /г1 = 15-105 и й2=3,5-1012 в этих формулах
отражают условия волочения (смазки, охлаждения, проти-
вонатяжения и пр.).
108
Для многих сортов проволоки из низкоуглеродистых
сталей, цветных металлов и сплавов, а также для прово-
локи, предназначающейся для последующего волочения на
более тонкие диаметры (передельная проволока), ограниче-
ние скоростей волочения обусловливается почти исключи-
тельно природой металла и качеством проведения техноло-
гических операций, составляющих весь комплекс производ-
ства проволоки. Если, например, предшествующая терми-
ческая обработка не обеспечивает пластичной структуры
или сплав по своей природе непластичен, то высокоскоро-
стное волочение невозможно. При высокоскоростном воло-
чении наибольшее внимание следует уделять подготовке
проволоки к волочению, качеству волок, условиям их ох-
лаждения, смазке и другим технологическим операциям.
Скорость волочения ограничивается также конструкци-
ей имеющихся волочильных машин, мощностью их привода
и состоянием размоточных и намоточных устройств, а так-
же других приспособлений.
Усовершенствование волочильного оборудования и тех-
нология производства проволоки позволяют непрерывно на-
ращивать скорости волочения и увеличивать производитель-
ность станов.
В табл. 9 приведены скорости волочения проволоки раз-
личных диаметров на волочильных машинах фирмы SKET
(ГДР).
Таблица 9. Скорости волочении проволоки различных диаметров
на волочильных машинах фирмы SKET (ГДР)
Диаметр проволоки» мм Скорость, м/с Стан UDZGT Диаметр проволоки, мм Скорость, м/с Стан UDSATO
0,05—0,12 20 10/19 0,7—1,0 15 320
0,12—0,25 20 40/21 0,8—1,5 15 631
0,25—0,45 20 15/21 1,2—2,5 10 1250
0,25—1,00 20 320/11 1,6—4,0 10 2500
В табл. 10 указаны скорости волочения прутков в за-
висимости от марки стали и диаметра.
7. Однократное и многократное волочение
Однократным называется волочение, при котором про-
волока протягивается только через одну волоку, полностью
наматывается на волочильный барабан и затем готовым
109
Таблица 10. Относительное обжатие и скорость протяжки прутков
различных диаметров для некоторых сталей (числитель — стали
с 0,3—0,6 °/о С, знаменатель — стали 40Х, ШХ15, ЗОХМА)
Диаметр прутка, мм Относительное обжатне, % Скорость протяжки, м/мии
10—15 14—21/13—20 9—14/8,5—12
15—20 13—19/12—18 8—13/7,5—11
20—25 12,5—17/11,5—16 7,5—12/7—10
25—30 12—16/11—15,5 7—10/6—9
30—35 11,5—15/10,5—15 6—9/5—8
35—40 11—14,5/10—14,5 5—8/4—7
40—50 10,5—14/9,5—14 4—6/3,5—6
50—60 10—13,5/9—13 3,5—5,5/3—5
60—80 8,5—12,5/8—12 1,5—3,5/2—3
80—100 8—11/2,5—10,5 2—2,8/1,5—2,5
мотком передается на следующий барабан, где протяжка
повторяется (рис. 30). При многократном волочении
проволока протягивается одновременно через несколько во-
лок (рис. 31); барабанов и волок может быть 15 и более.
Рис. 30. Принцип однократного волочения:
1 — проволока; 2 — размоточная фигурка; 3— волока; 4 — клещи; 5 —
барабан; 6 — спнца
В настоящее время чаще применяют многократное воло-
чение, так как оно имеет значительные преимущества перед
однократным. В основном оно сводится к механизации пе-
редачи проволоки на последующую протяжку и возмож-
ности повышения скорости волочения на выходном бараба-
не при умеренной скорости схода проволоки с размоточной
фигурки. Кроме того, при правильно выбранной кратности
волочильной машины облегчается труд и повышается его
ПО
Рнс. 31. Принцип многократного волочения:
/—3 — промежуточные барабаны; 4 — чистовой барабан; 5 — съемник
производительность. При многократном волочении улучша-
ются условия волочения; например, не нарушаются условия
смазки, наблюдаемые при однократном волочении в про-
цессе передачи проволоки с барабана на барабан. Произ-
водство тонкой, тончайшей и наитончайшей проволоки це-
лесообразно только на многократном оборудовании.
Р. Б. Красильщиков считает, что максимальной произ-
водительности машины можно достигнуть при кратности
п _ 1g (Vo/t'n)
lg (1 + Сед)
где оо — допустимая скорость схода проволоки с фигурки;
цп — максимальная скорость волочения проволоки на вы-
ходном (последнем) барабане.
Формула (58) показывает, что кратность машины дол-
жна быть тем выше, чем больше отношение скорости на вы-
ходном барабане к скорости схода проволоки с фигурки и
чем меньше значения единичных обжатий.
Это выражение объясняет, почему кратность станов на-
итончайшего волочения выше, чем кратность станов, на-
пример, грубосреднего волочения (меньшие единичные об-
жатия), или почему кратность станов для волочения цвет-
ных металлов больше, чем кратность станов для волочения
черных металлов (больше скорости на выходном бара-
бане) .
Однократность волочения чаще всего применяют при ка-
либровке толстой проволоки, при волочении труднодефор-
мируемой и фасонной проволоки, а также при теплом воло-
чении с подогревом металла.
ш
8. Волочение с противонатяжением
Волочение с противонатяжением отличается от обычного
тем, что к входящей в волоку проволоке прилагается сила,
направленная противоположно силе волочения. Если при
обычном способе протяжки упругие и остаточные деформа-
ции сообщаются металлу непосредственно в волоке, то при
волочении с противонатяжением часть упругих напряжений
в проволоке создается еще до поступления в волоку от си-
лы противонатяжения. Соотношение между силами волоче-
ния и противонатяжения подбирают таким, что для обжа-
тия проволоки в волоке необходимо иметь сравнительно
небольшое давление. В результате при волочении с противо-
натяжением волочильный инструмент испытывает со сторо-
ны протягиваемого металла давление, меньшее, чем при
обычной протяжке.
Благодаря снижению внешнего трения уменьшается вы-
деление тепла при деформации, т. е. снижается нагрев про-
волоки и волок при волочении, обеспечивается большая
прочность пленки смазки и меньший износ волочильного
инструмента. Это дает возможность применять волоки с
тонкими стенками, что особенно важно при использовании
алмазных волок.
На практике установлено, что противонатяжение долж-
но составлять 35—50 % от временного сопротивления раз-
рыву проволоки.
Следует иметь в виду, что из-за роста силы волочения
запас прочности снижается, а это приводит к необходимо-
сти снижения обжатий за протяжку и увеличению числа -j
протяжек (переходов). ?
С эффектом противонатяжения волочильщики сталкива-j
ются в практике волочения (например, в случаях тормозя- (
щей силы размоточных устройств, тормозящей силы шкивов,
многократного волочения со скольжением, в случае волоче-j
ния через две волоки, ступенчатого волочения и т. д.). i
9. Особенности волочения фасонной проволоки j
Проволока фасонного профиля находит широкое примене-1
ние при свивке канатов закрытой конструкции, для произ-1
водства гвоздей, для бронирования электрических прово-1
дов и кабелей, в качестве высокопрочной предварительно!
напряженной арматуры в строительстве и для других целей. 1
Некоторые профили фасонной проволоки показаны на рис.!
2. Применение фасонных профилей для различных целей ’
112 I
обеспечивает экономию металла и лучшие эксплуатацион-
ные качества изделий.
Успех волочения фасонной проволоки определяется глав-
ным образом правильным выбором профиля волок или вра-
щающихся роликов (при волочении через ролики), а также
размеров их элементов на каждом переходе, т. е. пра-
вильной калибровкой. При этом стремятся получить в го-
товом профиле все грани обжатыми, создать при протяжке
возможно равное обжатие отдельных участков сечения и
их одновременное деформирование. Все это обеспечивает
однородность свойств металла по сечению и уменьшает
внутренние напряжения.
При разработке калибровки профиля необходимо учи-
тывать, что размеры поперечного сечения материала при
волочении не увеличиваются, если даже какие-нибудь уча-
стки сечения подвергались сильному обжатию. Поэтому го-
товый профиль должен хотя бы вписываться в профиль за-
готовки. Для хорошего выполнения профиля необходимо,
чтобы размер поперечного сечения материала до волоче-
ния был больше размеров сечения готового изделия не ме-
нее чем на размер вытяжки. При волочении сложных про-
филей целесообразно иметь заготовку подобного же профи-
ля. Необходимо, чтобы металл для волочения фасонных
профилей был достаточно пластичен. Это требование обес-
печивается правильным выбором материала для проволоки
и его термической обработкой.
Существенно усложняются вопросы, связанные с калиб-
ровкой (например, изменение геометрической формы и раз-
меров сечений по ряду переходов) при волочении проволо-
ки, от которой, кроме сечения определенной формы, требу-
ются еще высокие характеристики прочности и пластично-
сти, живучесть при воздействии знакопеременных нагру-
зок и другие свойства. Так, проволока для канатов закры-
той конструкции должна обладать всеми перечисленными
свойствами. На рис. 2 показано расположение этой прово-
локи в отдельных слоях каната, на рис. 32 дана схема ка-
либровки Х-образной и Z-образной проволоки по Б. Д. Хо-
хрякову.
Установлено, что скорости волочения и единичные и
суммарные обжатия для фасонной проволоки должны быть
меньше, чем для круглой. При изготовлении фасонной про-
волоки металл чаще подвергают термической обработке;
для некоторых сложных профилей она должна осуществ-
ляться даже после каждого перехода. К тому же усилие
волочения равновеликих сечений больше при волочении фа-
8—853
113
сонной проволоки, чем круглой. Известно, например, что
усилие волочения фасонной Z-образной проволоки выше,
чем круглой того же сечения, примерно на 40 %. Указанное
обстоятельство необходимо учитывать при расчетах калиб-
ровки, так как в противном случае сила волочения может
превысить разрывное усилие проволоки, и процесс волоче-
ния будет невозможен.
Проволоку фасонных профилей можно изготовлять не
только волочением из круглой или профильной катанки, но
Рис. 32. Калибровка для Х-образной (а) и Z-образной (б) проволоки:
1 — исходный профиль; 2—6—соответственно после первого, второго,
третьего, четвертого н пятого перехода (готовый профиль)
и комбинированными способами: протяжкой через ролики
и волоки; холодной прокаткой и волочением; волочением и
строжкой специальными резцами, устанавливаемыми на
волочильных станах. На одной из схем рис. 32 дана калиб-
ровка, предусматривающая использование комбинирован-
ного процесса — холодной прокатки (плющения) и после-
дующего волочения через фасонные волоки. Экономичность
того или иного способа изготовления определяется формой
и размерами фасонной проволоки, а также необходимой
точностью получаемой геометрии профиля.
Проволока периодического профиля широко использу-
ется в строительстве при производстве напряженных желе-
зобетонных конструкций. Она представляет собой круглую
проволоку высокой прочности с нанесенными на ее поверх-
ность с двух сторон вмятинами. Форма и размеры сечения
у такой проволоки изменяются по длине мотка через опре-
деленные промежутки. Благодаря вмятинам улучшается
крепление проволоки в бетоне. На рис. 33 приводится чер-
114
теж наиболее рационального профиля проволоки. Вмятины
наносятся на проволоку перед поступлением на последний
отделочный барабан.
Проволока протягивается на обычных многократных
станах. Вместо мыльницы у последнего барабана устанав-
ливают неприводные профилирующие валки, имеющие на
поверхности выступы в форме вмятин.
Рис. 33. Схема рационального профиля арматурной проволоки:
I— прямоугольные вмятины; 11 н 111 — трапециевидные вмятины; IV и
V — круглые вмятины
10. Волочение биметаллической проволоки
и проволоки с металлопокрытиями
Биметаллическая проволока, получившая в технике широ-
кое распространение, состоит из пары металлов или спла-
вов с различными физическими и механическими свойства-
ми. Один из металлов пары является сердечником, а вто-
рой— в виде оболочки — плотно прилегает к сердечнику.
Широко используют биметаллическую проволоку, имею-
щую стальной сердечник и медную, алюминиевую или ла-
тунную оболочку. Такая проволока имеет высокую Проч-
S’
115.
ность, хорошую электропроводность и повышенную корро-;
знойную стойкость.
Металлопокрытия в виде пленок различной толщины
из цинка, латуни, олова и других металлов наносят боль-
шей частью для предохранения стальной проволоки от кор-
розии или для возможности ее пайки, обеспечения надеж-
ной связи с резиной и придания других свойств, связан-
ных с состоянием поверхности.
Оболочку или пленку наносят на сердечник, когда сер-
дечник уже имеет заданный размер, или перед тем, когда
проволока будет подвергнута последующей протяжке. По- !
следний способ используют чаще. :
Процессы волочения биметаллической проволоки и про-
волоки с металлопокрытиями в общем подчиняются основ- :
ным закономерностям протяжки металла однородного се-
чения. Однако имеются и некоторые дополнительные усло-
вия, которые могут затруднить'или облегчить волочение.)
В протягиваемом металле возникает сложное распределе-1
ние внутренних напряжений, определяемое различием’
свойств сердечника и оболочки (пленки), соотношением’
толщин последних, надежностью их сцепления и условия-;
ми волочения.
При неблагоприятных условиях в процессе волочения
могут происходить сдирание и соскабливание оболочки с
поверхностных слоев, возникать надрывы и другие дефек-
ты. Очень часто оболочка или.пленка облегчают волочение.
Например, медь, цинк, латунь, олово, некоторые другие ме-?
таллы, нанесенные на поверхность стали, улучшают уело-)
вия смазки, уменьшают силу волочения и благоприятно от-)
ражаются на свойствах протягиваемой проволоки. )
Практикой установлено, что при небольшом запасе пла-
стичности сердечника по сравнению с оболочкой и при зна-;
чительной толщине последней необходимо вести волочение
с уменьшенными против устанавливаемых для сердечника
единичными обжатиями. При наличии тонких пленок могут
быть применены единичные обжатия высоких степеней.
Аналогичная закономерность лежит в основе выбора сум-
марных обжатий. Применяя небольшие единичные обжа-
тия, можно даже при достаточно прочных сердечниках и
толстых оболочках (покрытиях) успешно проводить волоче-
ние со значительными суммарными обжатиями. Используя
единичные обжатия 20—30 %, можно протягивать сталь-
ную патентированную проволоку, проволоку с тонким по-
верхностным слоем цинка (например, канатную проволоку
по группе покрытия С — для средних условий работы). Ис-л
116
пользуя суммарные обжатия для той же проволоки, но с
толстым покрытием цинка (группы Ж— Для жестких ус-
ловий и группы ОЖ —для особо жестких условий работы)
волочение следует проводить с единичными обжатиями
15—20%. Как правило, применение больших обжатий ве-
дет к сдиранию цинка.
Для волочения проволоки биметаллической и с метал-
лопокрытиями необходимо использовать волоки с несколь-
ко уменьшенными против обычных углами рабочей зоны.
Кроме того, переходы от одной зоны к другой у этих волок
должны быть хорошо закруглены, а весь канал подвергнут
полированию.
Л. А. Красильниковым установлено, что при волочении
некоторых сортов проволоки с толстыми покрытиями (на-
пример, оцинкованной с покрытием по группе ОЖ) очень
важно охлаждать ее между волоками. Это значительно
снижает вероятность сдирания цинка. Не менее важно ох-
лаждение волок при волочении биметаллической проволо-
ки и проволоки с толстыми металлопокрытиями.
11. Производство порошковой проволоки
Порошковая проволока относится к группе сварочных ма-
териалов.
Порошковая проволока (рис. 34) представляет собой
электрод неограниченной длины, служащий для полуавто-
матической сварки и наплавки. Он состоит из металличес-
кой оболочки трубчатого или более сложного поперечного
сечения и сердцевины в виде порошкообразной шихты.
Рис. 34. Наиболее распространенные поперечные се-
чения порошковой проволоки
117
Оболочка в порошковой проволоке является проводни-
ком электрического тока и основным присадочным метал-
лом и изготовляется из холоднокатаной ленты из стали
08кп по ГОСТ 503—81.
Шихта в порошковой проволоке состоит из минералов,
руд, ферросплавов, различных металлических порошков,
химикатов, органических и других материалов, являющих-
ся газообразующим шлаком.
Существенным преимуществом порошковой проволоки
перед покрытыми электродами является возможность под-
вода необходимого для сварки электрического тока к дви-
жущейся проволоке на небольшом расстоянии от зоны ее
плавления, что позволяет иметь высокую плотность тока.
Порошковую проволоку, выпускаемую в мотках или на
катушках, применяют для полуавтоматической и автома-
тической сварки с производительностью, в 1,5—3 раза боль-
шей, чем покрытыми электродами.
Порошковую проволоку изготовляют на линии, состоя-
щей из размоточного устройства для катушки с лентой;
формирующего устройства с двухроликовыми клетями и
питателями — дозаторами шихты, прямоточного стана (че-
тырех-или шестикратного волочения) с автоматическим
регулированием скоростей волочильных барабанов в соот-
ветствии с вытяжкой проволоки и механизма съема мотков
или катушек.
Линия снабжена сварочной машиной для сварки концов
рулонов ленты, а также точильными и острильными стан-
ками.
Лента, разматываясь с катушки, проходит через ролики
ловителя концов в формирующее устройство, где в роликах
с закрытами калибрами (рис. 35) формируются промежу-
Рис, 35. Калибровка роли-
ков для формирования по-
рошковой проволоки труб-
чатого и трубчатого с пере-
крытием сечений (см. рис.
36) (/—IIIА — номера калиб-
ра)
точные профили и получается исходная проволочная заго-
товка для волочения (рис. 36). В один из промежуточных
профилей (желобок) питателем засыпается дозированная
струя шихты.
11*
Рис.
Состав шихты и коэффициент заполнения ею проволоки
(отношение массы шихты в проволоке данной длины к мас-
се этой проволоки, в процентах) устанавливаются паспор-
том на проволоку каждой марки. Коэффициент заполнения
обычно составляет 20—50+2 %.
По классификации и характеристике порошковая про-
волока во многом сходна с покрытыми электродами. Ниже
приведены диаметры изготовляемой порошковой проволоки
и допускаемые отклонения:
Номинальный диаметр порошковой отклонена
проволоки, ММ мм
1,4; 1,6 ±0,05
1,8; 2,0; 2,2 ±0,08
2,5; 2,8; 3,0; 3,2; 3,5 ±0,10
4,0; 5,0; 6,0; 8,0 ±0,12
В зависимости от назначения различают порошковую
проволоку сварочную (марки ПП-АН1+ПП-АН11 и др.) и
наплавочную (марки ПП-АН105; ПП-АН125; ПП-АН170
и др.) для наплавки металлических слоев с особыми свой-
ствами. Имеется также порошковая проволока для сваркй
и наплавки чугуна (ППЧ-1, ППЧ-2).
12. Другие способы волочения ]
Волочение с подогревом принято подразделять на теплое,
когда проволока, входящая в волоку, нагрета до или около
температуры рекристаллизации (понятие о рекристаллиза-
ции дано в гл. X), и горячее, когда температура входя-
щей проволоки выше температуры рекристаллизации.
У труднодеформируемых металлов (например, вольфра-
ма и молибдена, сталей Р18, Р9 и др.) при обычном воло-
чении даже после отжига резко снижается пластичность,
что не позволяет проводить их волочение с суммарной де-
формацией более 30 %. Если применить волочение с подо-
гревом, то уменьшится сила волочения, снизится число про-
межуточных термических обработок и расход металла,
улучшатся механические свойства металла, процесс произ-
водства проволоки станет эффективнее.
Нагрев стальной проволоки при теплом волочении обыч-
но не превышает 500 °C. Например, при волочении быстро-
режущих сталей наиболее рационален нагрев до 300 и
500 °C. В нагретом металле уменьшаются внутренние на-
пряжения и происходят некоторые изменения в составе от-
дельных структурных составляющих. Вследствие этого про-
120
волока в процессе волочения медленнее, чем обычно, теряет
пластичность и появляется возможность протягивать ее с
повышенными суммарными обжатиями.
Проволоку из труднодеформируемого металла подогре-
вают перед входом ее в волоку путем электроконтактного
или индукционного нагрева. В первом случае электрический
ток безопасного напряжения пропускают через проволоку,
которая нагревается выделяющимся при этом теплом. Кон-
тактами, посредством которых осуществляют передачу
электрической энергии движущейся проволоки, могут быть
расплавы металлов, специальные вращающиеся ролики или
волоки.
Более удобен бесконтактный нагрев индукционным то-
ком, возникающим при пересечении проволоки магнитны-
ми линиями. Источником магнитных линий является спе-
циальный питающийся током высокой частоты индуктор,
через который пропускают проволоку. Преобразуют обыч-
ный электрический ток в высококачественные ламповые или
машинные генераторы. Для нагрева проволоки целесообраз-
но использовать ламповые генераторы.
Иногда при тепловом волочении используют подогрев
проволоки в расплаве свинца, но этот метод менее произво-
дителен, требует использования дефицитного свинца и не-
желателен с точки зрения техники безопасности.
Горячему волочению подвергают, например, сталь Г12
(1,0—1,4 % С; 10—14 % Мп). По технологии, разработан-
ной К. И. Туленковым, горячее волочение этой стали про-
водят примерно при 900 °C; после прохождения проволоки
через волоку ее охлаждают водой. При таком способе ус-
пешно протекает деформация и получаются достаточно вы-
сокие вязкие свойства.
Процесс волочения стали Г12 при обычной температуре
не рационален, так как необходима термическая обработка
после каждого перехода, а в процессе нагрева при терми-
ческой обработке сталь подвергается обезуглероживанию.
Теплое волочение этой стали не дает удовлетворительных
результатов, обусловливая хрупкость проволоки.
Нагрев проволоки при горячем волочении проводят ме-
тодами, аналогичными производимым при теплом волоче-
нии.
ВОЛОЧЕНИЮ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ под-
вергают проволоку из легированных сталей аустенитного
(с аустенитной структурой при обычных температурах) и
переходного (с аустенитной и ферритной структурой) клас-
сов. Используют температуры от —60 до —180 °C. Волоче-
121
ние при этих температурах более эффективно, так как по- 1
вышается пластичность металла. Полученная проволока I
характеризуется повышенной прочностью по сравнению с 1
проволокой, протянутой в обычных условиях. Благоприят- I
ное воздействие на механические свойства проволоки, про- I
тянутой при минусовых температурах, оказывает последу- |
ющий отпуск (нагрев) в интервале 250—450 °C. Широкому |
применению волочения при минусовых температурах ме- |
шают сложность и громоздкость используемого при этом |
оборудования. 1
ВОЛОЧЕНИЕ В ДИСКОВЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ ВО- 1
ЛОКАХ проводят для получения сложных профилей, а ино- 1
гда и круглой проволоки, если от нее требуются специаль- I
ные свойства. Схема такого способа волочения приведена i
на рис. 37, а. В данном случае системой из трех роликов (
Рис. 37. Схема волочения через дисковую (а) и ступенчатую (б) волоку:
Рв—сила волочения; 1—4 — секции ступенчатой волоки
образован калибр, через который силой Р протягивается Ч
круглая проволока, изменяющая свой профиль на трехгран- 1
ный. Вращение дисков осуществляется этой же силой бла- |
годаря силам трения. Необходимая сила создается обычно i
при намотке протягиваемой проволоки на барабан или на 1
другое вытяжное приспособление. Таким способом можно |
получить проволоку и других профилей (например, четы- ]
рех-и шестигранную). |
Волочением через дисковые волоки, или, как их часто 1
называют, через неприводные валки получают проволоку 1
периодического профиля, широко используемого в строи- I
тельс-гве. Форма и размеры сечения такой проволоки изме- |
няются по длине через определенные интервалы. *
Преимуществом волочения является уменьшение сил )
внешнего трения в зоне обжатия за счет передачи их в под-
шипники дисков (валков), что уменьшает износ волок. у
122
ПРОКАТКА ЧЕРЕЗ МНОГОВАЛКОВЫЕ КАЛИБРЫ
осуществляется аналогично протяжке проволоки в диско-
вых волоках. В этом случае проволока прокатывается бла-
годаря силам трения, возникающим между валками и про-
волокой вследствие вращения от двигателя валков,
образующих калибры. В зависимости от профиля прокаты-
ваемой проволоки калибр может формироваться из трех,
четырех и более валков. Круглую проволоку обычно полу-
чают в четырехвалковых калибрах. Этот способ обеспечи-
вает достаточно высокое качество проволоки из углероди-
стой и легированной сталей и сплавов.
При использовании многовалковых калибров улучшает-
ся структура и повышается пластичность проволоки. Про-
катка в многовалковых калибрах проволоки из сталей типа
12Х18Н9 позволяет исключить из состава подсмазочного
слоя поваренную соль и серу. Эти компоненты отрицательно
сказываются на коррозионной стойкости проволоки.
БЕСФИЛЬЕРНОЕ ВОЛОЧЕНИЕ заключается в умень-
шении диаметра сплошного профиля растяжением (утоне-
нием). Если проволоку, намотанную на вращающийся с
определенной скоростью барабан, перематывать на другой,
вращающийся с несколько большей скоростью, то произой-
дет ее вытяжка и утонение без помощи волок или других
приспособлений. Таким способом можно, например, вытя-
нуть медную проволоку на 15 %, что приведет к соответст-
вующему уменьшению ее сечения и диаметра.
Л1ассовому применению бесфильерного волочения меша-
ют следующие недостатки: необходимо чаще, чем обычно,
применять термическую обработку из-за более быстрой по-
тери пластичности; иметь более однородный по свойствам
Металл, так как даже незначительная неоднородность ведет
к обрывам; процесс требует тщательного регулирования
скоростей вращения барабанов и использования довольно
сложного оборудования; невозможно в процессе утонения
исправить неправильность формы исходного профиля (на-
пример, овальность), которая сохраняется в своем перво-
начальном виде с тем же соотношением размеров.
Способом бесфильерного утонения проволоки из корро-
зионностойких сталей, нихрома и некоторых других сплавов
Является последовательное стравливание ее поверхности
под воздействием электрического тока, проходящего через
электролиты (в данном случае растворы кислот с различ-
ными добавками). Несмотря на безвозвратные потери ме-
талла, такой метод может оказаться в некоторых случаях
выгодней, чем обычное волочение. Так, нихромовую прово-
123
локу тоньше 9 мкм выгоднее получать стравливанием, так
как процесс изготовления волок для такой тонкой проволо-
ки чрезвычайно трудоемок. Этот способ пригоден для по-
лучения только круглого профиля. У фасонных профилей
очень интенсивно стравливаются острые грани. Круглый
же профиль в процессе такой обработки становится еще
более правильным. При хорошо отработанном процессе про-
волока, полученная методом стравливания, имеет очень чи-
стую гладкую поверхность.
ВОЛОЧЕНИЕ, СОВМЕЩЕННОЕ С ТЕРМИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКОЙ. Термомеханическую обработку подразде-
ляют на высокотемпературную (ВТМО) и низкотемператур-
ную (НТМО). При ВТМО сталь нагревают выше 800—
900 °C; в аустенитном состоянии металл подвергают воло-
чению, при котором он наклепывается; затем металл зака-
ливают, при этом он приобретает высокую твердость; после
закалки металл подвергают отпуску. При такой обработке
сталь приобретает прочность (твердость) благодаря накле-
пу и закалке по сравнению с обычной закалкой, повышается
пластичность, выносливость и другие механические свойст-
ва стали. Однако ВТМО в проволочном производстве при-
меняют пока только экспериментально.
При НТМО проволоку нагревают до 800—900 °C, в на-
гретом состоянии ее подают в ванну с расплавом соли или
металла при 320—370 °C. При этих температурах обеспечи-
вается устойчивая аустенитная структура; проволоку со
структурой переохлажденного аустенита подвергают воло-
чению, а после выхода ее из волоки — закалке в воде или
масле, а затем отпуску. При такой обработке проволока
также упрочняется благодаря наклепу аустенита и за-
калке; при НТМО аустенит не успевает разупрочнить-
сч (рекристаллизоваться) и сталь получается более
прочной.
НТМО перспективна для изготовления проволоки, так
как обеспечивает более высокую прочность и несколько про-
ще осуществляется.
СТУПЕНЧАТОЕ ВОЛОЧЕНИЕ. Этот процесс называют
также волочением через многосекционную
волоку. Волоки здесь комплектуют по две и более в сек-
ции взамен одной (рис. 37,6). По данным И. А. Юхвеца,
при волочении через многосекционную волоку по сравне-
нию с односекционной при одинаковом суммарном обжатии
усилие волочения увеличивается. Этот рост тем значитель-
нее, чем больше ступеней волочения. Возрастание усилия
волочения при ступенчатом волочении объясняется наличи-
124
ем сил, необходимых для преодоления дополнительных
сдвигов при волочении в отдельных секциях.
Однако усилие волочения при ступенчатом волочении все
же меньше, чем при однократном волочении в тех же воло-
ках. Это можно объяснить возникновением при ступенчатом
волочении противонатяжения под воздействием предшест-
вующей волоки, для преодоления которого требуется допол-
нительная сила, меньшая, чем силы противонатяжения.
Ступенчатое волочение рационально использовать при
протяжке некоторых фасонных профилей. В этом случае
возможно заменять волоки с трудновыполнимым каналом
сложного профиля секциями с рабочим каналом более про-
стой конструкции. При ступенчатом волочении фасонных
профилей должна быть облегчена деформация изделия без:
снижения производительности волочильного оборудования.
ВИБРАЦИОННОЕ ВОЛОЧЕНИЕ. Такое волочение мо-
жет выполняться по нескольким вариантам: с вибрацией са-
мого металла, с использованием вибрирующей волоки, с
вибрацией и металла и волоки, с использованием вибриру-
.ющей нагрузки. Опыты показали, что сопротивление сколь-
жению при волочении резко уменьшается, если к одной из
трущихся поверхностей приложить механические колебания
звуковой или ультразвуковой частоты. Основной причиной
этого снижения является изменение коэффициента контакт-
ного трения. Дальнейшие опыты подтвердили возможность
уменьшения силы трения при волочении стали на 50 %.
Кроме уменьшения сил трения на контактных поверх-
ностях, ультразвук оказывает влияние на весь объем ме-
талла, повышая его пластичность. Этот эффект обычно при-
писывается поглощению акустической энергии в местах
дислокаций в таком количестве, которое достаточно для
преодоления барьеров, препятствующих их движению. Су-
щественно влияют на волочение амплитуда и частота коле-
баний волок и металла. С увеличением их значения повы-
шается эффективность вибрационного волочения.
Исследования показали, что лучшие результаты вибра-
ционного волочения достигаются в том случае, когда при из-
готовлении круглой волоки вибрации имеют вращательную
схему колебаний. Экспериментально установлено, что с по-
вышением скорости волочения эффективность применения
ультразвука снижается.
ВОЛОЧЕНИЕ ЧЕРЕЗ ВРАЩАЮЩУЮСЯ ВОЛОКУ.
Известно, что при волочении через вращающуюся волоку
силы трения преодолеваются в основном механизмом вра-
щения. При скорости вращения волоки 3300 мин-1 сила во-
125
лочения составляет 25 %
от силы при
неподвижной
волок
Кроме того, применение вращающихся волок при вол*
чении диктуется другими их достоинствами. Например, сч;
тают, что срок службы волок увеличивается в связи с с'
щественным уменьшением овального износа. Обеспечивав
ся лучшее поступление смазки, когда проволока поступав
в волоку под небольшим углом к ее оси. В связи с эти!
вращающиеся волоки широко используют на проволочны
заводах.
Контрольные вопросы
1. Как выбирают исходную заготовку для волочения проволоки? ;
2. Как рассчитывают диаметр исходной заготовки для канатной и пру
жинной проволоки? ‘
3. Что понимают под единичным н суммарным обжатием? '
4. Какие применяют единичные и суммарные обжатия?
5. Как влияют единичные обжатия на прочность проволоки? j
6. Чем руководствуются при выборе суммарных обжатий? .
7. Как строят маршруты волочения?
8. Как выражают коэффициент запаса?
9. В чем сущность однократного и многократного волочения?
10. Какие факторы определяют скорость волочения?
11. В чем заключается волочение с противонатяжением?
12. Каковы особенности волочения фасонной, биметаллической проволо-
ки и проволоки с металлопокрытиями?
13. Как изготовляют порошковую проволоку?
14. Что представляет собой волочение с подогревом н
температурах?
15. Что такое бесфильерное волочение?
16. В чем заключается термомеханическая обработка?
17. Что такое ступенчатое и вибрационное волочение?
при минусовых,
Глава ВОЛОЧИЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
VI
1. Классификация волочильного оборудования
Все волочильные машины делят на две большие группы:
машины с круговым движением протягиваемых изделий и
машины с прямолинейным движением протягиваемых из-
делий.
Машины с круговым движением протя-
гиваемого металла в мотки, с приемкой их на бара-
баны или катушки называют барабанными волочильными
машинами. Их применяют при волочении проволоки.
126
Волочильные машины по общим признакам разбивают
на группы:
1. По диаметру протягиваемой проволоки (это основная
характеристика стана, табл. И).
Таблица 11. Классификация волочильных машин по диаметру
протягиваемой проволоки
Диаметр, мм
протягиваемой проволоки чистового (приемного) барабана Кратность волочения
Более 6,0 650—1000 1—2
6,0—3,0 500—600 2—6
3,0—1,6 400—550 5—7
1,6—0,4 250—400 6—18
0,4—0,1 150—250 8—18
Менее 0,1 150—200 15—21
2. По кратности волочения (многократные и однократ-
ные).
3. По диаметру чистового (приемного) барабана.
4. По принципу работы (без скольжения, со скольже-
нием).
5. По кинематике вращения барабана (с индивидуаль-
ным приводом и с групповым приводом).
Кроме такого разделения на группы, иногда для более
полного представления о волочильных станах вводят еще
ряд классификационных признаков: по типу тяговых бараба-
нов (шкивов) на машинах (с вертикальной осью барабанов
со съемом мотков снизу и сверху, с горизонтальной осью ба-
рабана со съемом мотка сбоку, с наклонной осью барабана
со ступенчатыми тяговыми шкивами, с цилиндрическими
тяговыми шкивами); по наличию направляющих роликов
(с направляющими роликами, без направляющих роликов);
по положению волок в процессе волочения (с неподвижно
закрепленными волоками, с перемещением волок, с враща-
ющимися волоками); по агрегатному состоянию смазки при
волочении (для сухого волочения и для волочения на жид-
кой смазке); по температуре волочения (для волочения при
обычной температуре, при повышенной температуре, с уст-
ройствами для горячего волочения и приспособлениями для
волочения при температуре ниже нуля); по намоточному
Устройству (с намоткой на барабан и с намоткой на катуш-
ку); по автоматизации управления и механизации работ на
стане (с высоким, средним и низким уровнем автоматиза-
ции и механизации работ на стане) и др.
127
В обычном кратком условном обозначении волочильных
машин принято указывать диапазон размеров протягивае-
мой проволоки, кратность волочения и диаметр чистового
барабана.
Более детальное обозначение волочильных машин может
быть представлено другими важнейшими показателями по
приведенным выше признакам.
При выборе рациональной конструкции волочильной ма-
шины необходимо обеспечить получение проволоки высоко-
го качества с высокой производительностью и минимальны-
ми затратами материальных средств. Решение этих вопро-
сог иногда приводит к большим трудностям, так как они
связаны с учетом факторов, иногда не поддающихся точно-
му расчету, и могут быть решены только при помощи срав-
нительного технико-экономического анализа различных ва-
риантов использования оборудования. При этом должны
учитываться: принятая технология,
оборудования в цехе,
фактическое
наличие
требования в отношении
механических
свойств готовой проволоки и т. д. Тип оборудования для
волочения в зависимости от качества и размеров обраба-
тываемой проволоки можно выбрать по данным, представ-
ленным ниже.
На машинах особо толстого волочения протягивают про-
волоку диаметром более 6 мм; на машинах толстого (гру-
бого) волочения 3,0—6,0 мм; среднего волочения 1,8—
,3,0 мм; тонкого волочения 0,8—1,8 мм; тончайшего волоче-
ния 0,5—0,8 мм; наитончайшего волочения 0,1—0,5 мм; мик-
ронного волочения — менее 0,1 мм.
В зависимости от'кратности и способа воло-
чения машины делят на машины однократного волочения
обычного типа или с противонатяжением; машины много-
кратного волочения со скольжением и без скольжения с
накоплением проволоки (магазинного типа) без синхрони-
зации тяговых устройств; то же, без накопления проволоки
с противонатяжением и синхронизацией тяговых устройств;
машины многократного волочения петлевые; то же, прямо-
точные.
Диаметры выходного барабана могут быть 1000 750,
650, 600, 550, 400, 300, 250, 200, 150 мм.
Волочильные машины без скольжения по
типу тяговых барабанов бывают с вертикальной осью бара-
бана со съемом мотка сверху или снизу; с горизонтальной
осью барабана со съемом мотка сбоку; с наклонной осью
барабана.
По типу тяговых шкивов волочильные машины
128
со скольжением бывают со ступенчатыми тяговыми шкива-
ми и с цилиндрическими шкивами.
По расположению барабанов (шкивов)
волочильные машины бывают с последовательными (по од-
ной оси), с параллельным и расположением барабанов
(шкивов) по кругу.
Машины бывают с направляющими и без на-
правляющих роликов.
По положению волок в процессе волоче-
ния — с неподвижно закрепленными волоками, с не-
большим перемещением волок, с вращающимися воло-
ками.
В зависимости от агрегатного состояния
смазки, применяемой при волочении, различают маши-
ны для сухого и мокрого (с жидкой смазкой) волочения.
В зависимости от температуры волочения
различают машины для волочения при обычной
температуре с устройствами для горячего и теплового воло-
чения, с приспособлениями для волочения при температурах
ниже нуля (низкотемпературного волочения).
Волочильные машины бывают с намоткой на ба-
рабан и с намоткой на катушку.
По приводу и автоматизации управления
и механизации работ различают машины с децентра-
лизованным приводом (с индивидуальными электродвига-
телями к барабанам), с централизованным (групповым)
приводом, с высоким и со средним уровнем автоматизации
и механизации работ, немеханизированные и маломехани-
зированные.
Волочильное оборудование для производства проволоки
должно обеспечивать: высокие производительность и каче-
ство проволоки, оптимальные единичные и суммарные об-
жатия, номинальную загрузку двигателей всех барабанов,
правильный грузопоток в цехе, минимальное число проме-
жуточных термических обработок.
Волочильные станы для протяжки (калибровки) прутков
часто называют станами с прямолинейным движением про-
тягиваемого материала (изделий). В зависимости от конст-
рукции механизма для захвата конца металла, протягивае-
мого через волоку, и способа передвижения изделия в про-
цессе волочения станы с прямолинейным движением
изделий могут быть разделены на станы с приводной
тележкой (с одной или несколькими) и станы с не-
прерывной цепью (с гусеничным тяговым устройст-
вом) .
9-853
129
По типу привода тележек различают- станы
цепные, реечные, гидравлические, пневматические.
По количеству одновременно протяги-
ваемых прутков станы бывают однониточные и мно-
гониточные.
В зависимости от протягиваемого изде-
лия различают станы для волочения прутков и станы для
волочения труб, станы с односторонним рабочим ходом те-
лежки (с обратным холостым ходом) и с двусторонним (хо-
лостой ход исключается реверсивным двусторонним воло-
чением). Иногда на одной станине размещаются два
самостоятельно работающих стана. Такие станы называют
сдвоенными в отличие от обычных одинарных.
Утонение конца прутка для задачи его в волоку осущест-
вляют на самом волочильном стане (при помощи заталки-
вающего устройства) или вне его. Очень важной характе-
ристикой станов с прямолинейным движением является
усилие тяги стана, выражаемое в кН. Волочильные станы
строят со следующими значениями усилий тяги: 4,9; 9,8;
29,4; 49; 78; 147; 294; 440; 590; 980; 1180; 1470 кН.
Имеются комбинированные волочильные калибровочные
станы, на которых, кроме собственно волочения, проводят
также правку, резку и полирование протянутых изделий.
2. Машины однократного волочения
Машинами однократного волочения называют машины, на
которых процесс волочения в каждый момент времени мо-
жет идти только через одну волоку; проволока за одну опе-
рацию (за одну заправку) изменяет сечение лишь один раз.
При работе на однократной машине моток проволоки, рас-
положенной на размоточном устройстве (чаще всего им яв-
ляется ссвободно вращающаяся фигурка, называемая на
некоторых заводах также воробой или конусом), протягива-
ется через волочильное очко и наматывается на вертикаль-
ный или горизонтальный барабан (см. рис. 30), приводимый
во вращение электродвигателем. Усилие волочения преодо-
левается на этих машинах барабаном, поскольку проволока
прикреплена к нему. Если протянутой один раз проволоке
нужно придать другой, более тонкий размер, то операция
должна полностью повториться.
Барабаны однократного волочения для экономии места
и уменьшения числа двигателей раньше обычно монтирова-
ли на одной станине (столе) и приводили во вращение от
одного электродвигателя. В настоящее время машины одно-
130
кратного волочения используют ограниченно (например,
при протяжке фасонных профилей проволоки из трудноде-
формируемых сталей и сплавов, калибровке игольной про-
волоки и др.).
Принцип работы однократной волочильной машины по-
казан на рис. 30. Моток проволоки, подлежащей волочению,
надевают на размоточное устройство (фигурку). Конец про-
волоки после острения протягивают через отверстие волоки
вытяжными клещами, которые связаны с вращающимся ба-
рабаном. После намотки нескольких витков проволоки ос-
танавливают барабан, снимают клещи, закрепляют конец
проволоки за спицу бараба-
на и включают рабочую ско-
рость волочения. При накоп-
лении определенного коли-
чества проволоки барабан
останавливают и получив-
шийся моток снимают.
На рис. 38 показан об-
. щий вид современной одно-
кратной волочильной маши-
ны (стана). Аналогичные
этой машине станы приме-
няют при однократном воло-
чении проволоки.
Однократная машина с
перевернутым барабаном
изображена на рис. 39. Вит-
ки протянутой на этой ма-
шине проволоки под дейст-
вием собственной массы па-
дают на специальное прием-
ное устройство, на котором
можно накопить до 2 т про-
волоки. Остановка машины
необходима лишь при сме-
нах волок и приемного уст-
ройства. Большим преиму-
ществом такой машины является сравнительно быстрое ох-
лаждение проволоки благодаря тому, что она не задержи-
вается на барабане.
Одной из основных частей однократной (и многократ-
ной) машины является барабан. Им передается прово-
локе усилие волочения, на нем создается необходимый запас
проволоки. Важное значение имеет профиль барабана. Он
однократного воло-
Рис. 38. Машина
чения:
1 — станина; 2 — барабан; 3 — съем-
ник; 4—мыльница с волокодержате-
лем; 5 — кнопка управления; £ —вен-
тилятор для охлаждения
9*
131
должен обеспечить бесперебойное, без набеганий переме-
щение протягиваемой проволоки вверх по поверхности, если
барабан вертикальный, или по горизонтали, если барабан
расположен горизонтально. Рабочая часть барабана, вое-
Рис. 39. Однократная воло-
чильная машина с перевер-
нутым барабаном:
1 — протягиваемая проволо-
ка; 2 — барабан; 3 — стани-
на; 4 — мыльница с волоко-
держателем; 5 — приемное
устройство (рабочее и запас-
ное); 6 — привод; 7 — педали
управления
принимающая большие нагрузки, должна иметь высокую
твердость. Для работы с запасом витков проволоки габари-
ты барабанов увеличивают спицами. Иногда барабан вы-
полняют для этого со сплошной конусной частью. Рабочую
часть волочильного барабана изготовляют полой, чтобы об-
легчить его и обеспечить водяное охлаждение. Все вспомо-
гательные механизмы и приспособления однократных ма-
шин аналогичны имеющимся у многократных машин. Неко-
торые характеристики машин однократного волочения трез
типоразмеров приведены ниже:
Условное обозначение . .
Диаметр барабана, мм . .
Максимальное число пере-
ходов ..................
Максимальная сила волоче-
ния, кН.................
1/500 1/650
550 650
1 1
25 49
1/750
750
1
78
132
Предо1Жени»
Максимальный диаметр ис- ходной заготовки, мм . . . Установленная мощность 8,0 12,0 20,0
электродвигателя, кВт . . Скорость волочения по сту- пеням, м/мин: 40 75 100
I 69 70 40
II 109 98 70
III 162 145 120
IV 245 202 —
Масса стана, т 5,6 8,2 10,9*
Габаритные размеры (без вспомогательного оборудо- вания), мм:
длина 4100 6200 9385
ширина 3620 4350 4520
3. Машины многократного волочения без скольжения
На многократных машинах проволока проходит последова-
тельно через несколько волок, изменяя за одну операцию
свое сечение от 2 до 15 и даже более раз.'Моток проволоки
на этих машинах в каждый момент времени обрабатывается
в нескольких волоках.
Машины многократного волочения, работающие бея
скольжения проволоки на промежуточных барабанах, при-
меняют наиболее широко. Их используют для волочения
проволоки почти всего сортамента, при этом।обеспечивается
высокая производительность. Кратность машин до 15 и бо-
лее барабанов, поэтому можно применять большие суммар-
ные обжатия. Единичные обжатия допускается изменять в
широком диапазоне. Такие машины могут быть магазинно-
го типа и с автоматическим регулированием скоростей ба-
рабанов.
На рис. 40 приведены кинематические схемы многократ-
ных волочильных машин с групповым и индивидуальным
приводом. Индивидуальные приводы обеспечивают большие
возможности для выбора единичных обжатий. Они увели-
чивают диапазон регулирования скоростей, но удорожают
стоимость машины.
МАШИНЫ МАГАЗИННОГО ТИПА. Схемы многократ-
ных волочильных машин магазинного типа (машин с на-
коплением проволоки) показаны на рис. 41. Они различа-
ются конструктивным выполнением волочильных бараба-
нов и некоторых узлов, но принцип работы у них общий.
Благодаря определенному запасу витков проволоки на
промежуточных барабанах и специальным проводковым
133
134
3
Рис. 41. Схемы машин многократного волочения магазинного типа с одинар-
ными барабанами обычного типа (а), двухступенчатыми барабанами (б), ба-
рабанами с внутренним полым валом для проводки проволоки (в), сдвоенны-
ми двухъярусными барабанами (г), сдвоенным наружным и внутренним ба-
рабанами (д):
1— промежуточный барабан; 2—чистовой барабан; 3 — направляющий ролик;
4 — нижний направляющий ролик; 5—поводковое устройство; 6 — промежу-
точный двухступенчатый барабан; 7 — чистовой двухступенчатый барабан;
8— верхний барабан; 9 — нижний барабан; 10 — внутренний барабан; 11 —
наружный барабан; 12—опорные валки
135
устройствам каждый барабан машины в любой момент
времени в течение всего цикла волочения получает задан-
ный запас проволоки, зависящий от фактического сечения
канала волоки. Таким образом, естественный износ кана-
ла волоки и связанное с ним изменение вытяжек (единич-
ных обжатий) компенсируются изменением запаса витков
проволоки на промежуточных барабанах.
Машины магазинного типа можно представить как ряд
однократных станов с увеличивающимися в определен-
ной последовательности скоростями барабанов, у которых
каждый предыдущий является как бы размоточной фигур-
кой с запасом проволоки для последующего барабана.
Условием бесперебойной работы любой многократной
машины является соблюдение постоянства объема про-
тягиваемой проволоки на всех барабанах в единицу вре-
мени:
F1y1 = F2u2=„.= Fn
где Fb Fz, ..., F„ — площади поперечного сечения проволо-
ки после 1, 2, ..., и-ного переходов; щ, v%, ..., vn — скорости
1, 2, ..., n-ного переходов.
Соблюдение условия постоянства объема достигается
установлением скорости протягивания, соответствующей
изменению сечения проволоки. Скорость протягивания ме-
няют увеличением частоты вращения каждого последую-
щего барабана, или, в крайнем случае, увеличением его
диаметра.
Вследствие колебания допусков на проволоку и канал
волоки, а также вследствие износа отверстия волок при
неизменных скоростях волочения постоянство объемов
практически нарушается. Оно может быть восстановлено
путем изменения запаса проволоки на промежуточных
барабанах. Для регулирования запаса проволоки проме-
жуточные барабаны снабжают проводковыми устройствами,
которые наматывают образующиеся излишки витков на ба-
рабаны или компенсируют его нехватку вследствие смотки
с барабана.
Ряд переходов волочения строят так, чтобы запас вит-
ков проволоки на барабанах при возможных изменениях
процесса волочения не снижался, а несколько увеличивал-
ся. При снижении запаса проволоки требуются периодиче-
ские остановки отдельных барабанов для его пополнения.
На рис. 41, а приведена схема наиболее распространен-
ной конструкции волочильных машин магазинного типа.
Внешний вид такой машины показан на рис. 42. Заготовка
136
при переработке на этих машинах протягивается через
волоку и наматывается на барабан, на котором создается
определенный запас витков проволоки (до !/з барабана).
Далее через поводковое устройство, верхний и нижний на-
правляющие ролики проволока поступает в волоку следу-
ющего барабана; затем то же самое повторяется на следу-
ющих барабанах.
Широкое распространение получили машины, состоя-
щие из отдельных блоков и с индивидуальным приводом
Рис. 42. Машина 5/350 многократного волочения;
станина; 2— барабан; 3~ съемник; 4 — мыльнида с волокодержа-
телем; 5 — направляющие ролики: 6— педаль включения и выключе-
ния; 7 — отключатель при запутывании мотка; S — съемное устройство;
9 — коробка скоростей; 10 — двигатель; 11 — поводковое устройство
каждого барабана. Такие «блочные» машины легче, чем
обычные, транспортировать, монтировать и обслуживать
при ремонте. На рис. 43 изображена машина с тремя бло-
ками. Число блоков при необходимости может быть и дру-
гим. Чаще всего число блоков у машин с диаметром бара-
бана 350 мм составляет 5—8, а у машин с диаметрами
барабанов 500—600 мм их число колеблется от 2 до 6.
Машины типа Грюн (ГДР) выпускают отдельными бло-
ками (рекомендуют использовать до 10 блоков в одной
линии). Они имеют устройства и приспособления, позволя-
ющие протягивать проволоку на высоких скоростях (до
1080 м/мин). Например, имеющиеся ролики на переходах
с барабанов на барабаны закрыты кожухами, барабаны
имеют предохранительные сетчатые щитки, приспособле-
ния для останова стана в случае обрыва проволоки. Ма-
шины типа Грюн обеспечены эффективными системами
охлаждения барабанов водой и дополнительным воздуш-
137
ным охлаждением. Управление станом вынесено на специ-
альный пульт.
Широкое распространение получили машины магазин-
ного типа с двухступенчатыми барабанами (см. рис. 41, б).
Обе ступени барабана, вращаясь на одном валу с оди-
наковым числом оборотов, из-за различных диаметров ба-
Рис. 43. Блочная волочильная машина:
/ — станина блока; 2— барабан; 3 — съемник; 4 — мыльница с волоко-
держателем; 5 — направляющий ролик; 6 — педаль включения и выклю-
чения; 7 — съемное устройство; 8 — поводок. Двигатели, коробки скоро-
стей и вариаторы располагаются за блоками машины
рабанов имеют разные окружные скорости, что обеспечи-
вает постоянную кинематическую вытяжку. Двухступенча-
тые волочильные барабаны выгодно отличаются от
одноступенчатых барабанов тем, что при равной производ-
ственной площади и незначительно больших первоначаль-
ных затратах позволяют применять обжатия в два раза
и больше. При этом удельный расход электроэнергии за
один переход меньше на 10—20 %, чем при волочении на
одноступенчатых барабанах. В первом случае потеря мощ-
ности в передаче (редуктор, клиноременная передача и
т. д.) распределяется на два перехода, во втором — на один.
Машина для волочения проволоки, принципиальная схе-
ма которой показана на рис. 41, в, отличается от двух пер-
вых системой проводки. Проводка проволоки на этом стане
закрытая, она несколько сложней обычной, но вероятность
травмирования при такой проводке меньше.
138
Рис. 44. Сдвоеииый барабан
волочильной машины, осу-
Схема машины со сдвоенными барабанами, работающи-
ми без осевого закручивания, показана на рис. 41, г, а
схема самого сдвоенного барабана — на рис. 44. Выходя-
щая из волоки проволока попадает на приводной барабан
1, а затем через поводковое устройство 2 на верхний бара-
бан 3, который свободно насажен на шпиндель. Натяже-
ние проволоки во время рабо-
ты барабана устанавливается
с помощью регулируемой тор-
мозной ленты 4. В процессе
работы машины поводковое
устройство распределяет весь
запас витков проволоки поров-
ну между верхним и нижним
барабанами независимо от то-
го, набирает или теряет про-
волоку барабан, а также в том
случае, когда нижний барабан
останавливается. Накопление
проволоки на барабане огра-
ничивается автоматически сра-
батывающим электроограничи-
телем 5, вмонтированным в
верхнюю часть барабана, от ко-
торого сигнал через контакт 6
подается в схему управления
ществляя таким образом соответствующую регулировку
скорости барабана, где произошло чрезмерное накопление
проволоки, или последующих барабанов.
На рис. 41, д показана схема волочильной машины с
концентрическим расположением барабанов. Проволока
вначале поступает на внутренний барабан, а затем через
поводковое устройство на внешний барабан, который сво-
бодно вращается на опорных роликах. В остальном прин-
цип работы машины с концентрическими барабанами ана-
логичен описанному со сдвоенными барабанами.
Волочильные машины с магазинами оборудуют много-
ступенчатыми коробками скоростей, а блочные машины,
кроме того, имеют механические вариаторы. Благодаря ва-
риаторам, представляется возможным существенно изме-
нять кинематику машин, а значит, и варьировать приме-
няемыми обжатиями в переходах волочения. Все переда-
точные механизмы этих машин помещены в коробки и
надежно защищены от внешних воздействий. Ответствен-
ные узлы машин смазывают обычно централизованным
139
способом. Машины имеют привод преимущественно от дви-
гателей переменного тока. Электрические схемы управле-
ния при использовании постоянного тока обеспечивают
низкие пусковые скорости и их автоматическое нарастание
после пуска. У машин с двигателями переменного тока
предусмотрена дополнительная пусковая скорость, которая
включается при помощи специальной педали. У машин
некоторых конструкций пусковые режимы обеспечиваются
механическими системами.
Барабаны и волоки охлаждают воздухом или водой, а
иногда и тем и другим одновременно.
Машины магазинного типа могут быть использованы
для волочения проволоки со скоростью до 900 м/мин. При-
менение их при более высоких скоростях затруднено вслед-
ствие сложного движения проволоки при переходе с бара-
бана на барабан и громоздкости вращающихся частей.
На этих машинах проволока при волочении скручивается
вокруг своей оси, что хотя и не снижает механических
Свойств, но делает невозможной протяжку фасонной про-
волоки. Характеристика многократных машин с запасом
витков проволоки на барабанах приведена в табл. 12.
Бесперебойная работа машин многократного волочения
без скольжения, обусловливаемая постоянством объема
протягиваемой проволоки на всех барабанах, может быть
обеспечена изменением скоростей вращения соответствую-
•щих барабанов. Регулирование скорости вращения бара-
банов происходит автоматически при помощи механиче-
ских, электрических или гидравлических устройств. Наи-
большее распространение из машин, основанных на
регулировании вращения барабанов, получили непрерывно-
роликовые и непрерывно-прямоточные.
МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНО-РОЛИКОВОГО (ПЕТЛЕ-
ВОГО) ТИПА. Каждый барабан у этих машин приводится
в движение двигателем постоянного тока. Скорость воло-
чения (скорость отделочного барабана) устанавливают
реостатом выходного двигателя выходного барабана. Ско-
рость других барабанов устанавливают автоматически, для
чего предусмотрены натяжные ролики. Схема автомати-
ческого регулирования скорости роликами показана на рис.
•45. При изменении натяжения проволоки вследствие не-
соответствия скоростей двух барабанов происходит откло-
нение натяжного ролика от нормального положения. В ре-
зультате с помощью механической системы изменяется
сопротивление в цепи двигателя, что в свою очередь при-
водит к изменению частоты вращения последнего, а затем
140
Рнс. 45. Схема регулирования скорости барабана натяжными роликами:
А и 5 —барабаны; и Вб~ волоки; / — натяжной ролнк; 2 — управля-
ющий рычаг; 3—пружина; 4 — зубчатый сектор; 5 — шестерня; 6 — реостат
Рнс. 46. Машина непрерывно-роликового типа
к возвращению натяжного ролика в нормальное положение.
Машина непрерывно-роликового типа (рис. 46) имеет
барабаны (кроме отделочного), по высоте значительно
меньшие, чем обычные барабаны машин магазинного ти-
па. При заправке и в процессе волочения на барабан на-
матывается лишь несколько (обычно 6—12) витков прово-
локи. В табл. 13 приведены данные, характеризующие ма-
шины непрерывно-роликового типа.
МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНО-ПРЯМОТОЧНОГО ТИПА
(рис. 47) характеризуются тем, что скорости барабанов
регулируются у них непосредственно под действием усилия
141
Таблица 12.Характеристика машин магазинного типа для многократного волочения стальной проволоки
без скольжения (ГДР)
Размеры, мм ЯХ1400 Х2100 1600+ (п—1)Х 1500X2000 1800+(п—1)Х 900X1650 2240+(п—2) X 600X1430 1280+(п—1)Х 500X1250
Диаметр при- емного бара- бана, мм О о о Ю о Ю LO О to со со О o' LO o' 5^ 01 о о о о xf СО
Мощность привода, кВт 37/45/55 22/30 9,5/18,5 5,8/8/11 4,2/5,9
! Число протя- жек, п ! © о СЧ СЧ 00 7 7 7 7 7 (N (N СЯ Ф
: Максималь- ная скорость волочения, м/с Ю _ *• о со © © сч ~• сч сч *м
Диаметр, мм 1 заготовки 1 © ю Ю © °0 Г* «чн СО СЧ
готовой проволоки 1 1О О Ю О © «3< еч —* о 7 । 1 I । со СЧ 00 1О сч ~ о © о
Стан UDSATO 1—1 о «—< о © ю СО сч © 25 сч со со
Масса маши- ны (без дви- 1 гателя), т •чф 00 © ю ю тГ © оо со ©
! Габариты машины, м 7,4X2,2X1,6 4,9X2,2X1,6 6,1X1,5X1,6 4,7X1,6X1,4 6,3X1,1X1,4
Установленная мощность, кВт 1 29X1+20x4 29X1+20X4 19,8X6 8,8X6 4,4X8
Скорость воло- чения, м/мин 300—600 200—400 480—1200 240—600 350—1000
<УВ заготов- ки, Н/мм8 390—1080 390—1080 390—1370 390—1270 1080—1370
Диаметр готовой про- волоки, мм 05 СЧ ч-м см т III ю СО ю ^ © О о
Диаметр исходной заготовки, ММ 6,5 4,1—6,5 2—3,2 2,2—3 1,4—2
Условное обозы ачеиие 5—6/550 3—4/550 6—7/350 6/350 8—9/250
142
на барабаны. Если при волочении произойдет выработка
волоки, то соответственно снизится и усилие на барабане.
Корректировка усилия на данном барабане осуществляется
автоматическим регулированием частоты вращения двига-
теля.
Большинство конструкций машин непрерывно-ролико-
го и непрерывно-прямоточного типов позволяет создавать
при волочении регулируемое необходимое противонатяже-
Рис. 47, 1Машнны непрерывно.прямоточного типа:
а — блочного типа; б—на единой станине; / — протягиваемая проволока; 2—
барабан; 3 — направляющий ролик; 4—мыльница с волокодержателем; 5 —
кнопки управления барабанами; 6 — станина; 7 —рукоятка регулирования;
^ — роликовая направляющая; 9 — ящик с аппаратурой; /0 — предохранитель-
ные сетки
143
Таблица 14. Характеристика прямоточных волочильных машин
Условное обозначение Диаметр исходной заготовки, мм Минимальный диаметр го- товой про- волоки, мм (Гд заготовки, Н/мм2 Скорость волоче- ния, м/мнн установлен- ная МОЩ- НОСТЬ, кВт
5/750 13 4—8 980—1270 250 5X55
3—4/550 7 3,4 490—1370 500 3X55
5—6,550 7 2,1—4,1 . 690—1370 700 5X55
6—7/350 2—3,2 0,75—1,9 390—1370 1200 6X20
ние. Обычно противонатяжения устанавливают в преде-
лах 10—40 % от усилия волочения.
Машины с регулируемой скоростью волочения имеют
некоторые преимущества по сравнению с машинами мага-
зинного типа. Они позволяют в большем диапазоне ме-
нять единичные обжатия и использовать наиболее благо-
приятные скорости протяжки благодаря их бесступенчато-
му регулированию. Эти машины имеют упрощенный переход
проволоки от барабана к барабану, без перекрутки, до-
пускают применение более высоких скоростей протяжки и
делают возможным волочение фасонной проволоки, так
как проволока при этом не скручивается. Пусковой режим
таких станов можно регулировать в широком диапазоне.
Охлаждение барабанов и волок у непрерывных машин
комбинированное — воздушное и водяное. Внутренние
стенки барабанов охлаждаются водой из центрального во-
допровода, а наружные стенки и сама проволока — воз-
духом от вентилятора. Во время остановки машины и ра-
боты на заправочной скорости охлаждающая вода не по-
ступает в барабаны и волоки. Этим предупреждается
возможность конденсации влаги на холодной поверхно-
сти проволоки и барабанов.
Механическая часть машины с регулированием скоро-
стей барабанов сравнительно компактная, обеспечена цен-
трализованной смазкой и ограждена от внешних воздей-
ствий. Электрические агрегаты машины требуют, однако,
дополнительных площадей. К недостаткам таких машин
следует отнести высокую начальную стоимость, которая
окупается рентабельной работой.
Непрерывно-прямоточные станы надежнее в эксплуа-
тации, чем непрерывно-роликовые; проволока при волоче-
нии на них испытывает меньше перегибов. С точки зрения
144
конструкции ВНИИметмаша
Габариты ма- шины, м Наибольшие и наименьшие суммарные обжатия, % Наибольшие и наименьшие единичные обжатия, % Масса машины (без вспомо- гательного оборудова- ния), т
80—65 30—15
4,3 X 2,2 80—50 35—15 9,3
6,7X2,2 — 35—15 14,7
6X1,5 92—65 35—15 8,2
повышения скоростей воло-
чения за такими непрерыв-
ными станами большое бу-
дущее.
Машины с гидравличес-
ким приводом имеют насос
с переменной подачей и гид-
ромоторы. Гидромоторы
снабжены цилиндрической и
конической зубчатыми пере-
дачами с вертикальными ве-
дущими валами, непосред-
ственно связанными со
шпинделями барабанов. Скорость машин регулируется сер-
вомоторами (вспомогательный двигатель, при помощи ко-
торого воздействуют на распределительные устройства).
Индивидуальная регулировка скорости барабанов автома-
тизирована, причем регулирующим средством является са-
ма проволока. Характеристика машин непрерывно-прямо-
точного типа приведена в табл. 14.
Как правило, многократные машины без скольжения
снабжены предохранительным барьерным выключателем,
представляющим собой откидывающую штангу, соединен-
ную с системой выключения машины. Эта штанга установ-
лена горизонтально по всей длине стана, что позволяет
отключать машину, находясь на любом участке рабочего
места.
4. Машины многократного волочения со скольжением
Многократные машины со скольжением (рис. 48) характе-
ризуются постоянной скоростью вращения всех промежуточ-
ных и чистового шкивов на протяжении всего цикла воло-
чения и вместе с тем некоторым относительным скольже-
нием проволоки на промежуточных шкивах, которое может
меняться в ту или другую сторону в зависимости от изно-
са канала волок. Сила волочения развивается вытяжными
шкивами благодаря силам трения, которые возникают
между соприкасающимися поверхностями шкива и охваты-
вающей его проволокой.
В зависимости от диаметра проволоку перед волочени-
ем наматывают на вытяжной шкив один или несколько раз.
Стремятся, чтобы проволока оборачивалась вокруг шки-
вов не более двух раз.
На машинах со скольжением скорость вращения шки-
вов на 2—4 % превышает скорость выхода проволоки из
Ю-853
145
волоки. Такие машины в зависимости от расположения и
конструкции рабочих шкивов могут быть с горизонталь-
ными или вертикальными шкивами. Шкивы могут быть ци-
линдрическими или ступенчатыми. Станы с цилиндрически-
ми шкивами применяют сравнительно редко. Более распро-
странены станы со ступенчатыми шкивами, применяемые
для волочения преимущественно тонкой и наитончайшей
Рис. 4с1. Машина для волочения со скольжением:
1— ступенчатый шкив; 2 — отделочный шкив; 3 — ванны для эмульсии; 4 —
волокодержатель; 5 — ванна для слива эмульсии; 6 — клапан эмульсионного
насоса; 7 — приемная катушка (под защитной сеткой); 8 — коробка скоростей;
9 — шкив текстропной передачи; 10 — указатель скорости волочения
проволоки. Станы для волочения проволоки средних и тон-
ких диаметров имеют 5—15 волок, а для тончайшей и на-
итончайшей и микронной проволоки 9—25 волок.
У машин с цилиндрическими шкивами увеличение окруж-
ных скоростей каждого последующего шкива осуществля-
ется путем непосредственного увеличения частоты враще-
ния шкивов. Диаметры всех шкивов одинаковы.
На рис. 48 изображена машина многократного волоче-
ния с горизонтальными ступенчатыми шкивами, позволя-
ющая вести волочение на жидкой смазке в 15 переходов.
Такую машину условно принято называть 15/200, где 15-
число протяжек, а 200 — диаметр последнего шкива, мм.
Машина имеет две пары ступенчатых шкивов. Кинемати-
ческая схема машины приведена на рис. 49.
Машины многократного волочения могут иметь от одно-
го до нескольких ступенчатых шкивов. Повышение окруж-
ных скоростей на отдельных ступенях волочения достига-
ется увеличением диаметров ступеней шкивов. На машинах
могут быть все ступенчатые шкивы рабочими или попар-
146
но — один рабочий, а другой — направляющий. Рабочие
поверхности ступенчатых шкивов современных машин об-
разуются сменными кольцами из износостойкой стальной
ленты или наплавляются износостойкими сплавами. В по-
следнее время для ступенчатых шкивов начали использо-
Рис. 49. Кинематическая схема волочильной машины со скольжением:
/ — чистовой барабан; 2 — катушка для намотки проволоки; 3 — натяжной ро-
лик привода катушки; 4 — рихтовальный аппарат; 5—коробка скоростей; 6 —
рабочие ступенчатые шкивы; 7 — направляющие ступенчатые шкивы; 8—воло-
кодержатель; 9 — концевой выключатель; 10 — неподвижная размоточная фи-
гурка; // — электродвигатель; 12 — кулачок
вать легкие керамические материалы, обладающие весьма
большой износостойкостью.
Для уменьшения износа рабочих колец на некоторых
машинах предусмотрено возвратно-поступательное дви-
жение волок вдоль образующих шкивов.
На машинах со скольжением волочение проводят на
жидкой смазке, поэтому каждая из них снабжается при-
способлением или системой, обеспечивающей подачу смаз-
ки к волокам. Жидкая смазка, кроме своего прямого на-
значения, выполняет еще и роль среды, охлаждающей
волоки и проволоку в процессе волочения. Это является
немалым преимуществом таких машин.
У машин с вертикальными шкивами шкивы вместе с
волоками помещаются в смазочную эмульсию. Машины с
10*
147
горизонтальными шкивами снабжаются циркуляционными
системами, подводящими эмульсию непосредственно к во-
локам. Наиболее удачны системы, которые обеспечивают
быстрое заполнение эмульсией пространства, окружающего
шкивы и волоки после заправки стана, и быстрый спуск
эмульсии при необходимости.
Многократные машины со скольжением проще, чем ма-
шины без скольжения, по устройству, компактнее и удоб-
нее при заправке проволоки. Система охлаждения позволя-
ет осуществлять на них волочение на высоких скоростях
(до 1500 м/мин и более). Они являются незаменимыми для
волочения тончайшей и наитончайшей проволоки. К недо-
статкам этих машин относятся потери энергии на трение
о шкивы и их быстрый износ, а также более жесткая связь
применяемых при волочении единичных обжатий со скоро-
стями шкивов и их передаточными числами, т. е. кинема-
тикой стана.
В табл. 15 приведены технические характеристики при-
меняемых на сталепроволочных заводах машин много-
кратного волочения со скольжением.
Таблица 15. Характеристика машин многократного волочения
стальной проволоки со скольжением (ГДР)
Стан UDZWGT Диаметр го- товой прово- локи, мм Обжатие еди- ничное, % — Скорость во- лочения, м/с Мощность привода, кВт | Число Про- 1 тяжек (п) Диаметр ка- тушки, мм Габаритные размеры, мм 1
10/19 0,03—0,07 0,05—0,12 11—4 15,5 10 20 11 19 200 2600X1000
40/21 0,05—0,18 0,12—0,25 10,5 15,5 25 20 15 21 200 3300X1350
160 0,15—0,40 0,25—0,4 10,5 18 12 20 55 21 250 4500x1900
0,25—0,6 18—12 12 55 15 500 5600 x2000
320 0,30—0,6 18—12 12 55 И 250 4500X1900
0,60—1,0 18—12 12 55+И И 630 6700x2700
5. Волочильные машины для калибровки прутков
ЦЕПНЫЕ ВОЛОЧИЛЬНЫЕ СТАНЫ. Эти станы самые
распространенные. Волочильный стан простой конструк]
ции (рис. 50) состоит из станины 2, на одном конце кото]
рой установлена стойка 1 (люнет). В стойке укрепляют
волоку и неприводную звездочку 3, на другом конце —
148
приводную звездочку 4. Между этими звездочками натя-
нута бесконечная цепь 5, верхняя часть ее движется по на-
правлению от волоки к приводной звездочке. Движение
цепи осуществляется электродвигателем 6 через зубчатый
редуктор 7.
В верхней части станины по направляющим движется
на катках тележка 8, служащая для захвата переднего
Рис. 50. Волочильный цепной стан
конца металла и протягивания его через волоку. На те-
лежке смонтированы клещи 9 и крюки 10, которые с по-
мощью рычага 11 зацепляются за палец одного из звеньев
цепи. Клещи обеспечивают зажим переднего конца протя-
гиваемого металла.
Когда протягиваемый пруток пройдет целиком через
глазок волоки, тележка от упругих сил цепи получит тол-
чок, благодаря которому скорость ее становится несколько
больше, чем скорость движущейся цепи. В момент уско-
рения тележки крюк 10 освобождает палец цепи и под дей-
ствием груза 11 поднимается, освобождая тем самым те-
лежку от цепи. При помощи механизма возврата тележка
возвращается в исходное положение, и процесс повторя-
ется.
Техническая характеристика некоторых волочильных
цепных станов при усилиях волочения 147, 294 и 490 кН
приведена ниже:
Размеры протягиваемых се-
чений, мм, при О‘в =
==390 Н/мм2:
круглых .......
квадратных.............
шестигранных...........
Длина волочения, м . . .
Скорости волочения, м/мин:
при нормальной нагрузке
при максимально возмож-
ной .....................
при захвате изделия . .
147 294 490
50 80 100
44 70 88
47 76 ' 95
9,5 6—9,5 8,0
20 16 12
30 32 24
10 4 4
149
Продолжение
Скорость возврата тележки,
м/мин....................
Мощность главного двигате-
ля, кВт..................
Габариты стана со стелла-
жом, м:
длина .................
ширина ................
высота.................
Масса стана без электро-
оборудования, т..........
95 112 120
73,55 114 147,10
21,1 23 24
4,5 4,1 4,8
1,2 1,3 1,5
21 32 47
У современных волочильных станов с целью увеличе-
ния скорости и, следовательно, производительности волоче-
ния значительно увеличивают длину волочения. Однако уве-
личение скорости волочения является только одним из
факторов, способствующих увеличению производительно-
сти станов. Для повышения производительности волочиль-
ных цепных станов в современных конструкциях предус-
матривают; многопрутковое волочение, механизированный
возврат тележки, автоматический захват прутков и авто-
матическое зацепление крюка, механизированное сбрасы-
вание прутков со стана на стеллажи, принудительную по-
дачу прутков в волоки пневматическими, гидравлическими
или механическими вталкивателями, исключающими не-
обходимость заострения концов прутков.
Многопрутковое волочение является одним из наиболее
эффективных способов увеличения производительности во-
лочения станов. Число одновременно протягиваемых прут-
ков в станах новейших конструкций достигает 10. Наи-
большее распространение получили многопрутковые станы
с горизонтальным расположением волок. Такое располо-
жение принимается, когда количество волок не превышает
пяти; при большем их количестве применяют вертикаль-
ное расположение.
РЕЕЧНЫЕ ВОЛОЧИЛЬНЫЕ СТАНЫ. Реечные воло-
чильные станы различают в основном по типу привода. В
одном случае зубчатые рейки прикрепляют к передвигаю-
щейся тележке, а привод устанавливают неподвижно. Та-
кие станы работают реверсивно •— протяжка прутков на
них осуществляется в двух противоположных направлени-
ях. Эти станы применяют для волочения профилей боль-
ших сечений и одновременного волочения нескольких прут-
ков. В другом случае рейки прикрепляют к станине воло-
чильного стана, а привод устанавливают неподвижно на
тянущей тележке. В этой конструкции тележка, электро-
150
двигатель и привод представляют собой одно целое и пе-
редвигаются вместе. Волочение осуществляется только в
одном направлении. Эти станы применяют для протяжки
прутков небольших сечений.
Увеличение мощности реечных станов второго типа
невозможно из-за необходимости применения более мощ-
ных двигателей, которые нужно монтировать на тележках
и передвигать вместе с ними. Управление станами реечно-
го типа полностью автоматизировано.
Реечные волочильные станы выпускают с силой тяги
14; 23; 35; 55 кН. Для станов с силой тяги 14 кН мощность
двигателей составляет 10 кВт. Максимальная скорость
волочения находится в пределах 66—130 м/мин. Макси-
мальная длина протягиваемых прутков составляет 17—
36 м.
Преимуществом реечных станов является то, что рейки
их расположены по боковым стенкам станины по всей дли-
не стана, и поэтому в отличие от обычных одноцепных
станов пространство под протягиваемыми прутками оста-
ется свободным. В это пространство прутки падают по за-
' вершении волочения. Затем они скатываются по наклон-
ной плоскости и попадают в карманы. Благодаря этому
тележку автоматически можно возвращать с большой ско-
ростью в исходное положение.
НЕПРЕРЫВНЫЙ ЦЕПНОЙ ВОЛОЧИЛЬНЫЙ СТАН.
Существуют конструкции волочильных станов (рис. 51),
в которых протягивание прутков осуществляется при по-
мощи двух цепей, напоминающих тракторные гусеницы
Рнс. 51. Схема непрерывного цепного стана для волочения прутков
151
(отсюда станы называют иногда гусеничными). Пруток 1
протягивается между двумя бесконечными цепями 5, ко-
торые подучают вращение от звездочек 4, затем он попа-
дает в волоку 2 или во вращающийся роликовый калибр.
Бесконечная цепь состоит из втулочно-роликовых звень-
ев, соединенных между собой через каждые два-три шага
осями. На осях закреплены подающие элементы, по длине
которых сделан полукруглый ручей.
Конец прутка 1 по периметру поперечного сечения за-
жимается подающими элементами, а необходимое усилие
обеспечивается нажимными винтами 5 и 7, которые пере-
дают это усилие через опорную балку 6, тарельчатые пру-
жины и опорные стойки. Стойки через опорные ролики 9
передают усилие зажатия подающим элементам. Усилие,
необходимое для вталкивания или выталкивания прутка из
волочильного очка при заданной величине обжатия, созда-
ется за счет сил трения. Длина цепи такова, что матери-
ал соприкасается с достаточным количеством зажимающих
звеньев для того, чтобы обеспечить относительно низкое
удельное давление на поверхности протягиваемого прутка.
Вышедший из волоки конец прутка 8 захватывается сле-
дующим механизмом, при этом создается непрерывность
процесса волочения.
Для синхронизации движения цепей привод каждого
подающего механизма имеет самостоятельную шестеренную
клеть с индивидуальным электромотором и переменной
или обшей частотой вращения, а также редуктор со смен-
ными шестернями.
Непрерывные станы позволяют существенно повысить
производительность цехов, облегчают создание поточных
линий при производстве прутков.
КОМБИНИРОВАННЫЕ ВОЛОЧИЛЬНЫЕ СТАНЫ. В
комбинированных волочильных станах в одну линию сов-
мещаются операция волочения с операциями резки прут-
ков на мерные длины, а также полировки и укладки гото-
вых прутков. Обычно такие станы (рис. 52) имеют сдво-
Рис. 52. Комбинированный волочильный агрегат (схема):
1 — фигурка; 2— волочильный стаи; 3 — правильно-обрезной станок; 4 —
приемный стол; 5 — карманы; 6 — правнльно-полнровальная машина
152
енный разматыватель поворотного типа, барабаны его
расположены на противоположных концах поворачиваю-
щейся платформы. Такой разматыватель позволяет в одно
и то же время на одной стороне стана заправлять моток, а
на другой его вырабатывать. С барабана проволока при
помощи подающих роликов поступает к роликоправильной
машине предварительной правки. После предварительной
правки заостренный конец направляется в волоку воло-
чильного стана. Передний конец проволоки протягивает-
ся через волоку, а затем в зависимости от конструкции
стана (в нашем случае он барабанный) осуществляется
правка проволоки. Правильное приспособление имеют вер-
тикальные и горизонтальные правильные ролики, что по-
зволяет вести правку прутков не только круглого, но и
квадратного, шестигранного, а также прямоугольного се-
чений.
После правки прутки разрезаются на мерные длины
летучими ножницами, которые двигаются с той же ско-
ростью, что и пруток в процессе его резки. Для резки мер-
ных прутков применяют механические, гидравлические и
фотоэлектрические блокировки ножниц в зависимости от
положения конца прутка. Например, при фотоэлектриче-
ской блокировке фотоэлемент устанавливается на некото-
ром расстоянии от ножей, равном требуемой длине. Когда
движущийся пруток пересечет луч света, фотоэлемент дает
импульс для включения ножниц.
Отрезанные прутки могут быть направлены в правиль-
но-полировальную машину. Полировка осуществляется
Двумя группами дисков. В той же машине находятся пра-
вящие втулки, расположенные между двумя группами дис-
ков. После правки и полировки прутки поступают на раз-
грузочный стол, который слегка наклонен в направлении
к стеллажу, расположенному за полировальной машиной.
Свободное скатывание прутков со стеллажа показывает,
что они хорошо выпрямлены.
Рассмотрим конструкции основных механизмов станов
Для волочения прутков.
Редуктор привода волочильных цепей
служит для передачи движения от электродвигателя к во-
лочильным цепям. В современных станах для волочения
прутков чаще всего применяют цилиндрические двухсту-
пенчатые косозубые редукторы (рис. 53). Редукторы име-
ют три вала 1—3 с насаженными на них шестернями. С
вала 1 через шестерни 4—7 вращение передается на вал
3. На конце вала 3 (коренном) насажена звездочка воло-
153
чильной цепи. Все валы редуктора укладываются в стани-
не на роликовых подшипниках. Шестерни смазываются
маслом, которым заполнена коробка скоростей.
Изменение частоты вращения звездочки - волочильной
цепи достигается регулированием частоты вращения элек-
Рис. 53. Редуктор привода волочильных цепей
тродвигателя постоянного тока или применением много-
скоростных двигателей переменного тока.
Применяют шарнирно-пластинчатые во-
zg tr
лочильные цепи (рис. 54). В зависимости от силы во-
лочения выбирается шаг цепи,
диаметр пальцев 2 и размеры
пластин 1. Волочильная цепь на-
ходится в зацеплении с приводной
П© ©~| [© [ [q\ о[ звездочкой коренного вала и хо-
u J лостой звездочкой в конце перед-
Рис. 54. Волочильная • пластин-
чатая роликовая печь
ней станины.
Станина
волочильно-
154
го стана состоит из двух швеллеров, по верхним полкам
которых может катиться тележка. Швеллеры соединены по-
перечинами, на которых уложены направляющие для сколь-
жения цепи. Все это крепится на подставках, на них же ук-
реплены ролики, предохраняющие нижнюю ветвь цепи от
провисания. На рис. 55 показан поперечный разрез стани-
ны цепного стана.
Люнеты служат для установки в них волок, являясь
опорной частью стана. Люнет 1 (рис. 56) имеет станину с
Рис. 55. Поперечный разрез передней станины Прут-
кове волочильного стана:
1— двутавровая балка; 2 — поперечина; 3 — подстав-
ка; 4 — направляющая; 5 — поддерживающий ролик
Рис. 56. Люнет волочильного стана
155
верхним выступом, в расточку которого закладывается во-
лока 2. К люнету на болтах крепятся с одной стороны кон-
цы швеллеровых двутавров 3 балок станины 6. Через ста-
нину люнета проходит натяжной болт 4, который посред-
ством вращения гайки 5 осуществляет натяжение
волочильной цепи.
Волочильные тележки (каретки) предназна-
чены для захвата заостренного конца прутков и передачи
от цепи к прутку. Захват осуществляется клещами с плаш-
ками, он должен быть прочным и надежным. На рис. 57
Рис. 57. Волочильная тележка с клещевым захватом
показана тележка с клещевым захватом. Рама 1 тележки
перемещается по станине на катках 2. Вокруг оси враща-
ются клещи 5. Они снабжены плашками 6 из закаленной
стали с насечкой для лучшего захвата прутков. Концы
рычагов клещей шарнирными тягами 3 соединяются с осью
9, установленной в подвижном ползуне 10, который пере-
двигается в направляющих задней части рамы. Поворотом
рычага 4 клещи открываются и закрываются.
Крюк 13 свободно надет на ось И, поддерживаемую
колесами 12, которые катятся по внутренней кромке ста-
нины. На ось 11 надета вилка, которая через амортизатор
156
16 связана с ползуном 10. Подъем и опускание крюка осу-
ществляют рычагом 14, снабженным противовесом 15. Ког-
да крюк будет сцеплен волочильной цепью, ползун будет
оттягиваться назад и клещи зажмут конец прутка. После
окончания волочения, когда натяжение цепи ослабнет,
цепь опустится вниз; отключение крюка от цепи автомати-
ческое с помощью противовеса. Упор 7 служит для отвода
рычагов сбрасывателей в карманы, когда тележка возвра-
щается к люнету. Для остановки рычагов сбрасывателей в
рабочее положение имеется планка. Рама тележки снабже-
на скобой 8 для крепления канатика механизма возврата.
Кроме клещевых тележек, применяются также тележки
с платковыми захватами, у которых в специально литую
станину вмонтированы клиновидные по форме плашки.
Благодаря этой форме сила зажима плашек пропорцио-
нальна силе волочения. На тележке также смонтирован
клюк для захвата цепи во время волочения. Предусмотре-
ны приспособления для автоматического захвата прутков,
не допускающие перекосов тележки при неравномерной
нагрузке.
Механизмы возврата тележки обычно име-
ют в качестве привода самостоятельные двигатели или ра-
ботают от основного двигателя. В станах старых конст-
рукций возврат тележки в исходное положение осущест-
влялся наклоном стана в сторону стойки с волокой, однако-
это ограничивало производительность стана, так как
не обеспечивало достаточной скорости возврата тележки.
Для привода механизма возврата применяют двухскорост-
ные электродвигатели переменного тока, обеспечивающие
плавный подход тележки к стойке на небольших скорос-
тях. Используют также электродвигатели постоянного тока
с динамическим торможением. Применяют возврат воло-
чильной тележки от двигателя через червячный редуктор,
который передает вращение на канатный барабан. С од-
ного конца канатного барабана трос сматывается, а на
Другой наматывается. Во избежание проскальзывания ка-
ната по барабану установлено натяжное приспособление.
Механизм загрузки стана. Обычно, когда го-
товые прутки находятся над волочильной цепью, их удаля-
ют вручную или применяют поворачивающиеся на 90° ры-
чаги. По окончании волочения прутки падают на эти
рычаги, имеющие наклонную плоскость, с которых они
скатываются в карманы, расположенные вдоль стана. Име-
ются специальные конструкции механизмов поворота сбра-
сывающих рычагов. На уровне линии волочения установ-
ит
лен светильник, пучок света из которого после волочения
подает в фотореле импульс для поворота рычагов и воз-
врата каретки. До включения электродвигателя для обрат-
ного хода тележки все рычаги поворачиваются одновремен-
но в свое исходное положение.
Для учета количества протянутого металла в метрах
на тележках волочильных станов устанавливаются счет-
чики метража. В наиболее простых конструкциях
станов счетчик связывают с колесом тележки, каждый
оборот которого составляет один метр. Связь осуществля-
ется через кинематический редуктор и муфту сцепления,
которая включается автоматически во время захвата
плашками протягивающего прутка и выключается после
окончания волочения.
Острение прутков (подката) перед калибровкой
может проводиться обработкой резанием на острильных
станках, оттяжкой концов прутков на молотах в горячем
или холодном состоянии, оттяжкой нагретых концов прут-
ков на ротационно-ковочных машинах, прокаткой концов
прутков в валках с калибрами переменного сечения, обес-
печивающими обжатие прутка на определенной длине.
Все перечисленные способы острения имеют один суще-
ственный недостаток: после окончания волочения захват-
ки подлежат удалению. Потери металла, связанные с их
удалением, составляют 3—4 %. Чем короче прутки, тем
больше относительные потери, которые особенно чувстви-
тельны при волочении дорогостоящих легированных метал-
лов п сплавов. Обычно заостренный конец в зависимости
ют диаметра прутков составляет 80—160 мм. Использова-i
ние подката в виде бунтов (мотков) позволит значительн
но сократить расход металла. Диаметр заостренного конца]
лимитируется требованием свободного пропуска его через
•очко инструмента и достаточной прочностью (значитель-
ное его утонение может привести к обрывам при волоче-
нии) и принимается обычно на 0,3—0,5 мм меньше диа-
метра калиброванного прутка.
В калибровочных цехах для острения прутков установ-
лены станки с вращающимся патроном, в котором закреп-
лены резцы. На суппорте станка крепится пруток, и при
вращении патрона происходит обточка концов прутков.
Оттягивать концы прутков можно, например, на элект-
ропневматических ковочных молотах. В зависимости от
сечения прутков концы проковывают в горячем или холод-
ном состояниях.
Для заострения концов толстой проволоки и прутков
158
применяют ротационно-ковочные машины. При этом затра-
чивается значительно меньше времени рабочего, так как
конец прутка зажимается в подающих салазках и механи-
чески, без участия рабочего, подается постепенно в рота-
ционную головку. Рабочий в это время может выполнять
другую операцию.
Принцип работы вальцов для острения прутков такой
же, как у острилок для проволоки, но для острения прут-
ков применяют острилки с двумя парами вальцов — гори-
зонтальными и вертикальными. Пруток задают поперемен-
но то в вертикальные, то в горизонтальные валки. Такие
острилки облегчают заострение прутков, так как отпадает
надобность в их поворачивании.
Во избежание потерь металла на изготовление захва-
ток в последнее время применяют устройства для протал-
кивания прутков без предварительного заострения их кон-
цов. Эти устройства бывают механические и гидравлические
(наиболее распространены гидравлические). Устрой-
ства для проталкивания устанавливаются перед стойкой с
волокой на отдельной раме. Пруток зажимается губками
и затем с помощью механизма подачи проталкивается в
волоку. Если стан предназначен для многопруткового во-
лочения, то проталкивают сразу все прутки. Зажимы осво-
бождают прутки, автоматическая тележка захватывает их,,
и начинается процесс волочения. Губки в зависимости от
диаметра прутков имеют разные размеры, поэтому они
бывают сменными.
6. Узлы и детали волочильных машин
Волочильная машина состоит из деталей, узлов и механиз-
мов, связанных между собой определенным образом. Ма-
териалы о деталях волочильных машин (например, шестер-
нях, валах, подшипниках) широко представлены в соответ-
ствующей литературе.
Тянущие и намоточные устройства
Барабаны и шкивы в зависимости от конструкции стана
служат для передачи усилия волочения при помощи сил
трения между проволокой и поверхностью барабана (шай-
бы). У машин магазинного типа они также создают неко-
торый запас витков проволоки. В машинах без приспособ-
ления для намотки проволоки на катушки эти детали соз-
дают даже весьма большой запас витков. Барабаны обес-
печивают и условия для охлаждения проволоки.
159
Особенностью конструкций барабанов и других намо
точных устройств является постоянство скорости намотки
Оно достигается у приемных барабанов намоткой поступа
ющей проволоки на один и тот же участок барабана, с ко
торого намотанные витки немедленно оттесняются ввер:
(на вертикальном барабане) или в сторону (на горизон
тальном барабане) вновь поступающими. Этот участо,
называют галтелью (рис. 58).
Высота галтели обычно равна 10—40 диаметрам прово
локи, а уклон ее составляет от 1/15 до 1/30. Выше галтеш
витки наматываемой проволоки становятся свободными
Высота и уклон галтели обусловливаются также коэффи
циентом трения между протягиваемой проволокой и по
верхностью барабана. Коэффициент трения зависит о
состояния поверхности проволоки и ее диаметра, качеств
смазки и силы волочения.
Большое значение имеет правильно выбранный дна
метр барабана, обусловливаемый суммарными напряжени
ями, возникающими в проволоке в результате пластичес
ких деформаций при волочении и изгибе ее при намотк
на барабан. Чтобы проволока после намотки сохранял
правильную форму, эти напряжения должны превышать
предел упругости, но в то же время не должны превышать
предела текучести за волокой во избежание изменения се-
чения проволоки.
Протягиваемую проволоку принимают в виде мотков
или на катушки. В большинстве случаев более целесооб-
разна намотка на катушки, так как при этом возрастает
производительность и появляется возможность органпзо-
160
г
съемниками (или грейфера-
Рис. 59. Съемник:
/ — ребро; 2—крестовина; 3 —ось; 4 —
тяга; 5 — соединительная втулка; 6 — ко-
нусная головка; 7 — крюк; 8 — рукоятка
защелки; 9 — барабан с пазами для ребер
вать поточную переработку проволоки на других опера-
циях.
' Прием в мотки осуществляется последним бара-
баном на машине многократного волочения и тянущим
барабаном на машине однократного волочения. Диаметры
приемных барабанов для проволоки различных диаметров
приведены в табл. 11.
Мотки снимают с барабанов специальными приспособ-
лениями, которые называют
ми). В барабанах сдела-
ны прорези, в которые
входят раздвижные плос-
кие шипцы (ребра) съем-
ника с загибами на кон-
цах (рис. 59). Захват
мотков может произво-
дится снаружи или изнут-
ри. Съемник с внутрен-
ним захватом в процессе
работы машины вращает-
ся вместе с приемным ба-
рабаном. Необходимая
жесткость съемника соз-
дается после установки
его на барабане с по-
мощью крюка, фиксиру-
ющего положение кресто-
‘ вины. Такими приспособ-
: лениями обычно снимают
мотки проволоки тонких
и средних размеров мас-
сой до 50—90 кг и тол-
стых массой до 80—150 кг.
Съемник мотка подни-
мают с отделочного бара-
бана лебедкой с ручным
или механическим приво-
дом. Лебедка крепится на
колонне с поворотной кон-
солью. Специальной го-
ловкой захватывают
съемник и переносят его
при помощи троса и системы блоков, повернув консоль,
вместе с мотком на увязочный стол.
Съем мотков таким способом можно осуществить толь-
11—853 ' 16!
ко после остановки всей машины или последнего отделоч-
ного барабана, что ведет к потере производительности. Во
избежание этого в последние годы начали широко приме-
нять приспособления для непрерывного приема (съема)
проволоки.
На рис. 60 изображено устройство, позволяющее произ-
водить безостановочное волочение проволоки. Во время
работы машины проволока 1 с чистового барабана направ-
Рис. 60. Устройство для непрерывного съема проволоки с
волочильной машины
ляется роликом 2 в полый вал 3 устройства и подается на
ролики, вращаемые помещенным в кожух 4 диском. Эти-
ми роликами проволока выжимается по неподвижному
барабану сизогнутыми спицами 5 на приемную фигурку6.
Машина оснащена несколькими приемными фигурками.
При замене заполненной фигурки временно запирают не-
подвижный барабан, и проволока до установки новой фи-
гурки накапливается витками на этом барабане. Приемные
устройства, работа которых основана на указанном прин-
ципе, имеют и другое конструктивное решение. Например,
они могут быть выполнены в виде перевернутого бараба-
на, аналогично изображенному на рис. 39.
Широкое распространение получает прием проволоки
в специальные контейнеры, которые являются надежной
тарой для ее транспортировки. Эти контейнеры представ-
ляют собой два концентрических цилиндра, изготовленных
из листовой стали толщиной 0,5—1,0 мм и приваренных к
кольцевому дну. Крышка контейнера во время подачи
проволоки снимается. Проволока с волочильной машины
162
принимается в этом случае вращающимся барабаном спе-
циального устройства (рис. 61) и через направляющую
трубку подается во вращающийся контейнер. Использова-
ние такого приспособления позволяет получать мотки про-
волоки большой массы, повышает производительность и
облегчает труд волочильщиков.
Рис. 61. Устройство Для приема
протянутой проволоки в контейнер:
/ — контейнер; 2 — подающий ба-
рабан; 3—направляющая трубка;
4 — передачи для вращения кон-
тейнера и подающего барабана;
5 — вращающееся основание для
установки контейнера; 6 — кожух
для привода и приспособлений, ре-
гулирующих скорость вращения;
7 — станина
Рис. 62. Волочильная машина с
приемной катушкой:
1 — катушка с проволокой; 2 — ма-
шина; 3 — укладочный механизм;
4 — устройство для поддержания
постоянной скорости намотки; 5 —
защитная дверка; 6 — спуск с укло-
ном для катушки
Прием на катушки осуществляется устройствами,
которые закрепляют на станине или устанавливают вбли-
зи стана (рис. 62). В процессе накопления проволоки на
катушке увеличивается диаметр намотки и возможен рост
линейной скорости намотки. Для соблюдения постоянства
скорости намотки имеются специальные механические или
электромагнитные устройства.
Приемные устройства многих волочильных машин
снабжены счетчиками длины и автоматами остановки при
достижении проволокой заданной длины.
Для равномерной укладки витков по длине катушки
поступающую проволоку перемещают при помощи рычага
'(вилки) и ролика параллельно оси неподвижно за-
крепленной катушки или посредством передвижения всей
катушки вдоль своей оси (если направляющий ролик не-
подвижен).
Вытяжные шкивы у машины со скольжением обычно
изготовляют сборными (рис. 63) или из твердого сплава.
И* ’ 163
Сменяемой частью сборных шкивов являются рабочие
кольца, которые при износе заменяются.
Машины охлаждаются воздухом и распыленной водой
или внутренним охлаждением барабанов (рис. 64). На
Рис. 63. Вытяжные шкивы:
а — составной; б — со стальными лентами; в — холостой
Рнс. 64. Способы охлаждения барабанов:
а — водой (разбрызгиванием); б, в — воздушно-водяное; г—«узкозазорное»
водяное
164
машинах многократного волочения обычно применяют оба
способа. Исследования показали, что 75 % тепла удаляет-
ся из проволоки через охлаждаемые барабаны и 25 % —
под действием обдувки.
В настоящее время предложены системы охлаждения
барабанов, называемые узкозазорными. Для усиления
теплопередачи воде, находящейся в контакте с барабаном
при его вращении, сообщается турбулентное (вихревое)
движение. Работа на стане с такими барабанами показала
высокую эффективность системы охлаждения при условии
своевременной очистки стенок зазора ог коррозии. Прямое
жидкостное охлаждение проволоки могло бы дать наи-
больший эффект, но проблема удержания смазки исклю-
чает возможность применения способа при волочении
стальной проволоки (кроме станов тонкого волочения).
Охлаждение машин воздухом производят вентилятора-
ми, которые устанавливают непосредственно на самой ма-
шине; в крупных волочильных цехах применяют общеце-
ховые системы воздушного охлаждения.
Если вблизи цеха расположен мощный источник водо-
снабжения, целесообразно осуществлять прямоточную сис-
тему водоохлаждения, при которой охлаждающая вода
используется только один раз, после чего сбрасывается в
канализацию. Такая система водоснабжения проволочно-
го цеха наиболее проста и удобна в эксплуатации. Когда
же воды недостаточно, применяют оборотную систему ох-
лаждения волочильных машин, позволяющую несколько
раз использовать одну и ту же воду, сокращая до миниму-
ма ее расход.
Конструктивное использование системы охлаждения
волочильной машины заключается в следующем: охлажда-
ющая вода от общей системы по трубопроводам, вмонти-
рованным в корпус машины, под давлением поступает на
внутреннюю поверхность барабана, вокруг которого во
время вращения образуется водяная рубашка, способству-
ющая интенсивному отбору тепла. Отработанная вода сли-
вается по трубопроводу слива в общецеховую систему.
Охлаждение волок осуществляется также проточной
водой. Теплообмен между волокой и охлаждающей водой
в значительной степени затрудняется из-за наличия между
ними толстостенной металлической оправки, волокодержа-
теля, а особенно из-за отложения накипи или слоя грязи.
Более эффективный отбор тепла от волоки современной си-
стемы охлаждения обеспечивают подачей охлаждающей
воды непосредственно на оправку или на волоку.
165
Детали проводки проволоки
В процессе волочения на машинах без скольжения прово-
лока передается с барабана на барабан через систему на-
правляющих роликов и поводковых устройств. Значитель-
но проще проводится эта операция на машинах с автома-
тическим регулированием скорости. Направляющие ролики
(рис. 65,а и в), выполненные в форме блоков, устанавли-
Рис. 65. Направляющие ролики
вают обычно на мыльницах, на опорах скольжения или на
подшипниках качения. Верхние перекидные ролики (б)
имеют такую же форму, как и направляющие. В некото-
рых случаях их наружной поверхности придают параболи-
ческую форму, чем достигается свободное скольжение
проволоки вдоль поверхности ролика и его равномерный
износ.
Детали проводки подвергаются интенсивному износу
вследствие скольжения проволоки по их поверхности. По-
этому очень важно применять эффективные меры для его
уменьшения: смазку подшипниковых узлов деталей, под-
бор соответствующих материалов для их изготовления и
Т. д.
Потребность в проволоке при волочении может менять-
ся. Поводковые устройства применяют на машинах мага-
зинного типа для регулирования подачи проволоки на во-
лочильные барабаны. Поводок во время работы непрерыв-
но давит на проволоку в том случае, если на последующий
барабан требуется проволоки меньше, чем на данный ба-
рабан. Поводок сматывает проволоку с барабана, если на
следующем барабане требуется больше проволоки, чем
поступает на предыдущий.
.166
Существенным недостатком поводковых устройств яв-
ляется их непригодность для скоростного волочения, так
как они способствуют возникновению обрывов проволоки.
Кроме того, на работу поводковых устройств затрачивает-
ся дополнительная мощность, чем снижается коэффициент
полезного действия стана. М. Б. Горловским подсчитано,
что при работе в три смены расход электроэнергии на ра-
боту поводковых устройств волочильной машины типа
5/500 в месяц составит в среднем около 1000 кВ-А/ч.
Мыльницы и волокодержатели
Мыльница и волокодержатель обычно представляют со-
бой один узел для крепления волоки и повышения сухой
волочильной смазки — мыла.
Мыльницы — это литые коробки, которые должны
вмещать в себя необходимое количество мыла для смаз-
ки и обладать достаточной прочностью, чтобы противосто-
ять нагрузкам, возникающим под действием силы волоче-
ния. В корпусе мыльницы крепят волокодержатель, удер-
живающий в себе волоку.
На рис. 66 показаны различные конструкции мыльниц.
Наибольшее распространение получили неподвижные
мыльницы и мыльницы для волочения на жидкой смазке,
из которых смазка нагнетается в волоку под высоким дав-
лением, а с целью предотвращения ее разбрызгивания ре-
зервуар оснащен крышкой, исключающей образование
пены. Регулируемые мыльницы, положение которых можно
изменять в горизонтальной и вертикальной плоскостях с
помощью регулировочных винтов, применяются реже..
В самоустанавливающейся мыльнице волокодержатель и
волока принимают нужное положение под действием силы
волочения.
В настоящее время начинают широко применять мыль-
ницы с приспособлением для перемешивания смазки,
мыльницы с вращением волок, мыльницы с устройствами
для принудительной подачи смазки и др.
Волокодержатели должны обеспечивать прочное
закрепление волок; правильную установку оси волочения;
возможность передвижения, а в некоторых случаях и вра-
щения волок, регулировки температуры н быстрой смены
волочильного инструмента, удобной установки аппаратуры
для определения силы и температуры волочения.
Волокодержатель представляет собой полый корпус,
внутри которого циркулирует охлаждающая вода (рис.
67). Он должен быть влагонепроницаемым, так как вода
167
Рис. 66. Мыльницы:
а — неподвижные; б — регулируемые; в — самоустанавлнвающиеся; г — для
волочения на жидкой смазке; 1 — регулировочный винт; 2—корпус; 3 — за-
жимной винт; 4 — окно для установки волокодержателя; 5 —втулка; 6 — во-
лока в оправе; 7 — двухрядный сферический шарикоподшипник; 8 — вытяжной
шкив
может попасть в мыльницу и подмочить мыльный порошок.
Волокодержатель обычно соединяют резиновыми шланга-
ми с водопроводом. На машинах со скольжением применя-
ют волокодержатели открытого типа, охлаждение волок в
них производится эмульсией, используемой для технологи-
ческой смазки.
Привод волочильных станов
К приводу волочильных станов предъявляют требования,
вытекающие из условий их эксплуатации: возможность за-
правки проволоки на пониженной (до 30—50 м/мин) за-
168
Рнс. 67. Волокодержатели двух конструкций (7 и 1J):
1 — Ниппель; 2 — втулка; 3 — корпус; 4, 5 — прокладки; 6— трубка; 7 — воло-
ка в оправе; 8 — зажимная гайка
правочной скорости; плавный разгон ее до рабочей скоро-
сти; быстрая и удобная настройка стана на требуемую
скорость волочения, высокий КПД.
Если учесть, что частота вращения выходных бараба-
нов современных волочильных машин составляет 600—
900 мин-1, то станет очевидным, что получение столь низ-
кой заправочной скорости, составляющей 5—10 % от рабо-
чей, связано со значительными затруднениями.
Привод волочильных машин включает две основные ча-
сти: источник энергии и механизм регулирования скорости.
169
Источником энергии для волочильных машин являются
электродвигатели переменного или постоянного тока.
В электродвигателях постоянного тока пониженная запра-
вочная скорость достигается значительно проще. Совре-
менные волочильные машины все больше оснащают элек-
тродвигателями постоянного тока, которые дают возмож-
ность получать устойчивую заправочную скорость и
бесступенчатое регулирование скорости в пределах 1 к 3
и более.
Из применяемых для привода двигателей переменного
тока большее распространение получили асинхронные с
простой схемой управления, простым и надежным в экс-
плуатации двигателем. Первоначальные затраты на внед-
рение их в производство минимальны.
Трехфазные асинхронные электродвигатели с контакт-
ными кольцами и сравнительно дорогой и сложной аппа-
ратурой управления занимают большие производственные
площади; их преимущества перед короткозамкнутыми дви-
гателями незначительны, поэтому использование двигате-
лей с фазовыми кольцами ограничено.
Для регулирования скорости у двигателей переменного
тока, не допускающих бесступенчатого изменения скоро-
сти волочения, применяют устройства, позволяющие осу-
ществлять ступенчатое регулирование. К таким устройст-
вам относятся сменные шкивы, коробки скоростей, а в не-
которых случаях — электродвигатели переменного тока со
ступенчатым изменением скорости. Сменные шкивы состо-
ят из двух или трех шкивов различных диаметров, надетых
на вал электродвигателя, и такого же количества сидящих
на валу волочильной машины. Однако смена шкивов тре-
бует продолжительного времени, связанного с остановкой
машины.
Во многих волочильных машинах со ступенчатым изме-
нением скоростей волочения применяют коробки скоростей,
позволяющие изменять скорости значительно быстрее и
легче, чем с помощью сменных шкивов.
Передачи
Волочильные машины снабжают в основном зубчатыми и
клиноременными передачами. Значительно реже применя-
ют передачи плоскоременные и цепями. Зубчатые переда-
чи имеют высокий КПД, обладают постоянством передаточ-
ных отношений и другими эксплуатационными преимуще-
ствами. На машинах широко используют цилиндрические
колеса с прямым, косым и шевронным зубьями; конические
170
колеса с прямым и шевронным зубьями и червячные пере-
дачи.
Обязательным условием нормальной работы клиноре-
менных передач, обеспечивающих их длительную работо-
способность, являются их нормальное натяжение и полная
комплектность. Несоблюдение этих требований приводит
к потере передаваемой мощности, снижению КПД переда-
чи и преждевременному износу ремней.
Система смазки
Высокая работоспособность деталей и механизмов воло-
чильной машины, работающих под большими удельными
давлениями и со значительными скоростями, может быть
гарантирована лишь при качественной смазке оборудова-
ния, которая заключается в своевременной подаче на все
узлы машины смазочных материалов, подобранных на ос-
нове особенностей механизмов и условий их работы.
Смазка деталей волочильных машин обеспечивается
автоматической групповой, индивидуальной автоматичес
кой, картерной и другими системами. Ответственные дета-
ли машины, например червячные, конические и цилиндри-
ческие шестерни, работают, как правило, в масляной
ванне. Эта система смазки наиболее надежна в эксплуа-
тации и требует лишь минимального ухода, заключающе-
гося в замене через определенные промежутки времени
отработанного масла свежим и наблюдении за уровнем
масла через специальные маслоуказатели в корпусе стана.
Для труднодоступных деталей, например верхнего под-
шипника вала барабана, применяют тавотную набивку и
автоматическую смазку от индивидуальной или централи-
зованной маслосистемы. Первый способ смазки ненадежен
в эксплуатации, так как из-за неисправности системы
охлаждения барабанов может произойти интенсивный на-
грев деталей машины, в результате которого смазка вы-
течет из узла подшипника, что приведет к быстрому его
износу. Кроме того, для осуществления тавотной смазки
верхнего подшипника требуется длительная остановка ма-
шины, так как доступ к этому узлу возможен лишь при
снятом барабане. Надежней и удобней автоматическая
смазка узла подшипника барабана.
Направляющие ролики, поводковые устройства и дру-
гие узлы волочильной машины, работающие на трении, к
которым имеется свободный доступ, смазывают обычно
вручную при помощи масленок или пресс-масленок.
Для обеспечения надлежащих условий смазки приме-
171
няемые масла должны обладать определенными физико-
химическими свойствами. Основным критерием, определя-
ющим выбор минеральных смазочных масел, является их
вязкость. При выборе смазки следует руководствоваться
следующим: чем выше удельное давление трущихся по-
верхностей механизма и чем больше скорость движения
трущихся деталей одна о другую, тем больше должна
быть вязкость масла. Для смазывания неприработанных
деталей следует применять более вязкие масла, а в зим-
них условиях — масла с пониженной вязкостью. В табл.
16 приведены смазочные материалы, рекомендуемые для
смазки некоторых механизмов волочильных машин.
Таблица 16. Смазочные материалы, рекомендуемые для смазки
механизмов и узлов волочильных машин
Смазываемые механизмы н узлы _ Применяемые смазки
летом зимой
Цилиндрические, коничес- Вискозин; нигрол 2, Автол 10; цилиндро-
кие и червячные редукто- ры с циркуляционной или картерной системой смаз- ки автол 10 вое масло 2+10 % ве- ретенного масла 3
Редукторы с шевронной Вискозин; цилиндро- Автол 10+10 % вере-
или косозубой передачей вое масло 2; моторное тенного масла 3; цн-
с циркуляционной или картерной смазкой масло Т; автол 10 линдровое масло 2+ + 10—20 % веретен- ного масла 2
Подшипники качения и Солидол; консталин; Солидол; консталии;
скольжения, работающие калипсолин; смазка калипсолии; смазка
на консистентной смазке 1 — 13 1—13
Подшипники электродви- Веретенное масло 3; Веретенное масло 3;
тателей турбинное масло Л турбинное масло Л
7. Вспомогательное оборудование и приспособления
Для волочения
К вспомогательному оборудованию и приспособлениям
для волочения проволоки относятся размоточные устройст-
ва, устройства для приема, заправки и выпрямления про-
волоки, сварочные аппараты, приспособления для смазки
мотков и др.
Устройства для выпрямления проволоки. Вследствие
неравномерности деформации в проволоке возникают на-
пряжения, которые могут привести к искривлению ее вит-
ков и к свертыванию мотков в «восьмерки». Неравномер-
172
ная деформация происходит, как правило, из-за неправиль-
ной формы канала волок и несовпадения оси волочения с
осью волоки. Для предупреждения этих неполадок тща-
тельно контролируют качество волок или применяют само-
центрирующие волоки. Кроме того, волочильные машины
снабжают приспособлениями, выпрямляющими проволоку
перед чистовым барабаном.
Схема простого, наиболее часто встречающегося уст-
ройства для выпрямления (рихтовки) проволоки показана
на рис. 68. Наматываемая проволока проходит здесь через
Проволока
изволока I
1 Проволока
р!>р\на Параван
Рис. 68. Схема устройства для выпрямления проволоки
вертикальные и горизонтальные ролики, подвергаясь пере-
гибам. При этом происходит перераспределение внутренних
остаточных напряжений в металле, способствующее устра-
нению искривлений проволоки. Иногда для выпрямления
проволоки волочильщики ставят перед последним бараба-
ном примитивные приспособления — грузила, пружинки.
Это крайне нежелательно, так как портит поверхность про-
волоки.
РАЗМОТОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА. На рис. 69 приведены
схемы некоторых устройств для задачи проволоки в стан.
Вращающиеся фигурки (рис. 69, а, б) представляют
собой конические конструкции из металлических прутьев,
скрепленные малым (сверху) и большим (снизу) дисками.
На нижний диск накладывают разматываемые мотки. Вся
конструкция вращается вокруг вертикальной или слегка
наклонной (на 10—20°) оси, укрепленной на массивном
основании. Расстояния между противоположными прутья-
ми фигурок должны соответствовать внутренним диамет-
рам мотков протягиваемой проволоки. Имеются конструк-
ции фигурок, позволяющие менять эти расстояния.
В настоящее время находят применение вращающиеся
фигурки, над которыми расположена консоль (рис. 69, в),
позволяющая загружать мотки проволоки с помощью
подъемно-транспортных приспособлений.
При использовании вращающейся фигурки невозможно
производить сварку проволоки без остановки машины или
первого барабана. Недостатком такой фигурки является
173
Рис. 69. Размоточные устройства:
а, б — вращающиеся фигурки; в — враща-
ющаяся фигурка с неподвижной кон-
солью; г — невращающаяся фигурка с вы-
несенной консолью; д — приспособление
для размотки бунта, лежащего на полу;
е— размотка проволоки с горизонтально
расположенной вращающейся шпули; ж—
размотка с неподвижной катушки; з —
размотка с неподвижной фнгуркн поводко-
вым устройством; и — неподвижная раз-
мотка с тележкн; к, л — размоточное уст-
ройство для нанесения жидкой смазки на
проволоку
большая инерция, приводящая иногда к обрывам прово-
локи при пуске волочильной машины, если предварительно
не раскрутить фигурку вместе с мотком. Для сокращения
времени торможения при остановках машины фигурку
снабжают тормозом. Лучшими из них являются автомати-
ческие устройства, позволяющие при помощи электромаг-
нита воздействовать на колодки тормоза. Применяют
фрикционные тормоза, в которых тормозная колодка, стя-
нутая болтом, охватывает ось или где к верхнему диску
фигурки прижимается с определенным усилием тормозное
кольцо.
В большинстве случаев ось вращающейся фигурки кре-
пится на шарнире, который связан тросиком с выключате-
лем машины. Такая фигурка при запутывании мотка опро-
кидывается и оттягивает тросик, благодаря чему останав-
ливается вся машина или первый барабан и обрыв
устраняется.
Вращающиеся фигурки широко используют при воло-
чении на средних и низких скоростях.
Неподвижные фигурки не связаны с вращением и инер-
ционными силами, поэтому волочение можно проводить
при более высоких скоростях. При использовании непод-
вижных фигурок можно во время работы машины прива-
рить задний конец протягиваемого мотка к переднему
концу следующего мотка. Каждую машину снабжают
обычно двумя неподвижными фигурками, на одной из ко-
торых находится протягиваемый моток, а на другой — мо-
ток, подготовляемый к протяжке.
Конструкции неподвижных фигурок могут быть разно-
образными. На рис. 69, г изображена фигурка, применяе-
мая при волочении проволоки толстых и средних размеров.
Для облегчения загрузки фигурок мотками применяется
консоль.
Устройство для размотки катанки и проволоки, схема
которого показана на рис. 69, д, позволяет вести волоче-
ние с бунта, лежащего на полу. Высота крепления ролика
должна быть не менее 2 м от пола. Применяемые в воло-
чильных цехах приспособления имеют направляющее коль-
цо, а также устройство для остановки машины при запу-
тывании мотков.
Кронштейны, на которые надевают несколько прива-
ренных один к другому мотков, используют при волочении
толстой проволоки и катанки. Это облегчает работу по
подъему тяжеловесных мотков и бунтов и дает возмож-
ность транспортировать проволоку прямо на кронштейне.
176
К недостаткам неподвижных размоточных устройств,
рассмотренных выше, следует отнести трение проволоки
о направляющие, приводящее к возникновению на ней по-
верхностных дефектов; скручивание движущейся проволо-
ки; ограниченность применения таких устройств (в основ-
ном только для низко- и среднеуглеродистых сталей и ме-
таллов, не обладающих высокой упругостью); опасность
для человека, находящегося рядом с этими устройствами
при скоростном волочении; сильный шум, вызываемый
ударами направляющих рычагов.
Размотку проволоки с катушек можно проводить при
вертикальной и горизонтальной (рис. 69, е) установке их
на специальных устройствах. При таком способе из-за
большой инерции вращающейся массы проволоки необхо-
димо иметь приспособление для торможения катушки.
Размотку с неподвижных катушек (рис. 69, ж) можно
производить при помощи поводка, укрепленного на оси.
Существует много разновидностей неподвижных фигу-
рок с поводковыми устройствами. Одно из уст-
ройств показано на рис. 69, з. На рис. 69, и изображено
размоточное устройство, на котором заранее приваренные
один к другому мотки подвозят на тележке к размоточно-
му конусу, где и осуществляется их размотка.
На рис. 69, к и л показана размотка проволоки
из жидкой смазки или во время нанесения на про-
волоку перед волочением дополнительного подсмазочно-
го слоя (например, мыльного клея). Имеются и другие
размоточные устройства.
ЗАПРАВКА ПРОВОЛОКИ. Чтобы подготовить воло-
чильную машину к непрерывной работе, необходимо вна-
чале пропустить передний конец проволоки через волоки.
Для этого перед подачей в волоку необходимо заострить
заправочный конец проволоки, вытянуть его на рабочий
барабан или шкив и пропустить проволоку через направ-
ляющие блоки и ролики машины к следующей волоке.
Острение заправочного конца обычно проводят на ост-
рильных станках (рис. 70), имеющих два вращающихся
валка 1, которые смонтированы на станине 2. Валки снаб-
жены канавками (калибрами) со специальным профилем.
Вращение валков может осуществляться электродвигате-
лем 3 или вручную с помощью рукоятки. Станки с ручным
приводом применяют для проволоки тонких сечений. На
рис. 71 изображен профиль валков острильных станков, а
В табл. 17 приведены данные их калибровки.
Хорошие результаты получаются при использовании
12—853
177
Таблица 17. Данные по калибровке острильных валков (см. рис. 71)
Диаметр проволоки, мм Rt, мм Rt, мм t, мм Диаметр проволоки, мм Rit мм Rt, мм t, мм
Длина валка 250 мм, наружный Длина валка 120 мм, наружный
диаметр 120 мм диаметр 75 мм
16 12,0 7,0 30 2,8 2,4 1,2 11
14 12 12,0 10,0 6,0 5,0 30 28 . 2,4 2,1 0,8 10
10 10,0 4,0 26 2,0 2,0 0,8 10
9 8 8,0 6,0 3,5 3,0 22 20 1,6 1,7 0,7 10
Длина валка 120 мм, наружный 1,4 1,5 0,6 9
диаметр 7 5 мм 1,2 1,3 0,5 9
7 4,5 3,0 16 1,0 1,1 0,4 8
6,5 4,5 2,1 15 0,8 1,0 0,36 7
5,5 4,5 4,0 3,5 2,2 1,8 13 12 0,7 1,0 0,31 7
3,5 3,0 1,5 12
для острения электролитических установок. Основными
частями таких установок
Рис. 70. Острильный станок
являются: ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО
тока (генератор или выпрями-
тель), реостат, приборы для
контроля токовых режимов
, (амперметр и вольтметр), ван-
ночка с электролитом, держав-
ка для закрепления проволоки
и нерастворимый электрод;
необходима также ванночка
для промывки после острения.
Напряжение при острении со-
ставляет 6—10 В, а сила тока
от 8 до 15 А (в зависимости от
диаметра проволоки). Время
. острения 45—60 с. Электро-
лит— водный раствор поварен-
ной соли и соляной кис-
лоты.
На Волгоградском стале-
проволочноканатном заводе
предложен метод острения с электронагревом и растяже-
нием заправочного конца. При использовании такого уст-
ройства комплексно решаются две проблемы: острение
178
проволоки перед заправкой ее в волоки и механизация за-
правки проволоки в стан многократного волочения, что
позволяет облегчить процесс острения и повысить произво-
дительность за счет сокращения времени заправки. Иногда
острение осуществляют трением тонкой проволоки по ост-
рым кромкам более твердых предметов. В некоторых слу-
Рис. 71. Профиль валков острильного станка
чаях тонкую проволоку острят напильниками или оттяги-
вают молотками на небольших наковальнях.
Для острения проволоки толстых размеров, особенно
прутков, применяют ротационно-ковочные машины.
Захват и протягивание заостренного конца через воло-
ку могут быть произведены клещами на специальных вы-
тяжных станках или устройствами, которые устанавлива-
ют рядом с волочильными машинами или на их станинах.
Если машины не снабжены вытяжными устройствами, то
заостренные концы проволоки, пропущенные через волоки,
захватывают цепными клещами и протягивают соответст-
вующими волочильными барабанами. Последовательность
заправки проволоки в этом случае аналогична проводимой
при однократном волочении.
Вытяжные клещи (рис. 72) конструкции, получившей
Широкое применение, имеют корпус 1, внутри которого в
Рнс. 72. Клещи для вытягивания проволоки при заправке ее в
волоку
12*
179
наклонных пазах передвигаются губки 2 с насечками, при-
жимаемые пружиной 3. Эти клещи удобны тем, что после
захвата в процессе вытягивания из волоки возрастают си-
лы, сжимающие проволоку в губках, т. е. происходит
самозажимание. Клещи соединяются с цепью, которая мо-
жет быть присоединена к барабану вытяжного станка или
иметь крюк для укрепления его при необходимости на во-
лочильном барабане.
СВАРОЧНЫЕ АППАРАТЫ. Почти все современные
волочильные машины снабжают аппаратами для стыковой
электрической сварки кон-
цов проволоки. Применение
сварки облегчает труд и по-
зволяет проводить непре-
рывно различные производ-
ственные процессы. Концы
проволоки сваривают перед
первой волокой, при заправ-
ке нового мотка или перед
другими волоками, когда
проволока оборвется или
потребуется замена отдель-
ных промежуточных волок.
В процессе сварки через
приставленные вплотную
концы проволоки пропуска-
ют электрический ток, кото-
рый разогревает их до нуж-
ных температур. Пружины
или другие механизмы сбли-
жают нагретые концы про-
волоки, и происходит сварка.
Аппарат типа АСП-10
(рис. 73) применяют для
сварки проволоки диамет-
ром от 4,0 до 8,0 мм. На од-
Рнс. 73. Сварочный аппарат:
1 — зажимные губки; 2 — ножницы;
3 — тисочки; 4—педаль включения;
5 — трансформатор; 6 — включающее
и выключающее устройство; 7 — кор-
пус; 8—вилка для установки силы то-
ка в трансформаторе
ном основании вместе с аппаратом смонтированы приспо-
собления для очистки от грата (лишнего металла на кром-
ках сварного шва), для отпуска (нагрева) места сварки и
для обрезки концов проволоки (ножницы). Отпуск прово-
локи (температура отпуска 600—800°C), необходимый для
повышения пластичности участка сварки и для устранения
хрупкости, проводят в специальных зажимах или в тех же
зажимах, в которых происходила сварка.
Сварочные аппараты имеют электрические схемы, рас-
180
считанные на сварку различной по диаметру проволоки и
имеющие несколько ступеней регулирования вторичного
напряжения. Чем больше число ступеней регулирования,
тем совершеннее аппарат для установления нужных режи-
мов при сварке. В табл. 18 приведена техническая харак-
теристика некоторых сварочных аппаратов.
Таблица 18. Техническая характеристика сварочных аппаратов
Тип аппарата Первичное напряжение, В Мощ- ность, кВт Диаметр свариваемой проводоки, мм Число сту- пеней вторич- ного напря- жения Масса, кг
ДСП-10 380 10 8,0—4,0 7 250
АСП-3 380 3 3,0—0,8 4 80
АСПМ-1 200 или 380 1 1,2—0,4 20 105
ДСТ-2 380 2,2 1,0—4,5 6 40
ДСТ-1 380 4,5 1,2—5,0 6 40
ДСТ-00 380 2,3 0,7—1,8 15 40
Крепление проволоки в зажимах осуществляют рычаж-
ными устройствами, приводимыми в действие рукоятками
вручную или ножной педалью. Механизмы сближения кон-
цов проволоки и их осадки, что необходимо после разогре-
ва металла при выключенном токе, являются обычно
ручными или пружинными; новые конструкции аппаратов
снабжают пневматическими' механизмами.
Лучшие результаты получаются при сварке на автома-
тизированных аппаратах. Например, на корпусе свароч-
ного аппарата ДСТ-2 установлена контрольная лампочка,
которая зажигается в начале сварки и гаснет при ее окон-
чании. Этим исключаются возможные передержки при на-
греве, отрицательно действующие на качество выполняемой
сварки. Особенно большое значение приобретает автома-
тизация при сварке проволоки из высокоуглеродистой ста-
ли, в процессе волочения которой необходимо обеспечить
высокую прочность по всей длине мотка. Процессы сварки
и последующей термической обработки сваренного участ-
ка такой проволоки должны строго регламентироваться и
обеспечивать в месте сварки структуру, по возможности
близкую к структуре основного металла. Институтом
электросварки им. Е. О. Патона создан автоматический
аппарат для сварки концов патентированной проволоки
перед волочением, воспроизводящий структуру металла
после патентирования и обеспечивающий одинаковые
свойства сварного участка и основного металла.
181
Для зачистки грата после сварки обычно используют
абразивный круг, который укрепляют на оси электродви-
гателя. Ось двигателя может быть вертикальной и гори-
зонтальной. В любом случае круг должен быть надежно
защищен для безопасности кожухом и иметь прозрачную
защитную сетку с рабочей стороны. Кроме абразивного
инструмента, для удаления грата применяют напильники
и клещи со специальными сменными остроганными губ-
ками.
ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОТРЕЗКИ ПРОВОЛОКИ. Концы
проволоки отрезают ножницами или кусачками. Ножницы
могут приводиться в действие вручную, от ножной педали
или от электродвигателя. При сварке срез проволоки дол-
жен быть ровным — это позволяет производить сварку без
дополнительной обработки торцов.
Для проволоки диаметром от 0,8 до 6,0 мм успешно
используют дисковые ножницы. Они состоят из двух одно-
типных дисков с прорезями, кромки которых являются
ножами. Один из дисков укреплен на стойке неподвижно,
а другой может вращаться на оси рядом с первым. В со-
вмещенные прорези дисков вкладывают конец проволоки;
при вращении подвижного диска прорези сдвигаются и
проволока отрезается.
Ножницы с приводом от электродвигателей целесооб-
разно применять в том случае, когда необходима отрезка
концов в массовом масштабе. Для отрезки проволоки мо-
гут быть применены также кусачки, конструкция которых
определяется прочностью и диаметром отрезаемой прово-
локи.
ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ УВЯЗКИ МОТКОВ. Увяз-
ка мотков до настоящего времени не механизирована и
производится вручную. Для этого применяют столики раз-
личных конструкций, зависящие от условий производства.
Наиболее удобны поворотный и поворотно-опрокидываю-
щийся столики; такие столики позволяют рабочему вра-
щать мотки при увязке их в нескольких местах и выпол-
нять эту операцию, находясь на одном месте. Поворотно-
опрокидывающийся столик имеет смещенный центр тяжести
и без особых усилий может опрокидываться; при этом мо-
ток свободно сбрасывается вниз.
Контрольные вопросы
1. По каким признакам классифицируют волочильные машины?
2. Как устроены однократные и многократные машины?
3. Чем отличаются машины магазинного типа от прямоточных?
182
4. Какие преимущества имеют станы со ступенчатыми шкивами?
5. Как устроены тянущие н намоточные устройства волочильных ма-
шин?
6. Как устроены проводки на волочильных машинах?
7. Как устроены мыльницы и волокодержателн?
8. Как устроен привод волочильной машины?
9. Какие системы смазки применяют на волочильных станах?
40. Какие бывают размоточные устройства?
11. Как осуществляют прием и съем с машины протянутой проволоки?
12. Какие устройства применяют для заправки проволоки?
13. В каких случаях необходимо выпрямлять проволоку?
14. Как сваривают концы проволоки?
15. Как устроены цепные станы для калибровки стали?
16. Что характерно для реечных станов в случае калибровки стали?
17. Как устроены гусеничные станы для калибровки стали?
18. Как устроены комбинированные станы для калибровки прутков?
Глава ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ
VII ВОЛОЧИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
1. Обслуживание волочильного оборудования
Обслуживание современных волочильных машин, оборудо-
ванных эффективными средствами автоматического регу-
лирования и контроля технологического режима, сводится
обычно к активному наблюдению за работой отдельных
узлов и механизмов машины и показаниями приборов, а
также к выявлению неполадок, возникающих в работе
оборудования. Бесперебойная работа машины зависит в
первую очередь от умелого обращения и систематического,
заботливого ухода за ней.
Волочильщик должен хорошо знать устройство маши-
ны, чтобы ясно представить себе результаты своих дейст-
вий при управлении ею и выполнении операций по ее об-
служиванию.
Приступая к работе, волочильщик должен проверить
исправность машины. Особенно тщательно нужно прове-
рить действие выключателей и приспособлений для съема
проволоки, а также исправность поводков, роликов, бло-
ков. Съемник не должен качаться, защелка его должна
быть исправной (проверяют это опробованием), ребра —
хорошо скользить в пазах отделочного барабана. Необхо-
димо убедиться в надежности работы собачки кранового
Устройства съемника, в правильной установке ограничите-
ля поворота стрелы. Осмотром и опробованием следует
проверить водяную и масляную системы, убедиться в от-
183
сутствии течи воды и масла. При работе на машинах со
скольжением необходимо проверить исправность системы
для подачи эмульсии. Следует осмотреть в этом случае
состояние рабочей поверхности барабанов и вытяжных
шкивов, которые не должны быть подрезаны проволокой.
Нельзя упускать из виду контроль сварочного аппара-
та, наждачного круга, острильного станка и другого обо-
рудования. Необходимо проверить также заземление, токо-
проводы. Волочильную машину нужно принять от сменщи-
ка заправленной, в работающем состоянии.
После приемки смены волочильщик обязан смазать в
соответствии с инструкцией трущиеся части машины и
вспомогательное оборудование: ось вращающейся фигур-
ки, направляющие ролики, вкладыши поводков, оси
педалей и др. При этом нельзя допускать попадание смаз-
ки на ремни, так как от масла они приходят в негод-
ность.
Перед заправкой машины волочильщик должен убе-
диться в отсутствии запутывания витков проволоки, набро-
шенной на фигурку или намотанной на катушку. Необхо-
димо тщательно разобрать концы; правильность разборки
концевых витков проверяют пробной намоткой проволоки
руками, после чего намотанные витки возвращают на фи-
гурку или катушку. Недопустимо запутывание наматываю-
щего конца за витки проволоки. Задний конец проволоки
должен быть выведен и подготовлен для приваривания к
нему конца другого мотка или закреплен на спице бараба-
на, если используют вращающуюся фигурку.
Перед заправкой и в процессе заправки машины прово-
локой волочильщику следует убедиться в правильном
размере и в надлежащем качестве устанавливаемых волок.
Это осуществляется промерами проволоки микрометром и
осмотром самих волок, а также затянутых в них концов
проволоки. До извлечения затянутой проволоки из волоки
можно проверить ее овальность. Для этого загибают затя-
нутый в волоку конец проволоки на 90е и, воспользовав-
шись им как рукояткой, поворачивают проволоку вокруг
оси. При наличии овальности либо не удается повернуть
проволоку совсем, либо она поворачивается с большим
трудом; при отсутствии овальности повороты осуществля-
ются сравнительно легко.
Необходимо правильно установить волоку в волокодер-
жателе, что особенно важно для последней, отделочной,
волоки. При отсутствии самоцентрирующихся волокодер-
жателей от волочильщика требуется определенный опыт,
184
чтобы правильно выполнить эту операцию. Обычно воло-
чильщики проверяют правильность установки волок по
положению и виду нескольких намотанных на барабан
витков проволоки после протяжки ее через волоку. При
правильной установке волоки проволока на барабане не
имеет искривлений, витки ложатся ровными рядами. Иног-
да при установке отделочной волоки прибегают к другому
способу проверки. После намотки нескольких витков про-
волоку отрезают возле поверхности барабана и по положе-
нию конца проволоки, выходящего из волоки, судят о
правильности установки волоки. Если конец проволоки на-
правлен на приемную часть барабана, то волока установ-
лена верно; при отклонении же в другую сторону следует
исправить положение волоки. В случае нарушений соосно-
сти протягиваемой проволоки с приемной частью барабана
необходимо поправить положение волокодержателя пово-
ротом его вместе с мыльницей либо вращением регулиро-
вочных винтов, либо установкой или перестановкой про-
кладок при отсутствии регулировочных винтов.
При острении концов проволоки следует последователь-
но использовать все ручьи острильных валков; если после-
довательность будет нарушена, то образуются заусенцы,
которые портят поверхность волоки, и заостренный конец
приобретает хрупкость. Этот недостаток усложняет заправ-
ку проволоки через волоки, увеличивая ее продолжитель-
ность. Перед каждым очередным пропусканием через ка-
либр необходимо поворачивать заостряемый конец на 90°,
что позволит получить правильную, круглую форму.
Электролитическое острение необходимо проводить со
строгим соблюдением режимов, установленных для каждо-
го сорта проволоки.
Заправка машины осуществляется в тех случаях, когда
требуется полная или частичная замена волок, составляю-
щих маршрут волочения, либо перестройка стана на другие
параметры волочения в соответствии с программой цеха.
Иногда требуется частичная заправка при обрыве проволо-
ки на промежуточных барабанах. В некоторых случаях не-
прерывность волочения обеспечивается сваркой проволоки.
Заправка волочильного стана является трудоемкой ручной
операцией. Исключение составляют волочильные станы ма-
газинного типа, на которых заправка может быть произве-
дена при работающем чистовом барабане, так как заправ-
ка проволокой всех действующих барабанов в это время
осуществляется запасом проволоки на промежуточных ба-
рабанах.
185
В период заправки условия пластической деформации
металла существенно отличаются от условий при устано-
вившемся процессе волочения. При заправке сила внешне-
го трения больше, чем при установившемся процессе воло-
чения. Это объясняется тем, что нормальное поступление
смазки в очаг деформации наступает только через некото-
рое время после установившегося процесса волочения, ког-
да температура смазки в этой зоне достигает оптимального
значения, а также тем, что коэффициент трения покоя вы-
ше коэффициента трения движения при установившемся
процессе волочения. Все это приводит к значительному ро-
сту силы волочения в период заправки, которая в некото-
рых случаях вызывает обрыв проволоки. Поэтому процесс
заправки волочильного стана следует вести с очень малой
скоростью, так называемой заправочной скоростью. Эти
скорости предусмотрены в схемах современных волочиль-
ных станов. Машины позволяют, как правило, производить
разгон стана от состояния покоя до заправочной скорости,
и от заправочной скорости до рабочей. Пуск полностью ос-
тановленной машины, если она имеет общий для всех ба-
рабанов двигатель, производят при помощи пусковой кноп-
ки и последовательным включением барабанов от отделоч-
ного до обжимного. Одновременный пуск всех барабанов
может привести к перегреву двигателя и выводу его из
строя. Запрещается пуск машины при неотведенном съем-
нике.
Во время работы волочильной машины волочильщик
должен активно следить за тем, чтобы волочение протека-
ло без нарушений, машина и все вспомогательные устрой-
ства и приспособления работали нормально. Необходимо
обеспечить хороший захват смазки поверхностью проволо-
ки, для чего проволока перед волоками в мыльницах дол-
жна проходить через достаточно большой слой смазки.
Смазку необходимо своевременно пополнять новой, а ее
положение в мыльнице периодически поправлять лопаточ-
кой, приближая ее к волоке. При волочении на жидкой
смазке нужно следить, чтобы циркуляционная система не
засорялась и обеспечивала ровную подачу смазки к воло-
кам.
При работе машины не допускается вибрация блоков,
роликов, тарелок барабанов, поводков, а также скрип тру-
щихся частей. Все замеченные волочильщиком неисправно-
сти устраняет ремонтный персонал. Работа на неисправном
оборудовании запрещается.
Переключение скоростей станов, имеющих коробки ско-
186
ростей, следует производить при полной их остановке. Пе-
ред пуском необходимо убедиться в правильном переклю-
чении скорости.
Современные волочильные станы, работающие с высо-
кими скоростями волочения, — сложные агрегаты, надеж-
ное эффективное управление которыми возможно лишь при
полной или частичной автоматизации основных органов уп-
равления и контроля технологического режима. Внедрение
автоматизации в процессы управления и контроля работы
волочильного стана связано с применением специальных
механизмов, электрических и электронных устройств, осво-
бождающих рабочих от многократных повторений одних и
тех же ручных операций.
Особенно важна автоматизация управления волочиль-
ным станом при многостаночном обслуживании, когда вни-
мание рабочего рассредоточение наблюдением за работой
нескольких машин и он, естественно, не всегда может во-
время прореагировать на возникающие неполадки в работе
обслуживаемых им машин.
Сварку проволоки осуществляют на аппаратах, предна-
значенных строго для данной группы диаметров и настро-
енных в зависимости от обрабатываемой на станах проволо-
ки. При настройке аппаратов АСП-3 и АСП-10 необходимо
подвижной зажим отвести в крайнее положение до запада-
ния защелки и отрегулировать с помощью специального
винта давление подающего механизма; затем следует уста-
новить длину защелки упора и длину пальца выключателя
сварочного тока так, чтобы выключение его происходило
сразу после окончания сварки и можно было производить
осадку приваренных концов при отключенном токе. Ступень
переключателя устанавливают в зависимости от диаметра
и марки стали проволоки.
Перед установкой в сварочные зажимы торцы привари-
ваемых концов запиливают перпендикулярно оси проволо-
ки. При наличии дисковых или других ножниц, обеспечива-
ющих ровный срез, эту операцию не проводят. Затем кон-
цы проволоки зажимают впритык в зажимах, добиваются
совпадения торцов, поднимают защелку и нажимают кноп-
ку включения сварочного тока, держа ее до срабатывания
автоматического выключателя. После этого проволоку ох-
лаждают и освобождают от зажимов.
При отпуске сварного шва отводят в крайнее положение
подвижной зажим, закрепляют в специальных зажимах
участок сварки и нажимают кнопку аппарата; разогретую
проволоку выдерживают при установленной температуре
187
под током, несколько меньшим, чем при сварке. После от-
пуска стык очищают от грата при помощи специальных
приспособлений.
В случае обрыва проволоки на каком-либо одном бара-
бане этот барабан и все предыдущие барабаны выключа-
ют, заостряют толстый конец проволоки и протягивают про-
волоку через волоку на следующий барабан с помощью
затяжного приспособления. Затем барабан выключают, сни-
мают затяжное приспособление, приваривают оба конца,
зачищают шов и пускают машину в работу. При обрывах
тончайшей и наитончайшей проволоки сварку произвести
не удается, а машину приходится заправлять заново.
Для увязки готовых мотков проволоки толстых и сред-
них размеров используют приспособления для уплотнения
мотков. Чтобы наложенная вязка (отожженная мягкая про-
волока) не сползла, один из ее концов необходимо пропус-
кать через несколько витков проволоки (вязка под оборот).
Вязки должны быть хорошо затянуты. Их концы необходи-
мо тщательно заделать под витки мотка, что предохранит
проволоку от запутывания при хранении и транспортиров-
ке. В зависимости от назначения проволоки моток завязы-
вают в двух или более местах, к вязке привязывают или на-
девают бирки.
2. Ремонт волочильного оборудования
На заводах, как правило, используют наиболее рациональ-
ную систему ремонтов — ППР (планово-предупредительные
ремонты). Система ППР является профилактической. Ее
введение предусматривает предупреждение появления де-
фектов в оборудовании, а не восстановление оборудования
после того, как эти дефекты привели его к выходу из строя.
Система ППР предполагает, что фактором увеличения дол-
говечности машин является правильная, технически гра-
мотная эксплуатация и надлежащий систематический уход
за ними. Эта система охватывает следующие виды ухода,
обслуживания и ремонта оборудования: межремонтное об-
служивание, периодические осмотры, периодические теку-
щие и капитальные ремонты. Система ППР не предусмат-
ривает: внеплановых ремонтов, вызываемых авариями или
неудовлетворительным содержанием оборудования; работ
по модернизации или реконструкции оборудования, выпол-
няемых по особым заданиям.
Межремонтное обслуживание имеет профилактический
характер и включает наблюдение за состоянием оборудо-
188
вания и за соблюдением правил его технической эксплуа-
тации; устранение возникающих в процессе работы неис-
правностей; смазывание и чистку оборудования. Это обслу-
живание осуществляется эксплуатационными рабочими и
дежурным персоналом.
Волочильщики обслуживают и ухаживают за волочиль-
ными машинами, на которых работают, а также за остриль-
ными станками, сварочными аппаратами и прочим вспомо-
гательным оборудованием. Они ведут наблюдение за аг-
регатами, чистят, смазывают и устраняют мелкие неисправ-
ности.
Волочильщики, обслуживающие станы, особенно с пря-
молинейным движением обрабатываемого металла, долж-
ны следить за правильной загрузкой. Не допускать пере-
грузок и поломок. Особенно опасны перегрузки для редук-
торов станов.
Дежурные слесари и электрики проверяют состояние
оборудования, к которому они прикреплены, устраняют об-
наруженные дефекты, ведут наблюдение за выполнением
волочильщиками правил технической эксплуатации. Обыч-
но это обслуживание производят без специальной останов-
ки машин — для этой цели используют время на подготов-
ку стана к работе, его переналадку, обеденные перерывы
и т. д. Для волочильщиков и дежурного персонала на осно-
ве правил технической эксплуатации разрабатывают про-
изводственно-технические инструкции, где содержатся ука-
зания по правильной эксплуатации, уходу и обслуживанию
машин, на которых они работают.
Периодические осмотры проводят при периодических
остановках волочильных машин. Остановки машин осуще-
ствляют по графику через определенные промежутки вре-
мени, которые устанавливают в соответствии со структурой
ремонтного цикла. При профилактических осмотрах выяв-
ляют как техническое состояние оборудования, так и де-
фекты, которые необходимо устранить при очередном
ремонте. При этом должен быть определен способ
устранения неисправности (путем замены детали или ре-
монта).
При периодических осмотрах все быстроизнашиваюшие-
ся детали, износ которых достиг установленного предела,
Должны быть заменены. Проведение периодических осмот-
ров дает возможность следить за увеличивающимся со вре-
менем износом деталей и своевременно заменять их. Ана-
лиз причин износа помогает наметить способы повышения
износостойкости деталей.
189
Периодические осмотры проводит бригада слесарей под
руководством бригадира или мастера.
Текущие ремонты. Сюда относятся ремонты, при прове-
дении которых заменяют детали, имеющие непродолжитель-
ный срок службы, выверяют отдельные узлы и механизмы
•стана, меняют масло в емкостных системах, ремонтируют
смазочные системы и проверяют их крепление.
Приняты два вида текущих ремонтов: 1) заменяют из-
носившиеся детали со сроком службы, равным времени ме-
жду двумя очередными ремонтами, выверяют и регулиру-
ют отдельные узлы и механизмы агрегата, а также проводят
различные мелкие работы, входящие в состав периоди-
ческих осмотров; 2) заменяют или ремонтируют отдельные
узлы и наиболее крупные детали со сроком службы, превы-
шающими межремонтный период, а также производят ра-
боты, предусмотренные первым текущим ремонтом.
Капитальные ремонты. Они являются самыми трудоем-
кими. Во время их проведения полностью или частично раз-
бирают машину, заменяют или ремонтируют основные или
крупные детали (станины, корпуса, редукторы, рамы и
т. д.). Детали, срок службы которых больше периода меж-
ду двумя текущими ремонтами, ремонтируют в составе вто-
рого текущего ремонта: ремонтируют фундаменты, выве-
ряют и регулируют работу всего агрегата в целом, а также
•окрашивают его.
Ревизии (осмотры) волочильных машин совершают не
реже одного раза в месяц, ремонты — не реже одного раза
в 12—18 мес. При периодических ревизиях и ремонтах не-
обходимо делать полную и частичную разборку механизмов
со вскрытием отдельных узлов, очищать и промывать мас-
ляные ванны и смазываемые детали, заменять и добавлять
•смазочные материалы в емкостных системах, устанавли-
вать степень износа деталей и сроки ремонта деталей, про-
верять и регулировать зазоры в подвижных узлах, ремонти-
ровать и заменять поврежденные и предельно изношенные
узлы и детали; после сборки механизма наладить его ре-
гулировку и затем провести его опробование. После реви-
зии или ремонта оборудования персонал, проводивший ре-
визию или ремонт, обязан перед сдачей в эксплуатацию
очистить оборудование и рабочую площадку от мусора и
посторонних предметов.
При ремонтах машин необходимо обратить особое вни-
мание на узлы, обеспечивающие безопасную работу: пус-
ковые кнопки и ножные педали, защитные ограждения; по-
врежденные заменить; необходимо отремонтировать места
190
соединения водяных и масляных трубок, негодные трубки,
вентили, шланги заменить. Проверить состояние ротора
вентилятора и крепление лопастей. Погнутые и поврежден-
ные лопасти, а также лопасти с наличием трещин заменить.
Кроме того, при остановке машины на ремонт необхо-
димо проверить и устранить неисправность вспомогатель-
ного оборудования, размоточных и приемных устройств,
острильных станков и др. Ниже кратко рассматриваются
осмотр и ремонт отдельных деталей и узлов волочильных
машин.
Перед осмотром и ремонтом узлы и детали, подлежащие
проверке, нужно вскрыть, очистить от масла и грязи и про-
мыть керосином.
Ревизию барабанов следует проводить не реже одного
раза в 12 мес при плановых ремонтах механизмов маши-
ны. Рабочую поверхность барабанов машин грубосреднего
волочения в случаях ее выработки восстанавливают элек-
тронаплавкой, при этом толщина наплавленного слоя дол-
жна составлять 6—9 мм. В дальнейшем поверхность под-
вергают проточке для образования цилиндра вращения.
Рабочие участки барабанов тонкого волочения должны
быть упрочнены обкаткой роликами в 2—3 прохода. Осно-
вание рабочего участка (см. рис. 70) барабана (галтель)
должно быть закруглено по радиусу, равному не менее чем'
двум диаметрам протягиваемой проволоки наибольшего се-
чения. При образовании трещин, осколков, а также при.
уменьшении толщины тела на 70 % барабан подлежит за-
мене. Кольца и надставки барабанов, имеющие выработку,
также подлежат замене. Во избежание трения рабочие по-
верхности шайб скольжения должны быть тщательно отпо-
лированы.
Необходимо устранить все дефекты фрикциона бараба-
на: задиры и неровности, образовавшиеся на цилиндриче-
ской поверхности сердечника, прошлифовать; сердечник
при уменьшении его размеров на 3—5 % заменить; неров-
ности на поверхности пружины устранить или заменить
пружину. Проверить состояние направляющих роликов и
роликов мыльниц. Ролики нужно заменять при износе по-
верхности их ручья (желоба) на величину, превышающую
половину диаметра протягиваемой проволоки. Осмотреть
станину машины; разработанное отверстие под подшипник
расточить, запрессовать кольцо и пришабрить его по шей-
ке вала. При ревизиях необходимо следить за состоянием
зацепления зубьев в редукторах волочильных машин.
Нужно следить за тем, чтобы на станах с прямолиней-
191*
ным движением обрабатываемого материала тележка не
разбалтывалась, а также за состоянием аппаратуры, слу-
жащей для замедления и полной остановки тележки при ее
возврате к стойке волок. Все рычаги механизма для сбра-
сывания готового изделия должны быть в исправности, в
противном случае возникает необходимость прибегать к
ручному удалению протянутых изделий со. стана.
Подшипники качения подлежат замене при сле-
дующих неисправностях или повреждениях: появлении бо-
роздчатой выработки, отслаивании или ямок усталостного
выкрашивания на телах качения или беговых дорожках ко-
лец; появлении трещин на рабочих внутренних или наруж-
ных поверхностях кольца; повреждении сепаратора или
бортов вращающегося кольца; увеличении радиального за-
зора свыше 0,5 мм; неукомплектовании пошипников телами
качения.
Не допускается работа механизма, если температура
подшипника скольжения превышает 55—65 °C. Необходи-
мо систематически проверять, нет ли утечки масла через
подшипники, принимать меры к ее ликвидации, а также заА
менять вышедшие из строя различные приборы, установИ
ленные на подшипниках скольжения. Баббитовые вкладь^И
ши при обнаружении расслаивания слоя или отставания^
слоя от корпуса вкладыша, или уменьшения толщины слоя
следует подвергать перезаливке с последующей пригонкой
по шейке вала.
Температура масла в цилиндрических или конических
редукторах при нормальных условиях работы должна быть
не выше 60 °C, а в червячных — не выше 75 °C. Уровень
масла в редукторах при картерной смазке следует поддер^
живать следующим образом: jM
смазывающиеся колеса цилиндрических передач погр^И
жать в масло не более чем на высоту зуба;
конические колеса погружать в масло на всю длин^И
зуба;
в червячных передачах при окунании червяка погружатЯ
его не более чем на высоту витка, а при верхнем располоИ
жении червяка — не более чем на высоту зуба червячногС)
колеса.
Масляные ванны редукторов необходимо заполнять мас-
лом определенного сорта п марки после его предваритель-
ного анализа.
Открытые зубчатые передачи смазывают высоковязки-
ми маслами либо смесью одного из этих масел с битумом.
Масла, содержащие более 0,2 % механических примесей
192
или свыше 0,5 % воды, подвергают центрифугированию.
При работе редуктора шум, проверяемый слуховой труб-
кой, должен быть незначительным, ровным, без постукива-
ния и треска.
Зубчатые колеса подлежат замене, если износ по тол-
щине достигает 10—20%; колеса с цементованными зубь-
ями— при износе толщины слоя на 90 %. Независимо от
степени износа зубьев зубчатые колеса следует немедлен-
но заменить или отремонтировать, если у основания одного
из зубьев проявилась одна или несколько трещин, если
площадь рабочей поверхности зубьев, поврежденная вы-
крашиванием, превышает 30 % боковой поверхности зуба
и глубина ямок выкрашивания превосходит 10 % его тол-
щины. Пятно касания на зубьях зубчатых передач должно
быть не менее 75 % по длине зуба и 35—40 % по его высо-
те; расположено оно должно быть в средней части боковой
поверхности симметрично по длине и высоте зуба.
Кривизна валов и осей при частоте вращения менее 500
в минуту должна быть не выше 0,25 мм и на 1 мм длины,
.но не более 0,5 мм по всей длине вала (оси); при частоте
вращения в минуту не более 500 0,15 мм на 1 м длины, но
не более 0,3 мм по всей длине вала. При повышении этих
пределов валы (оси) подвергают правке или заменяют.
Кривизну устанавливают индикатором при расположении
вала на призмах или закреплении на центрах.
При обнаружении на поверхности вала (оси) трещины
ее кромки должны быть вырублены или зачищены наждач-
ным кругом по всей длине и на всю глубину, после чего
следует установить допустимость ремонта вала или необхо-
димость его замены. При наличии остаточных деформаций
скручивания или поперечных трещин глубиной более 0,05
диаметра вал подлежит замене.
Места разъема корпусов редукторов и коробок передач
необходимо тщательно уплотнить: шаброванные поверхно-
сти — покрытием шеллака, спиртового или бакелитового
лака; поверхности с пазом на месте разъема — закладкой
шнура из маслостойкой резины; необработанные поверх-
ности разъема'—установкой между фланцами корпуса и
крышки льняной или асбестовой плетенки, пропитанной
смесью вазелина с хозяйственным мылом.
Соединительные муфты (рис. 74) проверяют на отсутст-
вие трещин, величину зазоров, взаимное расположение
осей. При смещении полумуфт вдоль оси или ослаблении
посадки их на валу полумуфту следует заменить. Не до-
пускается установка прокладки между валом и отверстием
13—853
193
Рис. 74. Муфты:
а — зубчатая; б — втулочно-пальцевая; в — втулочно-пальцевая с тормозным
диском; г — поперечно-свертная с центрирующим выступом; д—поперечно-
свертная с центрирующим кольцом; 1 ~ полумуфты; 2 — втулки; 3 — болты-
пальцы; 4—кольца
ступицы полумуфт и кернение вала в целях обеспечения
плотности соединения; запрещается приварка полумуфт к
валу. Полумуфты соединительных муфт, а также втулки
зубчатых муфт, у которых имеются трещины, подлежат
обязательной замене.
У зубчатых муфт нужно проверять состояние и износ
зубьев, втулок и уплотнительных колец. Не допускается
эксплуатация зубчатых муфт, у которых износ зубьев по
толщине превышает 30 % первоначального размера. Высох-
шие фетровые и войлочные кольца рекомендуется промыть
в керосине, просушить и пропитать расплавленной смазкой;
изношенные уплотнительные кольца следует заменить. При
соединении валов зубчатыми муфтами перекос осей валов
допускается не более 1°30' при отсутствии смещения осей
от 20 до 120 мм в зависимости от номера муфты.
В поперечно-свертных, втулочно-пальцевых и с проме-
жуточным диском муфтах зазор между торцовыми поверх-
ностями полумуфт должен быть равномерным по всей ок-
ружности; разность зазоров в двух диаметрально противо-
194
положных точках не должна превышать 0,001 наружного
диаметра муфты; смещение осей соединяемых валов долж-
но быть не более 0,3 мм. При превышении указанных пре-
делов валы подлежат центровке.
Не допускается эксплуатация втулочно-пальцевых муфт
при выработке отверстий для пальцев и при образовании
зазора между упругими кольцами и отверстиями в полу-
муфте, превышающими 3 % от диаметра кольца.
Шпоночные соединения подлежат ремонту в тех случа-
ях. когда при работе узла слышен стук; ослабленные шпон-
ки необходимо заменить. Исправление разработанных шпо-
ночных пазов допускается при условии, если ширина их уве-
Рис, 75. Способы стопорения гаек против самоотворачнвания
Дичится не более чем на 15 % от первоначального размера.
Болтовые соединения в течение всего времени работы
механизма должны быть завинчены полностью независимо
от места их установки. Болты устанавливают только тех
размеров, которые предусмотрены чертежом. Для преду-
преждения самоотвинчивания гаек и болтов применяют
Один из следующих способов стопорения (рис. 75, а, б):
пружинной шайбой (а), контргайкой (б), разводным
Шплинтом (е), стопорной шайбой (г), шайбой с усиками
№). Пружинные шайбы должны прилегать к опорным по-
13* 195
верхностям по всему периметру. Не допускается установка
пружинных шайб, у которых развод концов в месте разре-
за меньше половины толщины тела шайбы.
Зев ключей, которыми производят отвинчивание и за-
тяжку болтов и гаек, должен соответствовать размерам га-
ек. Не допускается пользование ключами большего разме-
ра с подкладыванием в зев ключа каких-либо прокладок.
В собранном состоянии стержень болта (шпильки) не
должен выступать над гайкой более чем на 2—3 витка
резьбы. Шпильки должны быть плотно (до упора) завер-
нуты в своих гнездах на краске (сурик, белила). Шпильки,
вывертывающиеся при отвинчивании гаек, подлежат за-
мене.
Контрольные вопросы
1. Как нужно принимать машину от сменщика?
2. Как должен вести себя волочильщик перед заправкой машины, при
заправке и во время ее работы?
3. Как сваривают и делают увязку мотков проволоки?
4. Какие виды ремонтов предусмотрены системой ППР?
5. В чем заключается ремонт барабанов волочильной машины, подшип-
ников, передач, соединительных муфт, болтовых и шпоночных соеди-
нений?
Глава ВОЛОЧИЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ
VIII (ВОЛОКИ)
1. Общие сведения w
Волока представляет собой инструмент с воронкообразным
отверстием (каналом) определенной формы, через которое
протягивается обрабатываемый материал (проволока, пру-
ток, труба).
Для изготовления волок (фильеров) применяют твердые
сплавы, технические алмазы и инструментальные стали.
Качество волок во многом определяет экономические пока-
затели процесса волочения и свойства получаемой прово-
локи. Применение высоких скоростей волочения нецелесо-
образно, если не обеспечена высокая стойкость волок.
В процессе волочения проволоки волока испытывает
значительные нагрузки, так как в ее канале под действием
силы волочения и сопротивления стенок происходит пла-
стическая деформация металла. Кроме того, часть профиля
196
волоки, соприкасающаяся с протягиваемым металлом, под-
вергается износу вследствие действия значительных сил
трения. Поэтому основными показателями качества воло-
чильного инструмента, вытекающими из условий эксплуа-
тации, являются стойкость волоки от истирания и раскола
и величина силы волочения.
Эксплуатационная стойкость волок оценивается коли-
чеством протянутого металла до выхода инструмента из
строя, а стойкость волок до износа — количеством продук-
ции на единицу износа канала, например на микрон изно-
са. Высокая стойкость волок и снижение величины силы
волочения достигаются применением для волок специаль-
ных материалов, установлением оптимальной формы и ка-
чественной отделкой канала волок, а также применением
соответствующей смазки.
По конструктивному оформлению волоки могут быть
монолитными и составными. Составные волоки образованы
несколькими сопряженными частями и применяются ред-
ко— лишь для волочения проволоки толстых сечений. В ос-
новном на практике используют монолитные волоки, состо-
ящие из сплошного материала. Стальные волоки в настоя-
щее время не находят широкого применения, их используют
иногда только при волочении проволоки из мягких пластич-
ных металлов, а также при калибровке прутков.
2. Твердосплавные волоки
Процесс изготовления твердых сплавов начинается с полу-
чения порошков карбидов вольфрама и кобальта восстанов-
лением их окислов. Однородную смесь порошков карбида
вольфрама и кобальта получают тщательным перемешива-
нием их в смесителях. Содержание кобальта в смеси зави-
сит от состава заданного сплава.
Приготовленную смесь прессуют в специальных пресс-
формах, соответствующих форме и размерам изделия, на
гидравлических или механических прессах. Спрессованные
изделия сушат при 80—130°C. Заключительной и наиболее
ответственной технологической операцией в производстве
изделий из твердых сплавов является спекание, которое
осуществляют при 1400—1500°С в среде водорода.
Полученный материал обладает высокой прочностью,
хорошей износостойкостью, низким коэффициентом трения,
повышенной теплопроводностью и высокой стойкостью в
коррозионных средах.
Для изготовления заготовок применяют порошки карби-
197
да вольфрама, сцементированные кобальтом. В табл. 19
приведены состав и свойства твердых сплавов, используе-
мых для изготовления волок. Сплав В КЗ обладает наиболь-
шей износостойкостью при достаточно высокой прочности.
Таблица 19. Состав и свойства металлокерамических твердых сплавов
Марка сплава Карбид вольфрама, % Со, % ав (изг), Н/мм2, не менее V, г/см3 HRC не менее
ВКЗ 97 3 980 14,9—15,3 89
ВК6 94 6 1180 14,6—15,0 88
ВК8 92 8 1270 14,35 87,5
вкю 90 10 14,25 87
Волоки из него применяют в основном для протяжки тон-
чайшей проволоки и при волочении на жидкой смазке.
Сплав ВК.6 обладает меньшей, чем ВКЗ, износостойкостью,
но имеет более высокую прочность и сопротивляемость вы-
крашиванию. Этот сплав рекомендуют для проволоки диа-
метром более 0,6 мм. Сплавы с более высоким содержани-
ем кобальта предназначаются для особо толстой проволоки
и прутков.
Иногда в твердый сплав вводят карбиды титана, при
этом уменьшается прилипание их к поверхности стали и ту-
гоплавких металлов (вольфрама и молибдена). Кроме то-
го, уменьшается коэффициент трения в области высоких
температур, что позволяет использовать волоки из этих
сплавов при горячем и скоростном волочении; добавки ти-
тана повышают также стойкость волок на износ.
В зависимости от размера протягиваемой проволоки для
изготовления волок используют различные по размерам и
массе твердосплавные заготовки. В табл. 20 приведены раз-
меры и масса заготовок из твердых сплавов для волок, при-
меняемых для протяжки проволоки круглого сечения. Для
волок фасонного сечения также применяют твердосплавные
заготовки.
Заводы-поставщики выпускают металлокерамические
заготовки в необработанном виде. Чистовую обработку ка!
нала волок осуществляют на заводах-потребителях. I
Размеры и форма основных частей канала волоки зави!
сят от свойств протягиваемого металла, величины обжатий!
качества смазки и других условий волочения. Пока еще нет!
общего мнения о рациональной геометрии профиля кана|
ла волок. Однако практикой выработаны основные элемен-
198
Таблица 20. Размеры и масса заготовок из твердых сплавов для
волок
Форма 1 Размер заготов- ки, мм Ориенти- ровочная масса, г Размер отверстия, мм Высота зоны, мм
диаметр высо- та кониче- ской цилиндри- ческой ВЫХОДНОЙ
3 6,0—8,0 4—5 1,5—3,0 0,1—0,4 0,6—0,8 1,0
4 8,0 5,0 3,5 0,6—1,3 1,3—2,1 0,2—0,4 1,0—1,5
5 8,5 7,0 5,5 0,2—1,5 1,2—2,6 0,2—0,5 1,3—2,1
6 11,0 10,0 13,0 0,5—2,3 2,0—5,5 0,3—0,6 1,5—3,0
7 13,0 10,0 18,0 0,3—0,5 2,0 0,3 1,5
8 16,0 14,0 38,0 0,8—3,8 2,5—8,5 0,3—0,7 2,0—4,7
9 16,0 14,0 38,0 0,8—4,7 2,5—9,5 0,3—0,8 2,0
10 22,0 18,0 92,0 1,5—6,2 3,2—8,0 1,0—1,2 3,0—5,6
11 22,0 18,0 92,0 2,3—6,2 8,0—11,0 1,0—1,2 3,0
12 30,0 20,0 200,0 4,2—12,0 7,5—10,0 0,8—3,0 2,5—4,5
ты зон канала и установ-
лены их размеры в зави-
симости от назначения
волоки. На рис. 76 изоб-
ражены каналы волок с
указанием их отдельных
элементов. Рассмотрим
каждый из этих элемен-
тов.
Входная зона (распуш-
ка) 1 предназначена для
облегчения заправки кон-
ца в волоку и предотвра-
щения царапания прово-
локи со стороны входа.
Эту зону, имеющую обыч-
но радиальную форму,
приданную ей при изго-
товлении заготовки, чис-
товой обработке не под-
вергают. Смазочная зона
2 обеспечивает подачу
смазки в последующую
(рабочую) зону 3. Угол
конуса смазочной зоны
40—60 °.
Рабочая зона являет-
Рис. 76. Профиль канала твердосплав-
ной волоки (а) н общий вид волоки
(б):
/ — входная зона (распушка); 2 — сма-
зочная зона; 3— рабочая зона; 4—ка-
либрующая зона (поясок); 5 — выход-
ная зона (распушка); б —собственно
волока; 7 — обойма
199
ся основной частью канала волоки, так как в ней непосред-
ственно осуществляется деформация. Обычно она имеет ко-
ническую форму. Принято иметь угол рабочего конуса тем
меньше, чем прочнее протягиваемый металл и чем тоньше
его сечение. При волочении проволоки тонких диаметров
из высокоуглеродистой стали угол конусности рабочей зоны
составляет 6—8°, а проволоки средних размеров 8—12°.
В табл. 21 приведены углы рабочей зоны волок в зави-
симости от диаметров проволоки. Для волочения проволо-
Таблица 21. Зависимость углов рабочей зоны волок от диаметра
проволоки
Диаметр прово- локи, мм Частные обжатия, % Отношение высо- ты калибрующей зоны к диамет- РУ, % Угол рабочего конуса, град
сухая смазка жидкая смазка
0,2—0,5 12—24 100 6—8 8—10
0,6—1,0 14—26 100 8—10 10—12
1,2—2,0 16—27 80 10—12 12—14
2,2—3,0 18—29 80 12—14 —
3,2—5,0 20—30 65—50 14—16 —
5,0 22—35 20—50 16—20 —
ки из низкоуглеродистой стали используют волоки с уг-
лом рабочей зоны 12—16°. Иногда, например при волоче-
нии цветных металлов, прибегают к радиальной форме
рабочей зоны (радиальная волока). Длина рабочей зоны,
определяемая соприкасающейся с проволокой частью про-
филя, составляет от 0,5 до 1,0 диаметра калибрующей (ци-
линдрической) зоны.
Считается, что лучшее поступление смазки в очаг де-
формации обеспечивается в волоках с удлиненной внекон-
тактной частью рабочей зоны. Такие волоки обладают по-
вышенной стойкостью. Отделочная полировка синтетиче-
скими алмазными порошками внеконтактной части рабочей
зоны до зеркальной поверхности, облегчая при воло-
чении скольжение по этой зоне смазки, увеличивает коли-
чество смазки, подаваемой на контактную поверхность, и
примерно на 40 % повышает эксплуатационную стойкость
волок по сравнению с волоками, у которых рабочая зона
отработана только порошками карбида бора.
В калибрующей зоне окончательно доводится профиль
проволоки. Длина этой зоны должна быть тем больше, чем
прочнее протягиваемый металл. Рекомендуется избегать
чрезмерно большой длины калибрующей зоны, так как из-
200
за этого увеличивается сила волочения. Для волочения про-
волоки из низкоуглеродистой стали длину калибрующей
зоны обычно принимают 0,2—0,65 от ее диаметра; для про-
волоки высокоуглеродистых сталей и высокопрочных спла-
вов она составляет от 0,6 до 1,0 от диаметра.
Выходная зона предназначена для устранения возмож-
ного задира проволоки о края канала волоки. Угол конус-
ности этой зоны обычно составляет около 60°. Переходы
от одной части канала волоки к другой делают плавными,
без резких углов.
Рассмотренные формы канала волоки нашли наиболь-
шее распространение при волочении стальной проволоки.
В практике волочения применяют волоки, профиль канала
которых претерпел значительные упрощения. В некоторых
случаях совмещаются в один вытянутый конус входная,
смазочная и рабочая зоны. Иногда из профиля канала во-
локи исключают цилиндрическую зону.
Большое влияние на эксплуатацию волок оказывает ка-
чество обработки их канала. Качественное шлифование и
полирование уменьшают силу волочения и повышают изно-
состойкость. Установлено, что стойкость волок возрастает
в несколько раз, если канал волоки подвергнуть полиро-
ванию. Особенно высокая стойкость достигается после по-
лирования канала алмазной пудрой.
Обойма волоки (рис. 77) необходима для предотвраще-
ния разрушения твердосплавной заготовки от расклинива-
ющего усилия, а также для облегчения установки волоки
v п
Рис. 77. Различная форма обойм для волок (D и d—диаметры, И —
высота)
20Г
на волочильной машине и для облегчения процесса обра-
ботки волочильного канала. Расклинивающее усилие явля-
ется результатом давления проволоки на стенки рабочего
канала при волочении. Материал для обоймы должен об-
ладать высокой упругостью и пластичностью, хорошей теп-
лопроводностью и достаточной коррозионной стойкостью.
Высокая теплопроводность необходима для обеспечения от-
вода тепла, образующегося в процессе волочения в очаге
деформации. Рекомендуется в качестве материала для
обоймы использовать стали У8, У9, ШХ6, а для волок ма-
лых размеров стали 35, 45 и 50.
КРЕПЛЕНИЕ ЗАГОТОВОК В ОБОЙМЫ. Перед об-
работкой канала твердосплавные заготовки закрепляют в
обоймы горячей или холодной запрессовкой, пайкой, за-
ливкой жидким металлом. Каждый метод должен обеспечить
перпендикулярное положение оси канала к торцовой стен-
ке обоймы и достаточную прочность, исключающую рас-
кол и выскакивание заготовки при волочении. Кроме того,
необходимо, чтобы применяемый способ крепления позво-
лял без затруднений извлекать заготовки из обоймы после
износа волок.
Горячая запрессовка широко распространена благода-
ря простоте и надежности. Перед запрессовкой обойму на-
гревают в печи до 900—1000 °C и выдерживают 15—30 мин.
Затем в обойму под прессом запрессовывают заготовку,
нагретую до 400—450 °C. При нагреве металл предохраня-
ют от образования окалины.
Холодную запрессовку применяют для заготовок мас-
сой 1,5; 3; 6, а иногда и 7,5 г. При ее проведении ни обой-
ма, ни заготовки не подвергаются нагреву.
Пайку производят медным или латунным припоем, ко-
торый в виде стружки засыпают вместе с бурой на дно
гнезда обоймы. В обойму устанавливают заготовку, диа-
метр которой на 0,5—0,6мм меньше диаметра гнезда опра-
вы. Получившийся зазор заполняют тем же составом и
после этого оправу с заготовкой помещают в печь до рас-
плавления припоя. Затем волоки вынимают из печи и в
горячем состоянии прижимают заготовки к обоймам.
Охлаждение медленное, в песке. Применять пайку при из-
готовлении волок, предназначенных для волочения высо-
копрочной проволоки, не рекомендуется, так как медный
и латунный припои не обладают высокой твердостью и не
могут служить прочной опорой для заготовки.
Заливку заготовок жидким металлом используют редко
из-за ее сложности.
ОБТОЧКА ОБОЙМ. Обточку обойм, необходимую для
достижения соосности заготовки и оправы, осуществляют
на токарных станках. Установочной базой при этом явля-
ются конусы входной и выходной зон.
3. Сборные волоки
В последние годы в СССР, Польше, Англии, США, Японии
получили распространение сборные волоки, которые состоят
из двух или трех стандартных твердосплавных загото-
вок, закрепленных в сборных обоймах. На рис. 78 пред-
Рис. 78. Сборные волоки;
а — сдвоенная (конструкция В. Л. Колмогорова, С. И. Орлова, К. П. Селище-
ва); б — строенная (конструкция Магнитогорского метизно-металлургического
завода); 1 — рабочая волока; 2 — напорная волока; 3 — волока для предвари-
тельной деформации, или напорная волока; 4 — зажимная втулка; 5 — сталь-
ной корпус; 6 — накидная гайка; 7 — уплотнительное кольцо; 8 — нажимная
шайба
ставлены сборные волоки, разработанные в СССР. В сбор-
ной волоке (рис. 78, а) рабочая волока разделена уплотни-
тельной шайбой от напорной волоки 2, диаметр которой
превышает диаметр входящей проволоки на 0,05—0,10 мм
(в некоторых конструкциях 0,01—0,30 мм).
Сборная волока позволяет производить волочение в ре-
жиме гидродинамического трения. Нагнетание смазки в
очаг деформации металла в волоке самой движущейся про-
волокой, отличаясь простотой создания необходимого дав-
ления смазки и увеличения толщины ее слоя на протяги-
ваемом металле, позволяет повысить стойкость волок и бла-
годаря этому экономить дорогостоящий твердосплавный
материал, из которого изготовляют волоки, а также вести
203
процесс волочения с более высокими скоростями и обжа-
тиями, чем при волочении с обычной подачей смазки.
Строенные сборные волоки (рис. 78, б) применяют при
волочении биметаллической и многослойной проволоки.
В этом случае две первые волоки служат нагнетающими
элементами, а третья волока — рабочая.
В Польше подобные волоки используются при волоче-
нии катанки. Принцип работы такого устройства учитыва-
ет изменение геометрических размеров катанки. При воло-
чении проволоки из катанки' максимального диаметра в
первой по ходу движения волоке происходит предвари-
тельная деформация. Вторая волока служит для создания
давления в зоне третьей рабочей волоки. При волочении
катанки с микронным допуском две первые волоки обра-
зуют нагнетающий элемент.
Для снижения уровня остаточных растягивающих на-
пряжений в поверхностных слоях проволоки первая волока
служит нагнетающим элементом, вторая волока — рабочая
(где происходит единичное обжатие в пределах 15—20),
а в третьей волоке снижается единичное обжатие до 0,3—
5 %. В этом случае обеспечивается волочение в режиме ги-
дродинамического трения с противонатяжением.
4. Волоки из алмазов
Волочение проволоки диаметром 0,6 мм и менее проводят
большей частью через волоки, изготовленные из техничес-
ких алмазов. В настоящее время алмазы начинают приме-
нять даже при волочении проволоки толще 0,6 мм. Это*
стало возможным благодаря открытию новых месторожде-1
ний алмазов в нашей стране и разработке технологии и|
освоения производства искусственных алмазов. I
Алмаз—прозрачный минерал, представляющий собой!
модификацию (видоизменение) углерода. Он очень тверд!
и хрупок, в природе встречается в виде камней (зерен)!
различной величины. О величине алмазных камней судят!
по их массе, которую выражают в каратах (1 карат со-|
ставляет 0,2 г). Для изготовления волок используются кам-1
ни от 0,1 до 1 карата и несколько больше. I
В зависимости от материала протягиваемой проволоки!
алмазные волоки подразделяют на типы М, П и Т. Для!
мягких металлов (серебро, медь, алюминий) применяют!
волоки типа М; для полутвердых металлов (латунь, никель,
константан) —типа П и для твердых металлов (вольфрам,)
высокоуглеродистая сталь) — типа Т. Указанные типы во-
204
II
лок различаются размерами отдельных элементов канала.
На рис. 79 приведена стандартная форма волочильного ка-
нала в алмазных волоках. Часто используют волоки с упро-
щенной формой канала.
Ряс. 79. Форма и размеры канала
алмазной волоки:
а — с калибрующей зоной d<0.1 мм;
б —с калибрующей зоной 0,I<rf<
<0,5 мм; е — с калибрующей зоной
d>0,5 мм
Требования к алмазным волокам сводятся к следующе-
му. Алмазы, используемые для волок, должны быть про-
зрачными, просматриваться невооруженным глазом и не
иметь на поверхности очка раковин, пузырей, посторонних
включений, рисок и трещин. Поверхность канала должна
быть без резких переходов и поперечных колец. Алмазы
205
прочно вставляют в достаточно твердые, не корродирую-
щие в агрессивных средах оправы (бронзовые, латунные,
стальные). Ось канала волоки должна быть перпендику-
лярна ее торцовой стенке.
Синтетические алмазы типа балласа представляют со-
бой поликристаллические образования округлой формы
размером 4—6 мм от серого до черного цвета. Синтети-
ческие алмазы электропроводны.
Синтетические алмазы типа балласа марок АСБ исполь-
зуют для изготовления волок:
Волоки из синтетических алмазов изготовляют
диаметром калибрующей зоны от 0,1 до 1,5 мм. При-
менение таких волок значительно снизило потребность в
твердосплавных волоках и повысило производительность
волочильного оборудования, так как стойкость волок из
синтетических алмазов выше твердосплавных в несколь-
ко раз.
Крепление алмазов в оправах (обоймах). Алмазы
обычно закрепляют в обоймах в обработанном виде. Креп-
ление обработанных алмазов в обоймы осуществляют за-
ливкой легкоплавким сплавом (например, третником, со-
держащим две части свинца и одну часть олова) или го-
рячей запрессовкой с помощью капсюля из легкоплавкой
латуни. Иногда прибегают к горячей запрессовке необра-
ботанных камней, что приводит к уменьшению потерь ал-
маза из-за отсутствия операции огранки и большей проч-
ности камня, сохранившего первородное состояние своей
поверхности. Кроме того, можно использовать очень мел-
кие алмазы.
Процесс обработки алмазных волок включает в себя
огранку двух опорных плоскостей, огранку смотрового ок-
на, центровку, сверление, подрезку, шлифовку и полиров-
ку. В качестве абразивного материала при обработке ал-
мазных волок используют алмазную пудру, получаемую
дроблением в ступе или других приспособлениях осколков
алмаза с последующим просеиванием ее через сита и от-
мучиванием в маслах.
Сверление, шлифование и полирование алмазных волок
проводят на специальных станках при частоте вращения
инструмента 5000—6000 мин-1. Обработка алмаза механи-
ческим шлифованием очень трудоемка. Для ускорения про-
цесса используют высоковольтное или низковольтное элек-
троискровое сверление.
Для сверления отверстий в алмазных волоках широко
используют лазерные установки, например «Квант-ЗР» и
206
«Квант-9». Оптический квантовый генератор (ОК.Г)—это
прибор, генерирующий непрерывные или импульсные лучи
с чрезвычайно высокой плотностью энергии, практически
не расширяющиеся даже при значительной длине. Актив-
ным элементов в ОКГ служит крупный кристалл синтети-
ческого рубина с незначительной добавкой атомов трехва-
лентного хрома («Квант-ЗР») и стекла с ниодимом
(«Квант-9»), В этом стержне возникает и формируется
луч, испускаемый лазером, снаружи рубиновый стержень
окружен спиралеобразной импульсной лампой-вспышкой,
вспыхивающей при импульсном разряде через нее заряжен-
ного конденсатора. Стержень помещают внутрь стеклян-
ной трубки, через которую непрерывно прокачивают охлаж-
дающую среду (у «Квант-ЗР» воздух, а у «Квант-9» вода).
Кроме высокой концентрации энергии, луч в точке его
приложения имеет температуру 5500—9000 °C, достаточную
для расплавления и превращения в пар любого из сущест-
вующих материалов.
Таким образом, принцип работы лазерных установок
заключается в импульсной генерации мощного светового
луча оптическим квантовым генератором, питаемым от
батарей конденсаторов.
К положительным сторонам использования светолучей
обработки волок следует отнести высокую производитель-
ность, отсутствие структурных и химических изменений об-
работанных материалов в рабочей зоне, возможность лока-
лизации и точного направления обрабатывающего луча
путем острого фокусирования на обрабатываемом участке,
отсутствие какого-либо инструмента, возможность прово-
дить обработку на воздухе и в вакууме.
5. Стальные волоки
При волочении калиброванных прутков и проволоки из мяг-
кой стали применяют стальные волоки. Обычно их изго-
товляют из сталей У10А, У12А, ШХ9, ШХ15, ЗОХГС и др.
Наибольшую стойкость имеют волоки, изготовленные из
графитизированной стали ЭИ366. Стойкость инструмента
из нее в 2,5—3 раза выше стойкости инструмента из инст-
рументальных сталей У10А, У12А.
Инструмент для волочения прутков имеет входную и
выходную конические части, а также цилиндрическую часть.
Угол входного конуса определяет расход энергии на во-
лочение, стойкость инструмента, размер калиброванной
Штанги и в ряде случаев свойства стали после волочения.
207
Поэтому выбору оптимального угла входного конуса ин-
струмента следует уделять особое внимание. Оптималь-
ным углом входного конуса считают угол, при котором
суммарный расход энергии при прочих равных условиях
волочения будет наименьшим.
Для волочения стальных прутков используют инстру-
мент с углом входного конуса от 8 до 16°.
6. Составные волоки
Для волочения калиброванной стали фасонных профилей
могут применяться составные волоки (рис. 80). Такая во-
лока состоит из рамки 1, в которой крепятся винтами три
плашки 2 из твердого сплава. Сдвигая или раздвигая плаш-
ки с помощью винтов 3, можно менять размеры и соотно-
шения размеров прямоугольного сечения.
Рис. 80. Составная волока для фасонных профилей
Разновидностью составных волок являются роликовые
волоки. В них вместо плашек вращаются ролики.
7. Роликовые волоки
Только с применением роликовых волок стали получать
качественную фасонную проволоку (рис. 2, а), особенно
большое количество ее необходимо для изготовления за-
крытых канатов (рис. 2,6).
Роликовой волокой называют волочильный инструмент
с двумя и более непроводными роликами, смонтированны-
208
ми так, что их оси вращения располагаются на одной плос-
кости, а рабочие поверхности образуют, встречаясь, ка
либр, через который можно протягивать профили различ-
ной конфигурации.
Если поверхность ролика гладкая, то такие волоки на-
зывают дисковыми. Дисковые волоки успешно применяют
для изготовления трехгранных, квадратных, прямоуголь-
ных, трапецеидальных, ромбовидных и шестигранных про-
филей.
При волочении через волочильный канал, образованный
дисками или роликами, трение скольжения заменяется тре-
нием качения, при этом водная эмульсия служит не толь-
ко смазкой, но и охладителем волок и проволоки. В каче-
стве исходной заготовки обычно используют круглый про-
филь. При волочении через роликовые волоки снижается
усилие волочения, можно увеличивать скорость протяжки
и единичные и суммарные обжатия, улучшить качество про-
тянутой проволоки.
В связи с перечисленными преимуществами во многих
странах мира проводятся работы по протяжке круглой про-
волоки диаметром от 1,5 до 20,0 мм в роликовых волоках.
Роликовая волока состоит из двух пар вращающихся
роликов (рис. 81), расположенных перпендикулярно друг
Рис. 81. Роликовая волока:
1 — исходная круглая заготовка; 2 —
овальная форма после первой пары
роликов; 3 — круглая форма после вы-
ходной пары роликов; 4 — вертикаль-
ная (входная) пара роликов; 5 — гори-
зонтальная (выходная) пара роликов
к другу. На каждом ролике входной вертикальной пары
нарезан полуовальный ручей так, что оба ручья образуют
совместно овальный калибр. На каждом ролике выходной
горизонтальной пары нарезаны полукруглые ручьи, обра-
зующие совместно круглый калибр.
Трех- и четырехроликовые волоки также успешно ис-
пользуют для производства круглого профиля. Роликовые
волоки изготавливаются из инструментальной стали, стали
Х12М, ШХ15, 30ХМА, а также могут быть использованы
бандажи из твердого сплава BKJ5.
К недостаткам роликовых волок следует отнести боль-
шие габариты от 250X250X80 до 650X580X180 мм и мас-
су от 15 до 300 кг.
14—853 • 209
3. Оборудование для обработки волок
ОБРАБОТКА КАНАЛА ВОЛОК- Обработка канала во-
локи может осуществляться абразивным, электроискровым,
электролитическим, химико-механическим и другими спо-
собами.
Абразивный способ представляет собой механи-
ческую обработку, при которой требуемые размеры и фор-
ма волочильного канала достигаются путем снятия поверх-
ностного слоя металла абразивным материалом. Этот спо-
соб наиболее распространен. Он осуществляется операция-
ми шлифовки, доводки и полировки. Если заготовка не
имеет отверстия, то этим операциям предшествует еще свер-
ление.
Шлифование осуществляют в определенной последова-
тельности, зависящей от размера волок, условий обработ-
ки и других причин. Например, у волок средних диаметров
первоначально шлифуют рабочую и смазочную зоны; за-
тем выходную и калибрующую, а в конце операции осу-
ществляют чистовое шлифование рабочей зоны.
Доводка — это операция, при которой доводят до задан-
ных размеров калибрующую и рабочую зоны, снимают рез-
кие переходы от зоны к зоне и подготовляют поверхность
очага деформации к полировке.
Полирование рабочей и калибрующей зон проводят для
придания их поверхности высокой степени чистоты — зер-
кального блеска, исключающего царапины, задиры и про-
чие дефекты.
Из материалов для шлифования наиболее распростра-
нены карбид бора и карбид кремния (карборунд). Карбид
бора шлифует лучше, но уступает по шлифующей способ-
ности алмазной пудре.
Качество шлифования и полирования определяется не
только составом абразивного материала, но и размером
его зерен и их формой. Зерна абразивного материала дол-
жны иметь острые грани. В процессе шлифования и поли-
рования необходимо периодически добавлять свежий
абразивный материал, так как грани его зерен притупляют-
ся. Крупное зерно абразива ускоряет обработку, но обра-
ботанная поверхность получается грубой. С мелкозернис-
тым абразивным материалом качество поверхности при
обработке лучше, чем с крупнозернистым.
Для полирования рабочей и калибрующей зон, кроме
порошков карбида кремния, используют железный и хро-
мовый корпус — соединения соответствующих металлов с
210
Л
кислородом, которые имеют более высокую полирующую
способность. Наилучшим полирующим материалом являет-
ся сильноизмельченная алмазная пудра.
Сухой порошок, предназначенный для шлифования и
полирования, смешивают со связующими веществами (мас-
лами и смесями масел с керосином), обеспечивающими хо-
рошее прилипание зерен абразива к поверхности шлифо-
вальной иглы и волоки. Связующие вещества позволяют
более экономно расходовать шлифовальный материал.
Сверление отверстия, шлифование и полирование кана-
ла волоки абразивными порошками осуществляют прити-
рами (иглами), форма и размеры которых зависят от
обрабатываемой волоки. Притиры для шлифования изготов-
ляют из стальных стержней, а для полирования — из твер-
дых пород древесины. Обработку абразивом осуществляют
одновременным вращательным и возвратно-поступатель-
ным движением притиров в канале волок. Возвратно-посту-
пательное движение притира создает возможность непре-
рывного обновления абразива в зоне обработки и получе-
ния более правильных форм канала волоки.
Шлифуют и полируют волоки на станках, которые в за-
висимости от расположения иглы бывают вертикальными и
горизонтальными. На одношпиндельных станках одновре-
менно обрабатывают одну волоку, а на многошпиндельных
станках несколько волок.
Ультразвуковая обработка волок характеризуется вы-
сокой производительностью и высоким качеством обрабо-
танной поверхности, а также возможностью обрабатывать
сложные фасонные профили. На рис. 82 показана схема
ультразвукового станка для прошивки канала волок раз-
личной конфигурации.
В станке используют колебания ультразвуковой часто-
ты (около 20 кГц), которые передаются абразивной суспен-
зии, что дает возможность при определенном зазоре меж-
ду притиром из среднеуглеродистой стали и обрабатывае-
мой волокой прошивать отверстие по форме заостренного
конуса — притира.
В качестве электромеханического преобразователя в
станке этой модели используют никелевый вибратор, за-
ключенный в акустическую головку, которая преобразует
выходной электрический ток генератора высокой частоты
в механические колебания инструмента.
Электролитическая обработка канала волок основана
на растворении твердого сплава в специальном электроли-
те (растворе соли) под действием постоянного тока. Благо-
14* 211
даря экономичности и высокому качеству получаемых во|
лок этот способ обработки получил широкое распростра!
некие. I
Электроискровые, способ обработки характерен тем, что
на твердосплавную заготовку, помещенную в жидкость, не
Рис. 82. Станок для ультразвуковой обра-
ботки волок:
1 — вибратор; 2 — акустическая головка;
3 — инструмент; 4, 5 — патрубки для вво-
да и слива охлаждающей жидкости; 6 —
концентратор; 7—державка; 8 — стол; 9,
10— штурвалы; 11— обрабатываемая во-
лока
проводящую ток, воздей-
ствуют электрическими
искровыми зарядами, соз-
даваемыми колебатель-
ным электрическим кон-
туром. Такой способ обе-
спечивает высокую произ-
водительность и исполь-
зуется для предваритель-
ной обработки канала во-
лок больших размеров и
фасонного профиля. Если
после электроискровой
обработки произвести аб-
разивную доводку кана-
ла волок, то их стойкость
еще более повысится по
сравнению со стойкостью
волок, обработанных толь-
ко абразивным шлифова-
нием.
Анодно-механический
способ сочетает в себе
электрохимическое и эле-
ктромеханическое воз-
действие электрического
тока с механическим дей-
ствием притира на воло-
ку. Опыт показывает, что
анодно-механическая об-
работка производитель-
нее абразивной.
Химика - механичес-
кая обработка основана
на совмещении абразивного шлифования с химическим раз-
рушением поверхностного слоя канала обрабатываемой во-
локи. При этом способе можно использовать более мягкие,
чем при обычной абразивной обработке, абразивные мате-
риалы. Химико-механическая обработка рекомендуется
для предварительной расшифровки, требующей значитель-
212
яого съема твердого сплава; в этом случае она производи-
тельнее обычного абразивного метода обработки.
ПЕРЕШЛИФОВКА ИЗНОШЕННЫХ ВОЛОК- В про-
цессе эксплуатации у волок обычно изнашивается рабочая
зона и у места входа проволоки в канал появляется коль-
цо. Это один вид износа. Другим видом износа может стать
разработка калибрующей зоны за пределы допускаемых
отклонений. Если глубина износа не велика, то применяют
переполировку рабочей и калибрующей зон волок. При на-
личии глубокого кольца волоку перешлифовывают на боль-
ший диаметр. Полную перешлифовку делают и тогда, ког-
да диаметр калибрующей зоны вышел далеко за пределы
допуска. Перешлифовку волок можно проводить несколь-
ко раз. Пределы перешлифовок определяются толщиной
стенок волоки.
Перед перешлифовкой с волок удаляют остатки налип-
шей смазки и обрывки концов проволоки, осматривают во-
лочильное очко и затем определяют степень перешлифовки.
9. Контроль качества волок
Чтобы предупредить получение некачественных волок,
необходимо тщательно проверять твердосплавные заготов-
ки, алмазные камни, оправы и другие исходные материа-
лы. Используют лишь материалы, соответствующие техни-
ческим условиям, чертежам, технологическим инструкциям
и другим стандартам.
В готовом состоянии у волок контролируют крепление
в обоймах, форму и размеры канала, рабочую поверхность.
Геометрию канала большей частью контролируют по
отпечатку профиля на затянутом и вытянутом в обратную
сторону волоки проволочном образце. Получившийся на
проволоке отпечаток позволяет судить о плавности перехо-
дов между отдельными зонами волок, об углах конусности
и о нарушении симметрии рабочей зоны. Длина калибрую-
щей зоны может быть определена, если со стороны выход-
ной распушки конец затянутой проволоки перед выдерги-
ванием обработать реактивом, вызывающим изменение цве-
та металла. Угол рабочей зоны можно рассчитать после
замера ее длины или определить инструментальным микро-
скопом, а также оптическим угломером. Эти же задачи
Можно решить, изучив отливки легкоплавких материалов
(парафина, серы, воска), извлеченные из волок.
Имеются более точные, но весьма трудоемкие оптиче-
ские методы проверки формы и размеров канала волок.
213
Для этой цели созданы специальные микроскопы. Поме-
шенные на предметный столик микроскопа волоки просмат-
риваются путем наводки на резкость различных уровней
канала и измерения диаметров отверстия на этих уровнях.
Перемещение уровней в процессе просмотра фиксируется
индикаторами. По полученным данным вычерчивают фор-
му профиля канала исследуемых волок.
Качество обработки поверхности канала волок прове-
ряют просмотром очка невооруженным глазом (для волок
диаметром более 4 мм) и лупой при 4—6-кратном увели-
чении (для волок диаметром 1,0—4,0 мм). Осмотр кана-
лов более тонких волок даже при больших увеличениях не-
эффективен.
Для оценки качества волок широко используют косвен-
ные признаки. Например, волоки для тончайшей проволо-
ки, контроль которых обычными способами затруднен, кон-
тролируют с помощью разрывных машин или динамомет-
ром. При этом определяют усилие протягивания эталонных
образцов через проверяемые волоки. Полученные величи-
ны, отнесенные к разрывному усилию эталонных проволок,
позволяют судить о качестве формы и обработки канала
волок.
На обоймы волок, признанных после проверки годны-
ми, наносят маркировку. В зависимости от необходимости
указывают диаметр калибрующего пояска, угол рабочей
зоны, форму заготовки, марку твердого сплава и условно —
метод крепления заготовок в обоймы.
Контрольные вопросы
1. Какие материалы применяют для изготовления волок?
2. Как устроена волока?
3. Какое назначение имеют входная, смазочная, рабочая, калибрующая
и выходная зоны волоки?
4. Какие факторы влияют на стойкость волок?
5. В чем сущность абразивного способа обработки канала волоки?
6. Какие материалы используют при абразивной обработке?
7. Как перешлифовывают изношенные волоки?
8. Когда применяют волоки из алмазов?
9. Как крепят и обрабатывают алмазные волоки?
10. Как устроена составная волока?
11. Как устроена сборная волока?
12. Где применяют роликовые волоки?
13. Как проверяют качество волок?
Глава СМАЗКА ПРИ ВОЛОЧЕНИИ
IX
1. Назначение смазки и требования к ней
Без применения смазки волочение невозможно. Вопросы
смазки тесно связаны с внешним трением, которое сопут-
ствует и противодействует перемещению находящихся в
соприкосновении двух тел. Принято различать три вида
внешнего трения: сухое, граничное и жидкостное.
Сухое трение — это трение в отсутствие смазки на со-
прикасающихся поверхностях тел. Граничное трение воз-
никает в тех случаях, когда между соприкасающимися те-
лами имеется чрезвычайно тонкий слой смазки, обладаю-
щий особыми свойствами. При жидкостном трении между
трущимися поверхностями имеется значительный слой
смазки, полностью их разделяющий и характеризуемый
внутренним трением в смазке.
Установлено, что внешнее трение зависит от материа-
ла соприкасающихся тел, состава и характера смазки, от
истинных площадей контакта трущихся поверхностей и от
режима работы: температуры, скорости, нагрузки и, глав-
ное, от температурного поля, возникающего в тонком по-
верхностном слое.
Смазка предотвращает прилипание протягиваемого ме-
талла к волокам, уменьшает трение и обеспечивает необ-
ходимое качество поверхности проволоки. Правильно вы-
бранная смазка позволяет применять высокие частные и
общие деформации, а также высокие скорости волочения.
Кроме того, она снижает температуру в очаге деформации.
Пленка высококачественной смазки, покрывающая поверх-
ность волоки, способна выдерживать при волочении очень
большие давления. Слой смазки на проволоке имеет не-
значительную толщину и отличается от присущих смазы-
вающему веществу в обычном состоянии свойств способ-
ностью закрепляться на поверхности металла и образовы-
вать как бы «ворс» из молекул смазки; эти свойства
зависят также от природы и состояния трущихся поверхно-
стей. Введение в смазку небольших количеств поверхност-
но-активных веществ (серы, фосфора и др.) облегчает
Деформирование металла. Эти вещества проникают в ми-
Дрощели на поверхности проволоки и создают в них допол-
нительные условия, облегчающие деформацию под воздей-
ствием внешних сил.
215
Смазка для волочения должна хорошо и непрерывно
смачивать трущиеся поверхности и прочно к ним прили-
пать, выдерживать большие давления. Она не должна спе-
каться, разлагаться или расслаиваться. Необходимо, чтобы
смазка обеспечивала минимальный износ канала волок ц
чистоту рабочих мест, чтобы она не была огнеопасной, не
имела неприятного запаха и не оказывала вредного воз-
действия на обслуживающий персонал. Кроме того, смаз-
ка должна изготовляться из недефицитных материалов и
быть дешевой.
2. Составы смазок для волочения
Смазки делят на твердые, консистентные (полужидкие) и
жидкие. Твердые смазки. К ним относятся мыла,
представляющие собой соединения щелочных и щелочно-
земельных металлов (натрия, калия, кальция) с жирными
кислотами. Мыльные порошки широко используют при су-
хом волочении проволоки.
Необходимо стремиться иметь мыла с наиболее высо-
кой температурой плавления (кальциевые) и наименьшим
содержанием глицерина, что уменьшает их спекаемость и
слипание в комки. Однако в настоящее время считают, что
условия работы смазки по длине волоки различны: в са-
мом начале контакта проволоки с поверхностью волоки
имеющейся температуры недостаточно для того, чтобы
расплавить смазку и сделать ее поверхностно-активной,
в то время как в самом конце контактной поверхности смаз-
ка подвергается действию весьма высоких температур. От-
сюда следует, что мыльные смазки, содержащие как легко-
плавкие, так и тугоплавкие составляющие, должны рабо-
тать лучше, чем мыло, однородное по свойствам. На
преимущество мыльных смесей имеются указания в лите-
ратуре.
Жирные кислоты, используемые при изготовлении мыл
для волочения, должны иметь возможно большую молеку-
лярную массу, так как это повышает смазочные свойства.
Эффективно применение смазок на основе синтетических
жирных кислот. Мыльный порошок для волочения должен
быть тщательно измельчен и просушен. Его нанесение на
поверхность проволоки не представляет трудности. Прово-
лока, проходя через установленную перед волокой мыль-
ницу, захватывает своей поверхностью (неровностями)
мыльный порошок, чем и обеспечивается достаточная смаз-
ка. Мыльный порошок обычно добавляют в мыльницы пе-
216
риодически. Старую смазку не выбрасывают, а добавляют к
свежей, чем снижается расход мыла, а иногда и обеспечи-
вается более качественное волочение. Лучше всего прово-
лока смазывается перед первой протяжкой.
При волочении стальной проволоки мыльный порошок
создает условия гидродинамической смазки. При этом под
высоким давлением мыло вводят между волокой и протя-
гиваемой проволокой. Это разделяет поверхности проволо-
ки и волоки, существенно сокращая износ канала послед-
них. Для создания давления волокодержатели снабжают
специальными надставками, представляющими собой
укрепленные перед волоками трубки или волоки. Внутрен-
ний диаметр и длину трубок или волок рассчитывают так,
чтобы мыльный порошок благодаря своей высокой вязко-
сти непрерывно заносился протягиваемой проволокой, скап-
ливался перед волокой и создавал высокое давление, ко-
торым и выжимался бы между трущимися поверхностями.
Проволока протягивается)в этом случае как бы в мыльной
рубашке.
Проблемой является смазка проволоки из высоколеги-
рованных сталей и сплавов. Иногда на поверхность про-
волоки из высоколегированных сталей и сплавов наносят
свинец или цинк, медь, кадмий. Эти смазки чаще всего на-
носят методом электрохимического осаждения (свинец —
из горячего расплава). После протяжки эти металлические
пленки необходимо удалить. Для этого применяют обычно
раствор азотной или соляной кислот. Из-за безвозвратных
потерь цветного металла и необходимости иметь специаль-
ные агрегаты для нанесения металлов на проволоку эти
смазки применяют редко.
При производстве проволоки из высоколегированных
сталей и сплавов в мыло добавляют также серу, а в из-
весть—поваренную соль; иногда проводят оксалатирова-
ние и затем волочение на мыльном порошке.
К твердым смазкам относят нефтепродукты: парафин,
Церезин и озокерин. Смазкой такого же типа является пче-
линый воск. Наибольшее распространение из этих смазок
получил воск при протяжке драгоценных металлов и пара-
фин (с добавкой масла) при волочении легированной ста-
ли. Наносят эти смазки путем погружения мотков в ванну
с расплавленным парафином, воском или другими мате-
риалами.
Консистентные смазки изготовляют введением
в животные, минеральные или растительные масла специ-
альных загустителей (мыла, петролатума, церезина и др.).
217
Консистентными смазками являются солидолы и тавоты
содержащие 10—20 % мыла. При волочении проволоки
толстых сечений из цветных металлов и мягких сталей кон-
систентные смазки применяют сравнительно редко.
Консистентные смазки, как правило, применяют при во-
лочении прутков. Для более эффективного использования
смазок при волочении прутков используют активизаторы
(например, солидол, парафин, мылонафт и др.).
Рекомендуется применять следующие смазки: нефть-р
+ известь +графит в соотношении 8:1:1, растительное
масло (сурепное и др.), животное сало и мыльный поро-
шок; сурепное масло с гашеной известью в соотношении
1 :5 (иногда туда добавляют графит); машинное масло с
добавками нефтепродуктов.
Для волочения прутков из легированной стали приме-
няют солидол с добавкой 20—25 % молотого графита. При
волочении прутков из нержавеющей стали используют из-
вестково-солевое покрытие и машинное масло.
Иногда к смазке в качестве активатора добавляют при-
садку КС, что уменьшает трение и износ волочильного ин-
струмента.
Жидкие смазки используют большей частью при
волочении тонкой, тончайшей и наитончайшей проволоки.
Благодаря хорошей охлаждающей способности они позво-
ляют применять высокие скорости волочения, а для прово-
локи из высокоуглеродистой стали — сохранять и высокий
уровень пластических свойств — чисел перегибов и скручи-
ваний. Поверхность проволоки, протянутой с жидкой смаз-
кой, получается светлой, с блеском. Она чиста от каких-
либо заметных остатков смазки, что очень важно. Напри-
мер, должна быть чистой от смазки поверхность игольной
и кардной проволоки, проволоки для эмалирования и ме-
таллопокрытий. Особенно эффективно волочение с мокрой
смазкой на алмазных волоках.
Жидкие смазки — это чаще всего водные эмульсии ми-
нерального или растительного масла и мыла, выполняю-
щего роль стабилизатора смазки. Широко применяют вод-
ный раствор чистого мыла или продуктов, образующих мы-
ло в процессе изготовления смазки, например олеиновой
кислоты с кальцинированной содой. При калибровке иголь-
ной и аналогичной ей проволоки применяют водный раствор
мыла с добавками серной кислоты и муки.
Поверхностно-активные добавки чаще всего используют
в жидких смазках. Введение в них серы (осернение, хло-
ра, а также некоторых органических веществ (олеиновой
218
кислоты, триэтаноламина или моноэтаноламина) позволя-
ет интенсифицировать процесс волочения и получать более
высокое качество проволоки. Жидкие смазки наносят при
входе проволоки в волоки способом, зависящим от конст-
рукции волочильных машин. Лучшие варианты — это пода-
ча смазки к волокам под давлением с помощью специаль-
ных насосов, установленных у баков на каждой машине или
у бака, общего для группы машин. У станов с вертикаль-
ным расположением тяговых шкивов протягиваемая про-
волока вместе со шкивами все время находится в смазочной
эмульсии. Иногда при калибровке мотки проволоки вместе
с размоточным устройством помещают в сосуд со смазкой.
Наполнители и уплотнители смазки. Наполнителями
•смазки являются вещества, наносимые на поверхность про-
волоки при проведении подготовительных или специальных
операций. Они увеличивают толщину смазки и этим снижа-
ют возможность прилипания протягиваемого металла к во-
локам. Неровная поверхность слоя наполнителей способст-
вует захвату проволокой основных смазок: мыльного
порошка, консистентных и жидких растворов. Наполнителя-
ми являются пленки гидроокиси меди (на стальной прово-
локе), фосфата, а также слои извести, жидкого стекла, бу-
ры и других продуктов. В качестве наполнителя при воло-
чении с подогревом и в некоторых других случаях
используется графит.
Такие наполнители, как сера, фосфатные и некоторые
пленки, получаемые при специальной обработке, являются
активными. Они не только механически разъединяют тру-
щиеся поверхности, но и вступают в химическое взаимодей-
ствие с ними.
Широкое распространение как наполнитель получает
Двусернистый молибден (дисульфид молибдена). Применя-
ются коллоидные суспензии дисульфида молибдена (MoS2),
так как его порошок не растворяется в воде и маслах. При
образовании суспензии порошок размельчается до частиц
менее 0,33 мкм, что обеспечивает получение весьма малых
концентраций, необходимых для достижения высокой эф-
фективности смазки.
Пленки смазки с MoS2, обладая высокой прочностью,
Позволяют уменьшить угол рабочей зоны волоки и увели-
чить контактную поверхность проволоки и волочильного ин-
струмента. Большая контактая поверхность способствует
Уменьшению давлений на волоку и распределяет износ на
большую поверхность инструмента, увеличивая этим стой-
кость последнего. Исследования показывают, что при до-
219
бавке в смазку M0S2 угол рабочей зоны может быть умень-
шен на 30 %, например с 17 до 12°.
На ряде заводов с успехом применяют «механическую»
присадку двусернистого молибдена к смазке, однако более
однородная, непрерывная надежная смазка получается при
химическом взаимодействии или сплавлении MoS2 с компо-
нентами смазки. Правильное применение в смазке дисуль-
фида молибдена позволяет значительно увеличить скорость
волочения при одновременном повышении эксплуатацион-
ной стойкости волок и улучшении качества поверхности
стали.
Уплотнители смазки повышают ее вязкость и способст-
вуют равномерному распределению наполнителя на про-
волоке. Уплотнителями являются столярный и малярный
клеи, мука (добавляют в известь или эмульсии), крахмал,
желатин и другие материалы.
Наполнители и уплотнители смазки не должны содер-
жать примесей, царапающих поверхность металла, и вред-
ных химически активных составляющих.
Контрольные вопросы
1. Какую роль выполняют смазки при волочении проволоки?
2. Из чего состоят твердые смазки и как их используют?
3. Как изготовляют консистентные смазки?
4. Какие смазки применяют при волочении проволоки и калибровке
прутков?
5. Какие преимущества имеют жидкие смазки? Что входит в их состав?
6. Когда применяют жидкие смазки?
7. Какую роль выполняют наполнители и уплотнители смазки? Л
8. Как наносят смазку на проволоку? И
Глава ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
X ПРОВОЛОКИ И ПРУТКОВ 1
1. Назначение и виды термической обработки
Термическая обработка металла заключается в нагреве ме-
талла до определенной температуры, выдержке его при этой
температуре и последующем охлаждении. Проведение тер-
мической обработки сопровождается изменением свойств
металла в связи с изменением его структуры.
Правильное понимание и толкование процессов терми-
ческой обработки основано на знании диаграммы железо—
220
углерод, которая для стали в несколько упрощенном виде
приведена на рис. 83. По вертикальной оси диаграммы (ось
ординат) отложена температура стали, а по горизонталь-
ной оси (ось абсцисс) — содержание углерода. Стали, со-
держащие от 0 до 0,8 % углерода, называют доэвтектоид-
ными, а стали с 0,8—2,14 углерода — заэвтектоидными.
Рис. 83. Диаграмма железо — углерод с указанием?
структур стали
Точка S с 0,8 % углерода соответствует эвтектоидной стали..
Проследим за охлаждением расплава стали по диаграм-
ме. Выше линии АС находится жидкий расплав (раствор)’
железа и углерода. Начиная с температуры, соответствую-
щей линии АС, у стали с любым содержанием углерода (дси
2,14 %) в жидком расплаве начинают возникать кристал-
лы твердого раствора углерода в у-железе. Между линиями
ЛС и АЕ образование аустенита заканчивается. До линий
GS и SE происходит простое охлаждение аустенита.
221
Немного ниже линии GS у доэвтектоидных сталей начи-
нается перекристаллизация аустенита с выделением фер-
рита, представляющего собой твердый раствор углерода в
с/.-железе и имеющего объемно-центрированную решетку
(см. рис. 14,6). На линии PS выделение его заканчивает-
ся. Несколько ниже линии PS из аустенита выделяется це-
ментит (Fe3C) — химическое соединение железа с углеро-
дом. Ниже линии PSK как у доэвтектоидных, так и у
заэвтектоидных сталей происходит (при постоянной темпе-
ратуре) эвтектоидное превращение, заключающееся в вы-
делении смеси феррита и цементита, называемой перлитом.
В эвтектоидной точке S весь аустенит переходит в перлит.
Таким образом, в доэвтектоидных сталях (например,
в стали с содержанием 0,4 % углерода) в качестве струк-
турных элементов получают феррит и перлит; в заэвтекто-
идных (например, с 1,2 % углерода) —цементит и перлит;
в эвтектоидных (с 0,8 % углерода) — перлит. Нужно иметь
в виду, что перечисленные структуры образуются при весь-
ма низкой скорости охлаждения. При повышении темпера-
туры процессы превращения пойдут в обратном направ-
лении.
При термической обработке стали нужно знать темпера-
туры, при которых в ней происходят те или иные превра-
щения. Эти температуры называют критическими. Положе-
ние критических точек (температур) для любой углеро-
дистой стали определяют из диаграммы состояния
железоуглеродистых сплавов. Для удобства критические
температуры стали условно обозначают буквой А с цифрой
внизу, указывающей характер превращения.
Наиболее важными критическими температурами явля-
ются следующие: А] —линия PSK диаграммы, А3— линия
GS и Аст— линия ES диаграммы. Точку Aj называют
нижней критической температурой, а точки А3 и Аст —
верхними критическими температурами. Кроме этих глав-
ных критических температур, имеются еще две: Л2, показы-
вающая магнитное превращение в стали (для углеродистой
стали равна 768°C), и А<, при которой твердый раствор уг-
лерода в б-железе переходит в аустенит (на диаграмме для
упрощения не показана).
При волочении, как уже отмечалось выше, металл
упрочняется и изменяет свою пластичность. С достижением
определенной степени суммарного обжатия продолжение
волочения невозможно, так как металл становится хрупким.
Дальнейшая протяжка этого металла может быть осуще
ствлена лишь после проведения термической обработки.
222
Некоторые заданные свойства у металла могут быть по-
лучены только термической обработкой. При необходимо-
сти обеспечения требуемых свойств термическую обработку
производят на готовом размере. В отдельных случаях необ-
ходимо проводить волочение в горячем состоянии (напри-
мер, труднодеформируемых сплавов).
Таким образом, термическая обработка может предше-
ствовать волочению, проводиться после него или сопутст-
вовать ему. Наиболее распространенными видами термиче-
ской обработки металла являются отжиг, патентирование,
нормализация, закалка и отпуск.
2. Отжиг
Отжиг — это вид термической обработки, при которой пос-
ле нагрева, выдержки и медленного охлаждения получают
мягкий, пластичный металл, свободный от внутренних на-
пряжений. Отжигу подвергают проволоку и прутки перед,
волочением или на готовом размере.
По характеру термической обработки стальные прутки,,
поступающие в калибровочный цех, подвергаются:
1) черновому (подготовительному) отжигу перед остре-
нием (утонением) концов штанг; в этом случае доставка
калиброванных прутков потребителю производится без тер-
мической обработки, в нагартованном состоянии;
2) отжигу после волочения; металл имеет твердость, до-
пускающую его острение и волочение без предварительного
умягчения;
3) отжигу до острения и волочения и после этих опе-
раций.
Температуры нагрева, применяемые при отжиге, могут
быть выше или ниже критических, при которых металл ис-
пытывает внутреннее превращение. Стремятся отжигать ме-
талл при возможно низких температурах, так как это уде-
шевляет процесс и уменьшает вероятность перегрева и
обезуглероживания. Продолжительность выдержки зависит
от массы, природы и исходной структуры отжигаемого ме-
талла. Она определяется еще и свойствами, которые хотят
обеспечить отжигом.
Скорость нагрева проволоки и прутков, если их отжигают
в мотках или пачках, должна обеспечить равномерный про-
грев всей массы металла. Если нагрев проводить очень-
быстро, то температура внешних слоев мотка (пачки) будет
выше температуры внутренних слоев, что может привести1
к неоднородности свойств по длине. Скорость нагрева зави-
22»
Рис. 84. Изменение временного со-
противления разрыву ав и относи-
тельного удлинения б проволоки из
•стали с содержанием 0,08 % углеро-
да в зависимости от температуры
•отжига
сит от теплопроводности, а также от массы и расположения
металла в печном пространстве.
Скорость охлаждения определяется главным образом
составом металла и его прочностью (твердостью), которую
нужно получить после отжига. Проволоки и прутки из ле-
гированных сталей охлаждают медленнее, чем из углеро-
дистых. Проволоку и прутки из углеродистых сталей охлаж-
дают до 500 °C вместе с печью, а затем быстро — на возду-
хе. Большинство из легированных сталей охлаждают д(
500 °C вместе с печью, а затем быстро — на воздухе. Боль-
шинство коррозионностойких сталей охлаждают резко е
воде.
Большое влияние на проведение отжига оказывает сте-
пень предшествовавшей деформации. Установлено, что при
повышении суммарной дефор-
мации можно получать хоро-
шие результаты, если исполь-
зовать при отжиге понижен-
ные против нормальных темпе-
ратуры и выдержки.
Рекристаллизационный от-
жиг проволоки и прутков про-
водят при температурах ниже
критических. В процессе тако-
го отжига взамен вытянутых
деформацией зерен выраста-
ют новые, недеформированные;
при этом твердость металла
понижается и увеличивается
пластичность. На рис. 84 пока-
зано изменение свойств дефор-
мированного металла в зави-
симости от температуры отжи-
га. Обычно рекристаллизаци-
онный отжиг углеродистой стали проводят при темпе-
ратуре 580—650 °C с выдержкой 5—6 ч, а стали 12Х18Н9 и
сплава Х20Н80 — при 1050—1100 °C с выдержкой 0,5—1,5 ч.
Рекомендуется, чтобы металл, предназначенный для ре-
кристаллизационного отжига, был подвергнут предвари-
тельному волочению с суммарной деформацией не менее
25—35 %. Несоблюдение этого может привести к хрупкости,
вызванной чрезмерным ростом зерен металла при отжиге.
Проволоку, предназначенную для отжига в одной садке,
следует подбирать с одинаковой предшествующей дефор-
мацией, так как только это обеспечит однородность меха-
224
нических свойств. Режимы рекристаллизационных отжигов
приведены ниже:
Сталь Температура нагрева, °C выдержки,
10 730—780 5
45 680—720 6
У10 660—680 6,5
12Х18Н10 900—1150 1,5
Р18 1150 1,0
Примечание. При отжиге прутков из углеродис-
тых сталей в проходных печах с защитной атмосферой
температура иагрева повышается на 50—100 °C.
Отжиг на зернистый перлит. При отжиге стали, кроме
смягчения самого металла, добиваются еще получения зер-
нистой (круглой) формы структурных составляющих ста-
ли— цементита (для сталей со средним и высоким содер-
жанием углерода) и сложных карбидов (для легированных
сталей).
Структуры металла, получаемые после термической об-
работки проволоки, показаны на рис. 85. Стремление полу-
чить структуру зернистого перлита (равномерная смесь
феррита и цементита) вызвано: 1) высокой пластичностью,
что дает возможность протягивать проволоку со значитель-
ными обжатиями; 2) обеспечением хорошей обрабатывае-
мости проволоки при изготовлении из нее изделий; 3) воз-
можностью качественного проведения закалки изделий из
проволоки (игл, деталей шарикоподшипников).
Отжиг на зернистый перлит горячекатаной стали (в ка-
танке) проводят при температуре выше критической на 20—
50 °C. При этой температуре металл выдерживают около
Двух часов и затем вновь дают более длительную выдержку
при температуре ниже критической. Перед отжигом катан-
ку обычно нормализуют (охлаждают на воздухе после на-
грева) для выравнивания распределения по ее сечению пер-
лита карбидов и ликвидации вокруг зерен цементитной сет-
ки. При отжиге деформированной проволоки зернистую
форму перлита получают при выдержках и температурах,
Меньших критических, т. е. при рекристаллизационном от-
жиге.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗАДАННОГО КАЧЕСТВА ПОВЕРХ-
НОСТИ ПОСЛЕ ОТЖИГА. Большинство черных и цвет-
ных металлов, а также сплавов при нагреве сильно окис-
ляется из-за печных газов, образуя окалину. Кроме того,
некоторые стали подвергаются обезуглероживанию. Очень
важно предотвратить окисление и обезуглероживание, так
15—853 ‘ 225
Рис. 85. Структуры термически обработанной стали, Х500:
а — мартенсит после закалки; б ~ зернистый перлит; в — зернистый пер-
лит+пластинчатый перлит; г — сорбит; д — сорбит-Ьферрит; е — сорбитч-
+бейнит
как они ведут к потерям металла и существенно ухудшают
свойства проволоки. Чтобы не допустить окисления и обе
зуглероживания, проводят так называемый светлый отжиг
Светлый отжиг. Простейший способ защиты стальной
проволоки от окисления и обезуглероживания
котлах вместе с чугунной стружкой. Этот способ
щее время применяют редко из-за его большой
кости. Стальную проволоку успешно отжигают
226
нагрев ее
8
в настоя
трудоем
в распла
вах солей, в вакууме или в среде, созданной сжиганием
органических веществ (керосина, масла).
Лучшим способом защиты стальной проволоки и прут-
ков от окисления и обезуглероживания при отжиге являет-
ся применение защитных атмосфер. Эти атмосферы по воз-
действию на металл могут быть восстановительными,
нейтральными, науглероживающими или обезуглерожива-
ющими. Их выбирают в зависимости от требований, предъ-
являемых к поверхности металла, а также от температуры и
длительности отжига, конструкции печей, стоимости защит-
ного газа и установок для его получения.
Темный (черный) отжиг (с окислением поверхности)
применяют в тех случаях, когда к отжигаемым проволоке и
пруткам не предъявляются требования по чистоте поверх-
ности и по отсутствию обезуглероживания. Отжиг в этом
случае проводят без тщательной герметичности, без защит-
ных газов и других средств.
Окислительный отжиг совершается при специально со-
зданном в атмосфере печи избытке кислорода. Поверхность
проволоки покрывается толстым слоем окалины, которая
препятствует обезуглероживанию находящегося под ней ме-
талла. Окислительному отжигу подвергают обычно катан-
ку; при этом в окалину превращается верхний слой, в ко-
тором могут быть дефекты прокатки: трещины, закаты, пле-
ны. Окислительный отжиг неэкономичен ввиду высоких
безвозвратных потерь металла в окалину.
3. Патентирование
Патентирование как термическая обработка пока практи-
чески незаменимо при производстве высокопрочной сталь-
ной проволоки. Оно заключается в нагреве проволоки вы-
ше верхней критической температуры Асз, при которой
сталь переходит в аустенит, выдержке при этой температу-
ре, погружении в среду с температурой 450—550 °C и охлаж-
дении на воздухе. Патентирование проводят на специаль-
ных агрегатах, включающих в основном нагревательную
печь, ванну с расплавом соли (или свинца) и размоточно-
намоточные устройства.
Ниже линий Лез и Лст из аустенита в зависимости от
Марки углеродистой стали начинается выделение феррита
или цементита, а несколько ниже линий Ai начинается и
при этой же температуре заканчивается превращение все-
го оставшегося аустенита в перлит.
Эти изменения в структуре происходят при низких ско-
15*
227
ростях охлаждения. В зависимости от скорости охлаждена
получают различные структуры. Это хорошо иллюстрирует-
ся С-образной диаграммой изотермического распада аусте-
нита (рис. 86). Превращение переохлажденного аустенита
в ту или иную структуру, протекающее при постоянной тем-
пературе t, называется изотермическим.
По вертикальной оси диаграмм изотермического превра-
щения откладывают температуры t переохлажденного аус-
t°C
800
723
700
600
ООО
400
300
240
200
Нн
Аустенит
a1a2i
Перлит, HRC20
Сорбит, HRC30
Троостит, HRC40
Верхний
игольчатый
троостит, HRC45
Нижний
игольчатый
троостит, HRC55
а
100
Мартенсит* остаточ-
ный аустенит
О'—-------_L------1-----J-----------------------
0,61 10 100 1000 1ОООО -гр
Рис. 86. С-образиая диаграмма с указанием структур стали и их
твердости
(HRC)
тенита, а по горизонтальной — время т. Изотермическое
превращение может протекать только в интервале от Д] до
AfH. Кривая 1 характеризует устойчивость переохлажденно-
го аустенита при различных температурах. Одновременно
она указывает момент начала изотермического превращения
аустенита.
Таким образом, пользуясь диаграммой, можно опреде-
лить для данной стали при заданной температуре время, в
течение которого будет происходить изотермическое пре-
вращение аустенита.
Например, для стали У8 при 600 °C устойчивость аусте-
нита будет характеризоваться отрезком аа^ (см. рис. 86),
228
а время изотермического превращения при этой же темпе-
ратуре— отрезком Я1Я2. По диаграмме можно также опре-
делить устойчивость аустенита и время его изотермическо-
го превращения и при других температурах. Как видно из
рис. 86, диаграмма изотермического превращения аустени-
та имеет следующие области микроструктур; выше темпе-
ратуры Ai — аустенит; ниже температуры Ми — мартенсит
и остаточный аустенит; между температурами Ai и Мн —
переохлажденный аустенит (левее кривой /) и перлит,,
сорбит, обычный троостит и игольчатый троостит (правее-
линии 11); эти структуры расположены в определенном ин-
тервале температур.
В результате патентирования получают микрострукту-
ру сорбит, состоящую из смеси феррита и цементита. Це-
ментит в такой структуре характеризуется чрезвычайной
измельченностью и равномерным расположением тончай-
ших цементитных пластинок в ферритной массе. Сама же-
ферритная масса состоит из сравнительно крупных участ-
ков. Все это обеспечивает патентированной проволоке вы-
сокую пластичность и хорошие прочностные свойства. Сор-
битная структура некоторых сталей приведена на рис. 85-
Наличие небольших количеств избыточного феррита в вида
сетки в сталях с невысоким содержанием углерода не ока-
зывает существенного влияния на свойства проволоки.
Принято оценивать процесс патентирования временем
завершения внутреннего превращения металла (распада
аустенитной составляющей) в ванне с расплавленной сре-
дой. Это время обычно определяет скорость прохождения
проволоки через патентировочный агрегат, а следователь-
но, и производительность.
Рассмотрим влияние основных факторов на процесс па-
тентирования.
Влияние химического состава. Увеличение содержания
углерода до 0,9 % уменьшает скорость внутреннего превра-
щения металла в ванне с расплавом. При содержании уг-
лерода более 0,9 % скорость превращения возрастает.
Легирующие добавки, кроме кобальта, в углеродистой
стали для патентирования нежелательны, так как при этом
требуется увеличение выдержки проволоки в ванне с рас-
плавом. Особенно сильно задерживают внутреннее превра-
щение (распад аустенита) легирующие добавки: хром, ни-
кель, марганец, кремний и медь. Чтобы не допустить-
завышенного содержания этих элементов в стали для па-
тентирования, в технических условиях оговорены эти тре-
бования.
22®
Влияние температуры и выдержки при нагреве. Тем-
пературу нагрева проволоки при патентировании следует
выбирать в зависимости от марки стали и диаметра заго-
товки. Стали с относительно низким содержанием углеро-
да следует нагревать при более высокой температуре, чем
стали с повышенным содержанием углерода, так как кри-
тические точки внутреннего превращения у низкоуглероди-
стых сталей имеют более высокие значения. Практикой
установлено, что нагрев при повышенных температурах па-
тентирования ведет к росту зерен металла, повышению
его пластичности и улучшению свойств по испытанию на
перегиб и скручивание. Однако при таком нагреве печь бы-
стрее выходит из строя, увеличиваются время превраще-
ния металла в ванне с расплавом и толщина образующей-
ся окалины.
Рекомендуется температуру нагрева проволоки при па-
тентировании определять по формуле
t = 900 — 50 (С — 0,2)4- 10 (d — 1), (59)
где С — содержание углерода, %; d — диаметр проволо-
ки, мм.
В нагревательной печи проволока должна быть прогре-
та до заданной температуры по всему сечению и выдержа-
на при этой температуре определенное время.
Как показал опыт, качество проволоки, полученной при
патентировании с применением электроконтактного нагре-
ва, выше, чем при обычном нагреве в муфеле.
Влияние температуры и циркуляции расплава. Темпе-
ратуру расплава соли или свинца при патентировании вы-
бирают в зависимости от химического состава металла по
специально построенным для каждой стали С-образным
Диаграммам и данным практики. По С-образным диаграм-
мам можно определять время, за которое происходят внут-
ренние превращения в стали при разных температурах в
ванне с расплавом. Оптимальный интервал температур
охлаждающей среды для патентирования углеродистых
Сталей составляет 450—550 °C.
Циркуляция расплава в ванне для патентирования,осу-
ществляемая механическим и пневматическим перемеши-
ванием, а также другими способами, ускоряет охлаждение
проходящей через ванну проволоки и повышает однород-
ность ее структуры и свойства металла.
Продолжительность выдержки проволоки в расплаве
должна быть не менее времени, необходимого для распада
аустенита. Если это не.будет соблюдено, то распад пере-
230
охлажденного до температуры ванны аустенита произой-
дет на воздухе с образованием непластичных структур.
Время распада аустенита при различных температурах
также определяют по С-образным кривым. Его находят
путем опробования различных вариантов обработки и по-
следующего изучения получаемых структур. Чрезмерно
длительные выдержки проволоки в ванне нежелательны.
Охлаждающие среды. В качестве охлаждающих сред
при патентировании используют расплавы солей (NaNOs,
NaNOs), а для ответственной проволоки — расплав свинца.
Влияние диаметра проволоки. С увеличением диаметра
проволоки скорость охлаждения ее в ванне с расплавом
уменьшается и процесс внутреннего превращения стали
происходит при изменяющейся температуре. Это обстоя-
тельство приводит к неоднородности структуры и пониже-
нию механических свойств проволоки. Для достижения
однородной структуры толстой проволоки температуру на-
грева ее принимают более высокой, чем для тонкой про-
волоки, а температуру расплава более низкой.
В табл. 22 приведены режимы патентирования стальной
проволоки.
Таблица 22. Рекомендуемые температуры нагрева (знаменатель)
проволоки диаметром от 1,0 до 6,0 мм и охлаждающей среды (солей)
(числитель) при патентировании (И. А. Юхвец)
Содержание углерода в стали, % Температура нагрева проволоки и ванны, ®С, при диаметрах проволоки, мм
1.0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
0,30 895/495 905/480 915/465 925/450 935/435 945/430
0,40 890/500 900/485 910/470 920/455 930/440 940/425
0,50 885/505 895/490 905/475 915/460 925/445 935/430
0,60 880/510 890/495 900/480 910/465 905/470 920/450 930/435 925/440
0,70 875/515 885/500 895/485 915/455
0,80 870/520 880/505 890/495 885/500 900/489 910/465 920/450
0,90 865/530 875/515 895/485 905/470 915/455
1,00 860/535 870/520 880/505 890/490 900/475 910/460
Предложено проводить патентирование при более низ-
ких температурах распада переохлажденного аустенита, в
котором обеспечивается (см. рис. 86) получение структуры
верхнего и нижнего игольчатого троостита (верхнего и
нижнего бейнита). Благодаря большей прочности патенти-
рованной заготовки в этом интервале удается получать бо-
лее высокую прочность проволоки после волочения.
23!
Превращение в бейнитном интервале требует более
длительных выдержек, чем при обычном патентировании.
Эта трудность устраняется введением в сталь добавок ко-
бальта, ускоряющих распад аустенита. Производство про-
волоки с использованием интервала бейнитных превраще-
ний требует доработки технологических процессов, а также
специального оборудования. |
4. Нормализация 1
Нормализация отличается от патентирования тем, что про-
волока после нагрева выше критической точки Асз охлаж-
дается не в специальной среде (в расплаве соли или свин-
ца) , а непосредственно на воздухе.
Структура нормализованной стали менее однородна, чем
патентированной, а свойства металла несколько ниже. Нор-
мализацию применяют в тех случаях, когда изготовляют
проволоку, предназначенную для переработки на более
тонкие размеры (т. е. передельную). Применять нормали-
зацию для проволоки готового размера не рекомендуется
вследствие сильного окисления ее поверхности в этих ус-
ловиях. Нормализацию проволоки из высокоуглеродистой
или легированной стали проводят перед отжигом с целью
устранения сетки цементита. Поверхность проволоки при
нормализации окисляется на большую глубину, чем при
патентировании. При этом некоторые дефекты удаляются в
окалину.
5. Закалка и отпуск
При изготовлении проволоки для клапанных пружин, вы-
сокопрочной арматуры, для кардной ленты и других целей
заключительной операцией является закалка с отпуском.
При этом обеспечивается высокая прочность и твердость,
высокая упругость, а также прямизна проволоки.
Закалка стальной проволоки заключается в нагреве ее
выше критической точки Ас\ или Ас$ и последующем бы-
стром охлаждении. На результаты закалки влияют ско-
рость и температура нагрева, время выдержки и скорость
охлаждения. При этом решающим фактором является ско-
рость охлаждения, с которой связано получение опреде-
ленной структуры и заданных механических свойств. Од-
ной из основных структур, получаемых в результате
закалки, является мартенсит, имеющий характерное иголь-
чатое строение (рис. 85,в).
232
Вследствие того, что в решетке мартенсита атомы уг-
лерода как бы заклинены между атомами железа, они соз-
дают большие внутренние напряжения. Мартенсит имеет
высокую твердость, он очень хрупкий.
В качестве охлаждающей среды при закалке использу-
ют растительные и минеральные масла, воду, водные эмуль-
сии, растворы солей и другие среды с высокой охлаждаю-
щей способностью. При закалке проволоки используют
машинное и хлопковое масло и иногда подогретую воду.
Отпуск проволоки проводят обычно сразу же после за-
калки. При его проведении у металла изменяется струк-
тура, уменьшаются внутренние напряжения, повышается
вязкость и несколько снижаются прочность и твердость.
Температура отпуска имеет широкий диапазон и зависит
от назначения проволоки.
На практике применяют три вида отпуска. Низкий
отпуск при 150—300°C. Цель его — уменьшить внутрен-
ние напряжения, не снижая или очень мало снижая при
этом твердость. В результате низкого отпуска получают
структуру отпущенного мартенсита. Средний отпуск
осуществляют при 300—450 °C и применяют для изделий,
от которых требуется достаточно высокая твердость и вы-
сокий предел упругости при определенной пластичности.
Высокий отпуск проводят при 500—680°C. После та-
кого отпуска сталь имеет структуру сорбита (мелкодис-
персная смесь феррита и цементита).
Например, низкому отпуску после закалки на готовом
размере подвергают гребнечесальную проволоку. Кардную
проволоку после закалки подвергают отпуску в диапазоне
температур, соответствующих среднему отпуску, а ремиз-
ную — в диапазоне температур высокого отпуска. Отпуску
подвергают также проволоку, протянутую с высокими сум-
марными деформациями.
Рекомендуют проводить закалку и кратковременный от-
пуск проволоки (заготовки) перед волочением. При произ-
водстве пружинной проволоки со специальными свойства-
ми это необходимо.
При изучении влияния продолжительности отпуска при
разных температурах на свойства наклепанной проволоки
было установлено, что отпуск при 300—550 °C в течение
15—30 с обеспечивает высокие относительное удлинение,
предел усталости, предел текучести и упругости, а также
Удовлетворительные показатели по релаксационной стой-
кости и ползучести.
233
6. Термическая обработка легированной стали
Легирующие элементы вводят в сталь в различных коли-
чествах и в различных сочетаниях при разном содержании
углерода, поэтому число марок легированной стали очень
велико.
Все элементы, применяемые для легирования стали, по
влиянию на критические точки железа делят на две груп-
пы в зависимости от того, расширяют они или сужают (за-
мыкают) область у-железа (аустенита) на диаграмме со-
стояний системы железо — элемент. Никель, медь, марга-
нец, кобальт и азот расширяют область у-железа, под
влиянием этих элементов точка Л4 повышается, a Аз — по-
нижается. При содержании некоторых элементов из этой
группы выше определенной концентрации (рис. 87, а,
I ООО
л»
к 300
о
1800
^1500
^1200
Рис. 87. Влияние легирующих элементов иа область твер-
дого раствора у-железа:
а — расширение; б — сужение
сравните рис. 85) точка Л3 понижается до комнатной тем-
пературы и сплав находится в виде твердого раствора у-же-
леза от температуры плавления до О °C, т. е. становится
аустенитным.
Хром, алюминий, кремний, вольфрам, молибден, вана-
дий, титан, бериллий и некоторые другие элементы отно-
сятся к группе элементов, замыкающих область у-железа.
При введении в железо таких элементов точка Д4 понижа-
ется, а А3 повышается. При содержании элемента выше
концентрации а (рис. 87,6) замыкают область у-железа.
Такие сплавы при О °C до расплавления имеют а-железо,
т. е. становятся ферритными.
Легирующие элементы оказывают влияние не только
234
F
\ на температуру превращений железа, но и на скорость
' диффузионных процессов, совершающихся в стали при на-
греве и охлаждении, т. е. изменяются С-образные диаграм-
мы (рис. 86), поэтому режимы термической обработки ле-
гированной стали совершенно иные, чем простой углероди-
стой стали.
Несмотря на большое разнообразие классификации ле-
гированной стали при назначении термической обработки,
удобнее всего легированные стали классифицировать по
микроструктуре, полученной нормализацией в стандартных
условиях (образцы диаметром 25 мм, нагрев 30 мин при
900°C, охлаждение на спокойном воздухе).
Стали делят на 5 классов: 1) перлитный; 2) мартен-
ситный; 3) аустенитный; 4) ферритный; 5) карбидный. Та-
кая классификация стали по структуре несколько услов-
на, но она очень удобна при назначении режима термиче-
ской обработки и волочения и поэтому широко применя-
ется.
1. Сталь перлитного класса имеет сравнительно невы-
сокое содержание легирующих элементов (в сумме до 5—
7%) при содержании углерода 0,1—1,5%. Такая сталь
после нормализации в стандартных условиях получает
структуру твердого раствора, полностью распавшегося на
ферритно-карбидную смесь (в доэвтектоидной стали —
феррит-фперлит, в эвтектоидной — перлит, в заэвтектоид-
ной — перлит-фкарбиды). Такие стали подвергаются всем
описанным ранее видам термической обработки: отжигу,
нормализации, патентированию, закалке и отпуску. Изде-
лия из легированной стали нагревают всегда более мед-
ленно и равномерно, чем изделия из простой углеродистой
стали. Скорость охлаждения легированной стали при раз-
личных видах термической обработки зависит от химичес-
кого состава стали и для получения определенных механи-
ческих свойств часто берется совершенно иная, чем для
простой углеродистой стали.
При отпуске углеродистой стали скорость охлаждения
не имеет значения, а легированной стали может значи-
тельно повлиять на ее механические свойства, особенно на
ударную вязкость. При этом отпуск легированной стали ча-
сто проводится при гораздо более высоких температурах,
чем отпуск углеродистой стали, так как многие легирую-
щие элементы сдвигают процессы разупрочнения при на-
греве закаленной стали в область более высоких темпера-
тур, т. е. повышают устойчивость стали против отпуска
(рис. 88).
235
К этому классу относится сталь ШХ15. Режим отжига
на зернистый перлит: нагрев до 800±10°С, 9 ч, выдержка
4 ч; охлаждение до 720±10°С, 4 ч, выдержка 3 ч; охлаж-
дение до 650 (—10°C), 1ч.
2. В стали мартенситного класса содержание углерода
находится в пределах от 0,2—0,7 % при содержании леги-
рующих элементов (в сумме)
до 10—15%. Критическая ско-
рость закалки у такой стали
настолько низкая, что образ-
цы диаметром 25 мм при нор-
мализации в стандартных ус-
ловиях закаливаются на мар-
тенсит.
Сталь мартенситного клас-
са имеет сравнительно неболь-
шие. 88. Изменение твердости при
отпуске закаленной стали:
1 — конструкционная углеродистая;
2 — штамповая; S — быстрорежущая
шое распространение в про-
мышленности и применяется
как высоколегированная кон-
струкционная и как сталь с
особыми физико-химическими
свойствами. К мартенситному классу относятся, например,
стали 2X13, 3X13, 4X13.
Для понижения твердости и улучшения обрабатывае-
мости мартенситную хромистую нержавеющую сталь от-
жигают при 740—760 °C в течение 9 ч с очень медленным
охлаждением (30—40 град/ч).
Мартенситную нержавеющую сталь закаливают от
950—1000 °C в масле. Отпуск при 200—600 °C в зависимо-
сти от содержания углерода и назначения изделий.
3. Сталь аустенитного класса характеризуется высоким
содержанием легирующих элементов, расширяющих об-
ласть у-железа на диаграмме железо — элемент (рис.
€7,а). При нормализации этой стали переход у-железа в
сс-железо совершается при температуре ниже нуля, поэто-
му при комнатной температуре такая сталь находится в
состоянии аустенита. Общее содержание легирующих эле-
ментов в аустенитной стали находится в пределах 12—40 %
при 0,1—1,0 % углерода. Термообработка таких сталей,
преследующая цель получения однородной аустенитной
структуры, заключается в быстром нагреве в солях до
950—1000°C и замочке в воде.
4. Сталь ферритного класса имеет низкое содержание
углерода (не выше 0,4 %) при высоком содержании леги-
рующих элементов, замыкающих область у-железа на диа-
236
грамме железо — элемент (рис. 87,6). Критические точки
и, следовательно, аллотропические превращения у этой ста-
ли отсутствуют, и она при любой температуре находится
в состоянии a-железа (феррита).
К ферритным сталям относятся, например, некоторые
кислотоупорные, окалиноустойчивые, трансформаторные.
Термическая обработка стали Х13ЮЧ: рекристаллиза-
ционный отжиг при температуре 720°C, выдержка 30 мин,
охлаждение в воде.
5. К карбидному классу относится сталь с высоким со-
держанием углерода (0,7—2,0%) и карбидообразующих
элементов (10—25%). Структура стали карбидного клас-
са после горячей деформации состоит из ферритно-карбид-
ной смеси (сорбитовидного перлита) и очень большого ко-
личества (до 25—30 %) избыточных карбидов. Сталь
карбидного класса применяют главным образом как инст-
рументальную. Наиболее типичная сталь этого класса —
быстрорежущая Р-18.
Режим термической обработки стали Р-18 в камерной
печи: нагрев до 830±10°С, 10 ч, выдержка 2 ч; нагрев до
860±5°С, 2 ч, выдержка 4 ч; охлаждение до 740 °C, 5 ч,
выдержка 5 ч, охлаждение 1 ч.
7. Оборудование для термической обработки стали
Термическую обработку проволоки осуществляют на спе-
циальных агрегатах (нагревательные печи, устройства для
подачи и извлечения металла из печи, приспособления для
удаления солей и масла, устройства для подачи топлива,
газа и воздуха при пламенных печах, установки для про-
изводства защитного газа, контрольно-измерительная и ре-
гулирующая аппаратура и др.).
По способу обработки термические агрегаты можно раз-
делить на непрерывные, конвейерные и садочные. В непре-
рывных агрегатах необходимые операции совершаются при
движении проволоки нитью. В конвейерных агрегатах про-
волока обрабатывается мотками, которые накладывают на
движущийся роликовый или ленточный под. В садочных же
печах мотки обрабатывают скомплектованными в партии
(садки) массой от нескольких сотен килограммов до не-
скольких тонн.
Для изготовления агрегатов термической обработки
проволоки применяют огнеупорные и теплоизоляционные
материалы, обеспечивающие длительную стойкость печи
при высоких температурах. Наилучшими способами обо-
грева являются газовый и электрический, так как это соз-
837
дает предпосылки для автоматизации работы нагреватель-
ных печей, повышает качество термической обработки и
улучшает условия труда. В проволочном производстве ис-
пользуют нагрев проволоки пропусканием через нее элек-
трического тока, применяют индукционный нагрев и нагрев
в электролитах. Равномерные свойства металла по всему
мотку получают при нагреве в расплавленных солях.
ПЕЧИ ДЛЯ ОТЖИГА И ОТПУСКА ПРОВОЛОКИ В
МОТКАХ. Шахтные печи. Электрические печи этого типа
(рис. 89) бывают с нагревом изнутри и снаружи, либо
Рис. 89. Шахтная электрическая отжигательная печь:
1 — отжигаемая проволока; 2 — котел; 3 — крышка; 4 —
подвесная тяга; 5 — уплотнительная прокладка; d —же-
лоб для воды; 7 — термопара; 8 — огнеупорная кладка;
9 — нагревательные спирали; 10— вентиль для подачи
воды; 11— клапан для выхода газов
только по периферии. Печь первого типа обеспечивает бо-
лее быстрый и равномерный нагрев садки.
Мотки проволоки, предназначенной для отжига в шахт-
ной печи, помещают в котел, стенки которого, изготовлен
238
ные из жаростойкого металла, служат изолирующей обо-
лочкой. Котел прикрепляют к крышке, имеющей сверху
отверстия для термопары и клапан для выхода газов из
котла при нагреве. Между крышкой и котлом помещена
резиновая уплотнительная прокладка охлаждаемой водой,
циркулирующей в желобе. Уплотнение может быть выпол-
нено и другим способом.
Стенки шахтной камеры, расположенной ниже уровня
пола, футеруют шамотным кирпичом и снабжают слоем
теплоизоляции. Нагревательные элементы из сплавов вы-
сокого омического сопротивления (нихрома) укрепляют на
стенках шахты и на сердечнике центрального нагревателя,
если он имеется. В качестве нагревателей могут быть ис-
пользованы также трубы, излучающие тепло от проходя-
щих через них газов.
Садку проволоки, помещенную в котел, подъемным кра-
ном переносят в шахтную камеру. В ней ее нагревают и
выдерживают по установленным режимам. Для охлажде-
ния металла котел переносят в охлаждающий колодец, а
в освободившуюся шахтную камеру помещают другой ко-
тел, с проволокой. Масса отжигаемой садки в таких печах
достигает 2—5 т.
На некоторых заводах отжигают проволоку в чугунных
или стальных котлах, помещаемых в печь, отапливаемую
твердым топливом, мазутом или газом.
Колпаковые печи. Колпаковая печь изображена на рис.
90. Проволоку, предназначенную для отжига в мотках (или
на катушках), укладывают на поддоны, закрывают защит-
ным муфелем из жаростойкого металла и накрывают на-
гревательным колпаком. На стенках колпака, футерован-
ного огнеупорным и теплоизолирующим легковесным ма-
териалом, размещены нагревательные элементы в виде
излучающих трубок или электрических спиралей.
После нагрева и выдержки металла колпак переносят
на другой поддон, а отожженную садку охлаждают под
муфелем. Иногда для ускорения охлаждения муфель на-
крывают охладительным колпаком, имеющим вентилятор.
В период нагрева вводят под муфель защитный газ, ко-
торый циркулирует в нем под действием вентилятора, омы-
вая отжигаемую проволоку. Интенсивная циркуляция
горячего газа способствует более равномерному нагреву
металла.
Колпаковые печи позволяют отжигать одновременно не-
сколько штабелей мотков и без ущерба для качества об-
рабатывать проволоку садками до 5—Ют.
239
Роликовые печи. Кроме садочных печей периодического
действия (шахтных и колпаковых), в последние годы для
отжига используются проходные роликовые печи непре-
рывного действия.
Печи непрерывного действия по сравнению с садочны-
ми характеризуются следующими преимуществами: по-
стоянство свойств и качества поверхности отожженного
Рис. 90. Колпаковая электрическая отжигательная печь:
1 — отжигаемая проволока; 2 — поддон; 3 — муфель; 4—нагреватель-
ный колпак; 5— плоские- нагревательные спирали; 6—огнеупорная
кладка; 7 — вентилятор; 8 — направляющие
металла, экономия топлива, меньшие затраты труда и вре- I
мени на обработку одного бунта или мотка. В печах не-
прерывного действия одновременная загрузка их металлом
намного меньше, чем в колпаковых, поэтому он нагрева-]
ется быстрее и равномернее, а наличие нескольких камер!
(зон) позволяет работать при разных газовом и темпера-1
турно-скоростном режимах. Из печей непрерывного дейст-
вия наибольшее распространение получили проходные с
роликовым подом.
Большой эффект достигается при нагреве металла в
защитной атмосфере. На новых метизных отечественных
предприятиях для отжига бунтовой стали используют про-
ходные печи с роликовым подом конструкции института
«Стальпроект».
Проходные печи с роликовым подом успешно применя-
ют для отжига прутковой стали. В последние годы для не-
240
прерывной термической обработки прутков используют
индукционный нагрев.
Камерные печи с выдвижной подиной применяют для
окислительного отжига катанки. Нагрев металла в этих
печах осуществляют путем сжигания каменного угля, ма-
зута или газа.
Подину в виде тележки, футерованной огнеупорными
материалами, на которую загружают катанку, задвигают
в камеру печи. После заделки всех неплотностей из топок
в камеры подают разогретые, содержащие избыток кисло-
рода, газы. Масса садки в камерных печах с выдвижным
подом достигает 10—15 т.
Печи-ванны для термической обработки проволоки в
расплавах солей просты по конструкции и удобны в экс-
плуатации. Ванны для нагрева до 600—700 °C изготовляют
из металла и обогревают их электрическим током снаружи.
Широко используют также внутренний обогрев ванн —
нагревателями в виде труб, в которых размещена проволо-
ка или лента из сплавов сопротивления. Нагреватели по-
мещают внутрь ванны (сбоку или на дно) таким образом,
что они не мешают погружению в расплав обрабатывае-
мых садок. При использовании внутренних нагревателей
ванна может быть изготовлена из огнеупорных материалов.
В большинстве случаев при отжиге проволоки в интер-
вале 700—1200 °C нагрев солей производят, используя
электрическое сопротивление расплава при пропускании
через него переменного тока. При такой системе нагрева
печь или ванна выкладывается из высококачественных ог-
неупорных материалов. Через боковые стенки ванны вво-
дят внутрь охлаждаемые водой стальные электроды, меж-
ду которыми замыкается подводимый в расплав электри-
ческий ток.
АГРЕГАТЫ ДЛЯ ПАТЕНТИРОВАНИЯ, НОРМАЛИ-
ЗАЦИИ, ЗАКАЛКИ И ОТПУСКА НЕПРЕРЫВНОЙ
НИТЬЮ. Общий вид агрегата для патентирования прово-
локи показан на рис. 91. Проволока с размоточного уст-
ройства непрерывной нитью проходит через нагреватель-
ную печь, ванну с охлаждающей средой, промывочную
ванну (в случае применения соли) и принимается намоточ-
ным аппаратом.
В некоторых случаях процесс патентирования совме-
щают с операциями подготовки поверхности проволоки к
волочению. При этом дополнительное оборудование разме-
щают между промывочной ванной и намоточным аппара-
том. Патентирование в мотках вследствие неравномерно-
16—853 241
3
S-
к
о
к
сти получаемых свойств проволоки в
настоящее время не применяют.
Распространен нагрев проволоки и
охлаждение ее в патентировочной ван-
не витками (метод Лупро).
Нагревательная печь явля-
ется наиболее важной и сложной ча-
стью агрегата для патентирования.
Число одновременно обрабатываемых
в печи проволок (от 12 до 48) опреде-
ляется условиями заправки агрегата
и объемом производства. Нагревают
патентировочные печи газом, мазутом
или электричеством и очень редко —
твердым топливом. Проволоку нагре-
вают в муфелях, разделяющих печное
пространство на верхнюю и нижнюю.
Горячие газы от сжигания топлива,
двигаясь над муфелем и под ним, обе-
спечивают его равномерный прогрев.
Печь по длине разделяется на 2—4 зо-
ны. Такое деление необходимо, так как
по длине печи затрачивается различ-
ное количество тепла. На входной ча-
сти, где проволока еще холодная, теп-
ла нужно больше, чем на участках,
на которых она имеет высокую темпе-
ратуру. Установление и поддержание
в каждой зоне самостоятельных режи-
мов нагрева позволяют наиболее пра-
вильно и экономично обрабатывать
металл.
Муфели нагревательных печей мо-
гут быть изготовлены из огнеупорных
материалов или из металлических жа-
ростойких трубок. В последнем случае
можно применять при нагреве защит-
ные атмосферы.
В некоторых случаях при патенти-
ровании проводят безмуфельный на-
грев. При этом проволоку нагревают
либо пропускаемым через нее электри-
ческим током, либо расплавленной
средой, либо в газовом пламени. В по-
следнее время начали успешно приме-
нять безмуфельные двухзонные патентировочные печи, в ко-
торых со стороны входа топливо (газ) горит нормально, и
на выходе — с недостатком воздуха, что обеспечивает поч-
ти безокислительный нагрев металла.
Ванны для охлаждения нагретой проволоки до
450—550 °C изготовляют сварными из стали или литыми из
чугуна. Объем расплава свинца или соли выбирают таким,
чтобы изменение температуры нагрева, скорости прохож-
дения проволоки через агрегат, а также числа проволоки и
их диаметра не оказывало существенного влияния на за-
данную температуру расплавленной среды. Длина ванн
должна обеспечить полное внутреннее превращение струк-
туры металла и обычно составляет 4—6 м; на современных
агрегатах устанавливают ванны длиной до 9 м.
Количество тепла, вносимого в ванну нагретой прово-
локой, зависит от производительности агрегата. При не-
большой производительности ванну необходимо нагреть
дополнительно, а при необходимости обеспечения более
высокой производительности их снабжают специальными
устройствами для охлаждения. Для защиты от испарения,
окисления и для уменьшения тепловых потерь поверхность
расплава ванны засыпают мелким древесным углем и по-
рошком извести (при свинце) или закрывают специальны-
ми крышками (при солях).
Намоточные аппараты патентировочных агрега-
тов — конструкции, включающие горизонтальные или вер-
тикальные барабаны с групповым или индивидуальным
приводом. При вращении барабанов проволока наматы-
вается на них и проходит непрерывной нитью через патен-
тировочный агрегат. Более совершенные намоточные ап-
параты имеют невращающиеся барабаны с изогнутыми
спицами. Такими аппаратами обеспечивается непрерывный
съем мотков патентированной проволоки. Однако чаще
всего применяют аппараты с подачей на шпули или фигур-
ки. В этом случае вместе с патентированием осуществля-
ются одновременно и операции подготовки поверхности ме-
талла к волочению. В случаях подачи проволоки на шпули
и фигурки облегчается транспортировка и повышается про-
изводительность при патентировании и волочении.
Проволоку разматывают с фигурок или со шпуль, а в
некоторых случаях с неподвижных или вращающихся фи-
гурок конструкций, аналогичных рассмотренным в гл. VI.
На Белорецком металлургическом комбинате опробован
24-ниточный агрегат для патентирования в «кипящем слое»,
представляющем собой слой нагретых мелких частиц ко-
242
16*
243
рунда, которые являются теплоносителем. Частицы корун-
да. в которых сжигают газ (с недостатком воздуха, что
резко уменьшает окалину), подбрасывают вверх под дав-
лением воздуха или газа и отдают свое тепло проволоке и
прилегающим участкам. Твердые частицы корунда, отдав
свое тепло и достигнув определенной высоты (это зависит
от давления воздуха), снова входят в зону нагрева, разо-
греваются и подбрасываются опять вверх. Поэтому их слой
называют кипящим, или псевдоожиженным. Ванна охлаж-
дения также в качестве теплоотборника имеет частицы
корунда, но там задачей является отбор тепла у прово-
локи.
Агрегат для патентирования в кипящем слое (рис. 92)
состоит из камеры нагрева длиной 6 м и камеры охлажде
Рнс. 92. Агрегат для патентирования в кипящем слое:
1 — сопла для сжигания газа; 2 — перегородка; 3—ох-
лаждающие змеевики; 4 — кладка; 5 — зона изотермиче-
ской обработки; 6 — распределительная решетка; 7 —
электронагреватели; 8 — зона нагрева в кипящем слое
ния длиной 4 м, разделенных перегородкой. Этот агрегат
короче существующих патентировочных агрегатов почти в
2 раза. В камере нагрева температура 950 °C, в камере ох-
лаждения 100—600 °C. Во избежание провисания проволо-
ки через каждые 2 м длины в камерах смонтированы под-
держивающие перегородки. Предусмотрена автоматизация
всех режимов работы печи.
На Одесском сталепроволочно-канатном заводе на
опытной установке проволоку подвергали скоростному
электронагреву и электроотпуску (или электронормализа-
ции), в результате которых она приобрела микроструктуру,
844
обеспечивающую весьма высокие значения механических
свойств после волочения.
На Белорецком металлургическом комбинате применя-
ют также установки с непосредственным электронагревом
проволоки при патентировании и одновременной обработ-
кой 18 и 24 нитей (рис. 93). Непрерывно проходящая про-
Рнс. 93. Схема установки для непрерывного патентирования и цинкования
проволоки:
1 — размоточное устройство; 2 — устройство для электроконтактного нагрева;
3 — ванна с расплавом свинца; 4 — промывочная ванна; 5 — травильная ван-
на; 6 — ванна для нанесения флюса; 7 — цниковальиая ванна; 8— намоточ-
ный аппарат
волока нагревается постоянным током от двигателей-гене-
раторов или переменным током низкого напряжения от
трансформаторов. Межконтактное расстояние при обработ-
ке проволоки диаметром 2,0—4,0 мм составляет 4 м, а диа-
метром 1,5—2,5 мм только 2 м (напряжение между кон-
тактами до 50 В). Температура нагрева проволоки регу-
лируется стабилизацией питающего напряжения или
изменением скорости прохождения проволоки через кон-
такты.
Патентирование электроконтактным нагревом обеспе-
чивает большую однородность механических свойств про-
волоки, чем обычное печное. По результатам испытаний на
циклическую прочность проволоки и живучесть канатов
непосредственный электронагрев показал преимущества
перед обычным. Применение высоких скоростей нагрева
проволоки (до 250°С/с и более) позволяет повысить ско-
рость движения проволоки при патентировании в полтора
раза.
Нормализацию проволоки осуществляют чаще
всего на патентировочных агрегатах. При этом проволоку
не погружают в расплав соли (свинца), а пропускают над
ванной. Иногда устанавливают специальные печи для нор-
мализации проволоки, которые конструктивно не отлича-
ются от нагревательных печей для патентирования.
215
ПЕЧИ ДЛЯ ЗАКАЛКИ И ОТПУСКА. Закалка и отпуск
проволоки совершаются при прохождении ее через непре-
рывный агрегат, последовательно включающий размоточ-
ное устройство, электрическую нагревательную печь, зака-
лочную ванну, протирочно-отмывочное (от масла) приспо-
собление, электрическую отпускную печь, приспособление
для консервации (смазки) и намоточное устройство.
Нагревательная печь имеет 8—20 шамотных
муфелей или трубок из жаростойкой стали, заключенных
в печное пространство. Печь обогревают электрическим
током, пропускаемым через нихромовые спирали или сили-
товые стержни, которые устанавливают в пространстве
сверху и снизу муфелей (или труб).
Нагретая проволока поступает в закалочную среду
(масло) через приспособления, предотвращающие попада-
ние масла и воздуха в печь. При высоких требованиях к
качеству поверхности в трубки печи со стороны входа про-
волоки подают защитный газ, чем исключается окис-
ление.
Отпускная печь по конструкции может быть та-
кой же, как и нагревательная, или печью-ванной. В этом
случае проволока будет поступать непосредственно в рас-
плав свинца или соли. Кардную проволоку отпускают в
трубках, погруженных в жидкий свинец.
Конструкции намоточных и размоточных устройств за-
калочно-отпускных агрегатов по принципу аналогичны ус-
танавливаемым на патентировочных агрегатах.
Для нагрева и охлаждения проволоки из высоколеги-
рованных сталей и сплавов и отпуска деформированной
проволоки применяют также муфельные или безмуфельные
проходные печи, аналогичные печам патентирования и за-
калки.
Отжиг калиброванных прутков проводят в камерных
печах с выдвижным подом (рис. 94) —эти печи обслужи-
вают загрузочные машины, а также печах колпакового ти-
па с использованием защитной атмосферы. Отжиг прутков
с прокатного нагрева — в цепных конвейерных толкатель-
ных печах. В них можно проводить и нормализацию прут-
ков.
Наибольшее распространение получили печи с выдвиж-
ным подом и камерные печи, обслуживаемые загрузочной
машиной (см. рис. 94). На платформы этих печей (под)
прутки загружают пакетами П- и Ш-образной формы (рис.
95). В некоторых случаях практикуется многоэтажная за-
грузка. Масса садки достигает 20—35 т. 4
246 i
Рис. 94. Камерная печь с выдвижным подом:
/ — горелки; 2— верхние люки для охлаждения; 3—
нижние люкн для охлаждения; 4 — смотровое окно; 5—
колосники
Рис. 95. Загрузка прутков на платформы печей с вы-
движным подом:
/ — бугель; 2 —укладка прутков в бугель; 3—5—приме-
ры рационального размещения пакетов прутков на плат-
форме
Рис. 96. Печь с роликовым подом:
/ — входной и выходной рольганги; 2 — нагревательная секция с роликовым
подом; 3 —закалочное устройство; 4 — зона отпуска;
247
Для нагрева прутков под нормализацию, закалку и от-|
пуск может быть использована печь с роликовым подом.
При этом обеспечивается высокая однородность термичес-
кой обработки благодаря укладке прутков в один слой
(рис. 96).
Контрольные вопросы
1. Какие виды термической обработки применяют для проволоки?
2. В каких случаях и как проводят отжиг проволоки?
3. Как выбирают при отжиге температуру, время выдержки, скорость
нагрева и длительность охлаждения? 4
4. Каково влияние предшествующего отжигу наклепа? Я
5. Как и где проводят рекристаллизационный отжиг проволоки, а тЯ
же отжиг на зернистый перлит? Я
6. Как защищают поверхность проволоки от окисления? Я
7. В чем заключается патентирование проволоки? Я
8. Какие особенности имеет структура сорбита? Я
9. Какие факторы влияют на патентирование? 1
10. Как проводят нормализацию проволоки?
11. Как устроены шахтные и колпаковые печи для отжига проволоки?
12. Как устроены патентировочные и закалочно-отпускные агрегаты?
13. Как устроены нагревательные печи патентировочных и закалочно-
отпускных агрегатов?
14. Как устроены размоточные и намоточные устройства для термичес-
кой обработки проволоки?
15. В каких печах проводят термическую обработку калиброванного ме-
талла, и как они устроены?
Глава ПОКРЫТИЯ СТАЛЬНОЙ ПРОВОЛОКИ Я
XI Я
1. Основные сведения о металлопокрытиях Я
Все металлические покрытия по их полярности относитель-1
но защищаемого металла подразделяют на анодные и ка-
тодные.
Анодными покрытиями по отношению к углеродистой
стали будут алюминий, цинк, кадмий, хром. Анодные по-
крытия защищают сталь от коррозионной среды не только
механически, как сплошная пленка, но и электрохимически,
создавая защитный потенциал. Поэтому даже при наличии
пор основной металл не подвержен коррозии, пока не будет
разрушено покрытие.
Покрытия стали никелем, оловом, свинцом, латунью,
медью являются катодными. Катодные покрытия защища- I
ют основной металл за счет изоляции его сплошной плен-
248 J
кой защитного покрытия. При наличии в катодном покрьь
тии пор и других дефектов оно работает в коррозионной
среде как довольно активный катод, ускоряя разрушение
основного металла.
В некоторых случаях металлопокрытия, наносимые на
поверхность стальной проволоки, выполняют только роль
подсмазочного слоя, который улучшает условия волочения.
Такими покрытиями могут быть цинковое, латунное, медное.
Известны различные способы нанесения металлических
покрытий на сталь: горячий, диффузионный, металлизация,
плакирование, электролитический и гальванический.
Для нанесения металлов на проволоку в основном при-
меняют горячий, электролитический и гальванический (кон-
тактный) способы.
Покрытие горячим способом производят погружением
проволоки в расплав наносимого металла. Этот способ на-
шел широкое применение для покрытия стали легкоплав-
кими металлами — цинком, оловом, свинцом, алюминием и
сплавами. Электролитическое покрытие осуществляют
электрическим током путем погружения в раствор со спе-
циальными химическими реактивами (электролитами) про-
волоки и пластин наносимого металла. Электролитическим
способом наносят оловянное, цинковое, медное, кадмиевое,
никелевое, хромовое покрытия и покрытия другими метал-
лами и сплавами. Это самый универсальный способ нане-
сения металлических покрытий на сталь. При контактном
способе покрытия выделение металла осуществляется за
счет работы коррозионной гальванической пары — обмен-
ной реакции между основным металлом и металлом по-
крытия, находящимся в растворе. Однако покрытия, полу-
чаемые контактным осаждением, имеют неравномерную
толщину, пористы, плохо сцеплены с основным металлом,
обладают низкими защитными свойствами. Такой способ
Широко используется для меднения проволоки, для улучше-
ния технологичности процесса волочения, например пру-
жинной проволоки.
Нанесение покрытий на проволоку диффузионным спо-
собом и металлизацией пока не применяется, а нанесение
покрытий в вакууме конденсацией паров металла еще не
нашло широкого промышленного использования, хотя спо-
соб весьма перспективен.
Плакирование используют в основном при производст-
ве биметаллической проволоки.
Возможны следующие технологические схемы произ-
водства проволоки с металлопокрытиями: 1) нанесение
' 249
металлопокрытия на проволоку готового размера; 2) во-
лочение термически обработанной проволоки с нанесенным
на нее металлопокрытием; 3) покрытие металлом проволо-
ки после протяжки и последующее волочение до готового
размера. Целесообразность использования той или иной
схемы определяется размером проволоки, требованиями к
ее механическим свойствам и к качеству металлопокрытия.
Например, при изготовлении канатной оцинкованной и ла-
тунированной проволоки для .металлокорда наиболее ши-
рокое распространение нашла вторая схема, а для
луженой (бандажной, кабельной, релизной) проволоки
(покрытой оловом) применяется первая схема, третья
схема применяется при получении высокопрочной про-
волоки.
Процессы металлопокрытий включают обычно следую-
щие операции, выполняемые на поточных агрегатах: раз-
матывание, обезжиривание, декапирование (травление в
кислотах), промывку, флюсование, сушку (две эти опера-
ции проводят перед горячим нанесением металлопокры-
тий), нанесение покрытия горячим или электролитическим
способами, нанесение подсмазочного слоя, сушка (прц
необходимости), намотка. Л
2. Подготовка поверхности перед металлопокрытием •
Для получения равномерного покрытия необходима тща-
тельная очистка поверхности от жиров, окалины, ржав-
чины и других загрязнений. От подготовки поверхности и
ее чистоты зависит качество покрытий.
Технология очистки проволоки обусловлена состоянием
поверхности стали, видом и способом покрытия. Покрытию
подвергают проволоку либо сразу после волочения, либо
после соответствующей термообработки, например отжига,
нормализации,патентирования.
Холоднотянутый металл вследствие применения при во-
лочении подсмазочных покрытий и смазки подвергают обез-
жириванию и последующему декапированию (травлению)
с целью удаления тонкой пленки и окислов.
На термообработанном металле возможно образование
окалины, если термообработка производилась без должной]
защиты стали от окисления. При термообработке все жи-
ровые загрязнения сгорают, поэтому такой металл не тре-
бует очистки от жиров.
Если поверхность металла загрязнена жирами и имеет
окалину или ржавчину, то очистку начинают с удаления]
250
г
жиров, а затем окислов. При другой последовательности
обработки снижается эффективность очистки.
В современных технологических процессах операции
термообработки и металлопокрытия производят в одной
технологической линии. При этом отпадает необходимость
обезжиривания и декапирования проволоки.
Обезжиривание. Очистку поверхности стали от
жировых загрязнений можно осуществлять различными
способами. Жиры и масла не растворимы в воде, но хорошо
растворяются во многих органических веществах —• керо-
сине, бензине, трихлорэтилене и других. Эти вещества ог-
неопасны и токсичны, поэтому они не нашли применения
при производстве проволоки.
Чаще всего обезжиривание производят в каустической
соде или расплавах солей и щелочей при температуре 380—
420°C с последующей отмывкой металла в воде. Кроме об-
работки в расплавах солей и щелочей, проволоку обезжи-
ривают в горячих растворах этих же веществ химическим
или электрохимическим способом с последующей про-
мывкой.
Травление. Травление производят обычно в серной
или соляной кислоте. Для этого применяют химический или
электрохимический способы обработки. Химическое удале-
ние окалины называют травлением. Процесс удаления тон-
кого слоя окислов называют декапированием. Способы уда-
I ления окалины подробно изложены в гл. IV.
I Стальную проволоку, очищенную от жиров, окислов и
солей железа, перед горячим покрытием подвергают флю-
сованию.
Нанесение флюса производят двумя способами: про-
пусканием через слой расплавленного флюса или через кон-
центрированный водный раствор флюса с последующей
сушкой. В качестве флюса используют неорганические и
органические вещества. Главными составляющими флюса
должны быть соли металлов ванны горячего покрытия или
металлов, близких по свойствам к свойствам металличе-
ского расплава.
3. Горячее цинкование
Для защиты проволоки от коррозии наиболее широко при-
меняют горячее цинкование. Цинкованию подвергают про-
волоку следующих назначений: 1) канатную проволоку
(для различного рода канатов, в том числе морских и авиа-
ционных); 2) проволоку для сталеалюминиевых проводов
251
(СТАП); 3) проволоку для проводов и кабелей; 4) сема-
форную проволоку (для семафоров и подвески троллей),
5) бронекабельную проволоку (для бронирования электри-
ческих кабелей); 6) телеграфную проволоку (для теле-
графных линий связи); 7) торговую проволоку (для про-
чих надобностей) и т.д.
Горячее цинкование осуществляют погружением очи-
щенной и офлюсованной проволоки в расплавленный цинк.
В качестве флюса при горячем цинковании применяют хло-
ристый цинк (ZnCl2) или хлористый цинк с добавкой хло-
ристого аммония (NH4CI). Цинкование проволоки произ-
водят при температуре цинковой ванны, обычно не превы-
шающей 500 °C. При взаимодействии расплавленного цинка
со сталью могут образоваться 5 фаз, различных по физи-
ческим свойствам. Толщина каждой фазы в цинковом по-
крытии сильно меняется в зависимости от условий образо-
вания. Значение микротвердости структурных составляю-
щих цинкового покрытия приведено на рис. 97. Подбирая
Рис. 97. Микротвердость струк-
турных составляющих цинково-
го покрытия
Рис, 98. Схема применения устройства^
для осуществления вертикального вы--
хода проволоки из расплава цинка: =
1—3 — ролики; 4 — погружающий вал
температуру цинковой ваины и время нахождения в ней
проволоки, необходимо замедлять рост хрупких фаз и
развивать рост пластичных. При выходе проволоки из рас-
плава цинка происходит смачивание железоцинковых фазц
слоем чистого цинка. Ц
Толщина железоцинкового сплава и покрытия зависиТЦ
от режима цинкования и составляет от 10 до 60 % обще®
толщины покрытия. Для получения толстого пластичногЛ
цинкового покрытия цинкование ведут при пониженное
252
температуре (430—450°C). Более равномерное толстое по-
крытие можно получить при вертикальном выходе прово-
локи из цинка.
Устройство, служащее для этой цели, должно обеспечи-
вать движение проволоки по схеме, показанной на рис. 98.
При этом в точке 2 благодаря наличию ролика 1 оно ра-
ботает иа сжатие, а не на изгиб, как обычно, что исключает
вибрацию проволоки, которая предварительно проходит
через погружающий вал 4 и направляющий ролик 3. Уст-
ройство должно быть массивным и закреплено на специ-
альных опорах и фундаментах. При его применении долж-
но быть исключено трение движущейся в расплавленном
цинке проволоки о неподвижные утепляющие скобы. Вме-
сто двух неподвижных скоб устанавливают в ванне одни,
подвергнутый алитированию, вращающийся погруженный
вал из армко-железа или из стали 08кп.
В настоящее время в основном применяют три техно-
логические схемы изготовления проволоки с горячим цин-
ковым покрытием.
1-я схема (рис. 99, а). Этот способ рационально при-
менять для изготовления проволоки низкой и средней проч-
ности диаметром 0,2—6,0 мм и проволокой с высокими тре-
Рис, 99, Варианты горячего цинкования:
а—горячее цинкование; б—отжиг и горячее цинкование; в — патенти-
рование и горячее цинкование; г — совмещенное патентирование с на-
гревом в солях и охлаждением в расплаве флюса и цинка и цинкова-
ние; / — размоточное устройство; 2 — травильная ванна; <3 —промы-
вочное устройство; 4 — ванна или секция флюсования; 5 — ванна с рас-
плавом цинка; 6 — проволока; 7 — намоточное устройство; 8—нагре-
вательная печь; 9— охладитель проволоки; 10—патентировочная ван-
на; // — соляная ваниа для нагрева металла
253
бованиями по удлинению (СТАЛ) и другими спе-
цифическими требованиями. На этих же агрегатах можно
подвергать горячему цинкованию патентированную про-
волоку с предварительно удаленной окалиной.
2-я схема (рис. 99,6). Применяется для изготовле-
ния низкоуглеродистой отожженной оцинкованной прово-
локи.
3-я схема (рис. 99,в). Эффективно используется при
изготовлении оцинкованной проволоки различной прочно-
сти и назначения диаметром О',2—2,0 мм из средне- и вы-
сокоуглеродистой стали.
На рис. 99, г показан способ, объединяющий процессы
патентирования и цинкования проволоки в единый процесс.
Об этом способе упоминалось в гл. III, в разделе «Перс-
пективные технологические вопросы изготовления проволо-
ки». Здесь исключены операции обезжиривания и декапи-
рования.
Заслуживает внимания способ Сендзимира, применяе-
мый для горячего цинкования холоднокатаной ленты. Про-
цесс предусматривает в первой печи окисление поверхности
стальной полосы с одновременным удалением жировых и;
механических загрязнений при температуре450—500 °C. Во
второй печи проводится отжиг или нормализация (700—
950 °C) в атмосфере диссоциированного аммиака
(75 % Нг + 25 % N2), при этом идет восстановление ок-
сидов до чистого железа. Полоса с восстановленными
оксидами без доступа воздуха поступает в расплавленный
цинк.
Активная восстановленная поверхность стальной поло-
сы при температуре около 450 °C взаимодействует с рас-
плавленным цинком, образуется хорошо сцепленное с ос-
новой покрытие. При установившемся процессе ванна
цинкования не требует внешнего обогрева. Процесс Сенд-=
зимира представляет значительный интерес при производ-j
стве оцинкованной проволоки.
Основными преимуществами горячего цинкования яв-:
ляются высокая производительность линий горячего цин-
кования,
невысокие эксплуатационные расходы
и стоимость
оборудования.
Недостатки горячего покрытия следующие. Содержание
в покрытии железоцинкового сплава снижает пластичность
покрытия. Трудно осуществить точное регулирование тол-
щины покрытия, возможны местные наплывы, шерохова-
тость покрытия. Велики потери цинка на окисление и об-
разование гарцинка (30—50 %).
254
4. Гальваническое цинкование
При гальваническом цинковании проволоки в покрытии не
образуются, как при горячем цинковании, промежуточные
хрупкие железоцинковые слои. Поэтому слой цинкового
покрытия отличается высокой степенью чистоты, обладает
хорошей эластичностью и повышенной сцепляемостью с ос-
новным металлом. Гальваническое цинкование не влияет
на механические свойства проволоки. Такому цинкованию
преимущественно подвергают проволоку повышенной й вы-
сокой прочности, которую не удается цинковать горячим
способом из-за очень высоких потерь прочностных и пла-
стических свойств.
При электролитическом цинковании проволоки приме-
няются главным образом сернокислые, щелочные цинкат-
ные, щелочные цианистые, аммиакатные, борофтори-
стоводородные электролиты, кремнефтористоводородные
и др.
Сернокислые цинковые электролиты просты по составу,
отличаются стабильной работой и высоким выходом метал-
ла по току, близким к теоретическому. Однако эти элект-
ролиты обладают низкой рассеивающей способностью и не-
пригодны для покрытия изделий со сложной конфигураци-
ей. Борофтористоводородные электролиты более сложны
по составу и стоят дороже, но они имеют некоторые пре-
имущества перед сернокислыми. Работать на них можно
при более высоких плотностях тока (у них несколько боль-
ше рассеивающая способность и т. д.).
Аммиакатные электролиты содержат цинк в виде комп-
лексной соли. Их рассеивающая способность выше, чем у
кислых и щелочных нецианистых электролитов.
Щелочные цинкатные электролиты просты по составу
и неядовиты, отличаются хорошим выходом по току и боль-
шой стабильностью в работе. Но осадки цинка в них круп-
нозернистые, катодная плотность при электролизе меньше,
чем у цианистых.
Щелочные цианистые электролиты отличаются высокой
рассеивающей способностью, это позволяет покрывать в
них изделия со сложной конфигурацией. Осадок в этих
электролитах отличается мелкозернистостью. Но эти элек-
тролиты ядовиты, имеют меньший выход металла по
току, менее устойчивы, требуют более частой корректи-
ровки.
Сернокислые электролиты благодаря своей простоте
получили наибольшее распространение в проволочном про-
255
изводстве, в настоящее время они — единственные, при-
меняемые в этом производстве. В сернокислых электроли-
тах основой является сернокислый цинк. При содержании
в электролите только этой соли получены достаточно удо-
влетворительные результаты. Растворимость в воде этой
соли очень высока. Применяют обычно концентрированные
растворы сернокислого цинка.
Активная кислотность и концентрация водородных ио-
нов при цинковании в кислых .электролитах должны быть
строго определенными. Повышенное содержание кислоты в
цинковом электролите резко снижает выход металла по
току и ухудшает качество осадка. Избыток кислоты, кроме
того, приводит к излишнему расходу цинковых анодов за
счет их химического растворения. Слабые растворы при-
менять не рекомендуется, так как уже при обычно
применяемых средних плотностях тока они дают плохие
осадки.
Обычно для цинкования применяют электролиты, кис-
лотность которых (pH) соответствует 3,0—4,5.
Буферными добавками, способствующими поддержива-
нию постоянной величины pH электролита, могут быть сер-
нокислый алюминий, алюминиевые квасцы, уксуснокислый
натрий и борная кислота. Для цинковых электролитов,
имеющих склонность к защелачиванию (вследствие того,
что анодный выход по току больше катодного), присутствие
в электролите буферных добавок особенно важно. Чаще
всего применяют сульфаты алюминия.
С целью повышения электропроводности электролита,
а также увеличения рассеивающей способности и улучше-
ния структуры покрытий в цинковый электролит вводят
сернокислый натрий. При повышении его концентрации в
электролите наблюдается рост катодной поляризации.
Для некоторого увеличения рассеивающей способности
кислого цинкового электролита и улучшения структуры
осадка, а также для улучшения его внешнего вида в кис-
лый цинковый электролит вводят специальные добавки.
К таким добавкам относят дисульфонафталиновую кисло-
ту, декстрин, клей и пр.
Сернокислые электролиты
для
цинкования
делятся
две основные группы:
1) электролиты, работающие при обычных средних плот-
ностях тока;
2) электролиты, допускающие применение очень высо-
ких плотностей тока для быстрого покрытия таких изделий,
как листы, лента, проволока. Цинкование проволоки долж-
256
но проводиться с такой скоростью, чтобы электролитичес-
кий процесс мог конкурировать с горячим.
Основные условия для очень быстрого процесса элек-
тролитического цинкования следующие: перемешивание
электролита сжатым воздухом, высокая концентрация сер-
нокислого цинка и повышенная температура. В данном слу-
чае перемешивание производится посредством вдувания
сжатого воздуха в электролит под проволоку. Перемеши-
вание сжатым воздухом обусловливает хорошие качества
осадка и высокий выход по току. Рекомендуется пропус-
кать за 1 мин 0,5—1 л воздуха на 1 л электролита.
Для проволоки В. И. Лайнер и Н. Т. Кудрявцев реко-
мендуют следующий состав электролита и режим цинко-
вания:
Состав электролита, г/л:
сернокислый цинк ZnSO4-7H2O . . . 575—710
борная кислота Н3ВО3.............. 7,5—15
Режим работы:
pH электролита........................ 3,5—4,5
температура. °C..................... 40—50
выход по току, %.................... ~96
Последующие опыты показали, что вместо борной кис-
лоты лучше вводить в электролит сернокислый алюминий
(~30 г/л) или алюминиевые квасцы (~50 г/л). При этом
осадки получаются более светлыми, с серебристым оттен-
ком.
Температура ванны влияет как на величину затраты
электроэнергии, так и на качество осадка. Ее не рекомен-
дуется поднимать выше 60 °C, так как качество покрытия
ухудшается — становится матовым и темным. Поверхность
анодов должна быть в несколько раз больше поверхности
катодов для уменьшения сопротивления ванны и улучше-
ния равномерности покрытия. Для предохранения электро-
лита от загрязнения анодным шламом рекомендуется за-
ключать аноды в чехлы из сукна или фильтровальной ткани.
Рекомендуется непрерывное фильтрование электролита.
Скорость фильтрования должна соответствовать приблизи-
тельно 3—5-кратному обмену в час.
При указанных условиях осадки цинка на проволоке по-
лучаются гладкими, светлыми, мелкозернистыми, нехруп-
кими, плотными и прочно пристающими к поверхности ос-
новного металла.
Однако в заводской практике используют следующие
электролит и режим цинкования:
17—853 257
Состав электролита, г/л:
сернокислый цинк ZnSO4-7H2O .... 650—720
сернокислый алюминий А12(5О4)з[- 18Н2О 15—20
сернокислый натрий Na2SO4-10Н2О . . . 3—t
Режим работы:
pH....................................... 3,2—4,2
плотность, г/см3...................... 1,34—1,38
температура, °C . . .................. 35—40
выход по току, %...................... ~94—98
При цинковании применяют аноды из чистого электро-
литного цинка (99,85—99,9 % Zn), содержащего не более
0,02—0,03 % РЬ. Литые аноды образуют шлама больше,
чем прокатанные. Аноды из сплава Zn+Al + Hg (0,5 Al,
0,3 % Hg) наиболее устойчивы против действия цинкового
электролита.
Отложение темных и губчатых осадков может быть вы-
звано присутствием в электролите меди, свинца, сурьмы,
мышьяка, азотной кислоты и некоторых органических ве-
ществ: ацетона, скипидара и др. Органические примеси мо-
гут вызвать шелушение осадков.
Кислый электролит приготавливают таким образом.
В горячей воде растворяют нужное количество солей. Из
приготовленных растворов отстаиванием отделяют осадок,
затем осветленный раствор сливают в рабочую ванну и
устанавливают соответствующую величину pH электролита.
В свежеприготовленный электролит необходимо добавить
небольшое количество серной кислоты. Электролит перед
пуском в эксплуатацию следует предварительно прорабо-
тать при рН = 3 и напряжении 1,5—2 В в течение 3—4 ч.
Если по истечении этого времени на катоде будут выде-
ляться темные и губчатые осадки, проработку следует про-
длить до получения качественных осадков.
Цинкование проволоки гальваническим способом может
производиться на готовом размере, на патентированной и
на отожженной заготовке, на проволоке промежуточного
размера (на подтяжке). Большим преимуществом гальва-
нического цинкования является то, что при этом не образу-
ется хрупкий промежуточный слой FeZn7 между поверх-
ностью изделия и металлическим покрытием, а толщину
слоя цинка можно легко регулировать.
Цинкование про,волоки готового разме-
р а. Гальваническому цинкованию преимущественно подвер-
гается проволока повышенной и высокой прочности, кото-
рую не удается оцинковать горячим способом ввиду очень
высоких потерь прочностных и пластических свойств (на-
пример, проволока повышенной и высокой прочности, изго-
258
товленная из стали с высоким со-
держанием углерода). На рис. 100
представлена схема установки для
гальванического цинкования.
Цинкование патентиро-
ванной иотожженнойпро-
волоки. Иногда бывает необхо-
димо получить проволоку высокой и
особо высокой прочности из высоко-
углеродистого металла, тогда при-
бегают к гальваническому цинкова-
нию патентированной проволоки.
В последнее время начинают приме-
нять установки гальванического
цинкования проволоки в общем не-
прерывном потоке.
Цинкование на проме-
жуточном размере. Проволо-
ка на подтяжке цинкуется, если не-
обходимо обеспечить ее смазку при
дальнейшем волочении на более
тонкий размер. Проволока в этом
случае при протяжке истощает за-
пас пластических свойств, и поэто-
му необходима дополнительная
смазка.
5. Лужение
Нанесение оловянного покрытия на-
зывают лужением. Лужение, как и
цинкование, производят горячим и
реже гальваническим способами.
Применение лужения вызвано рядом
преимуществ оловянного покрытия
перед другими. Так, олово в опреде-
ленных количествах (до 200 мг на
1 кг пищевого продукта) является
нетоксичным металлом и служит
вполне надежной защитой против
коррозии при хранении консервиро-
ванных пищевых продуктов. Олово
прочно удерживает на своей поверх-
ности лаки, эмали, краски и мас-
ла. Оно пластично и улучшает спо-
собность стали к пайке.
Рис. 100. Установка горизонтального типа для электролитического цинкования проволоки:
/ — размоточное устройство; 2 — ванна для обезжиривания; 3 — аппарат для горячей промывки; 4— ванна для травления;
5 — приспособление для очистки проволоки песком; 6 — аппарат для холодной промывки; 7 — ванна для цинкования; 8 —•
намоточный аппарат; 9 — электродвигатель; 10 — редуктор
1У*
259
Горячее лужение. Промышленность выпускает rf
основном следующие сорта стальной луженой проволоки:
кабельную, бандажную, ремизную, детонаторную и сеточ-
ную.
Кабельная проволока применяется для полевых
и телефонных кабелей и коммутаторных шнуров. В процессе
лужения она проходит следующие операции: обезжирива-
ние в расплаве, промывку в песчано-водной ванне, горячую
промывку, травление, флюсование и лужение (рис. 101).
Могут быть и другие операции. Например, на некоторых за-
водах производят волочение заготовки под лужение на жид-
кой смазке, и это в большой степени упрощает подготовку
поверхности перед покрытием. На других заводах по-иному
решен вопрос промывки. Не везде перед травлением при-
меняют песчано-водную промывку, в некоторых случаях
применяют только водную. Часто обезжиривание осущест-
вляют в расплаве каустика и свинца. Обезжиривание в
расплаве каустической соды производят в случае очень
грязной поверхности проволоки. Свинец иногда, помимо
обезжиривания, играет роль среды, которая выравнивает
или снижает предел прочности проволоки.
Температура лужения принимается от 280 до 340 °C.
Следует считать низкую температуру лужения лучшей, ибо
она обеспечивает более низкую температуру покрытия. При-
чем в покрытии получается меньше железооловянистых
сплавов.
Кабельная проволока имеет высокое временное сопро-
тивление при растяжении. Поэтому в процессе волочения
она может быть перенаклепана и при лужении может полу-
чаться ломкой (ломается при испытании на петлю). Долж-
ны быть приняты существенные меры, чтобы не по-
лучить эту проволоку «кудрявой» (волнистой и име-
ющей отдельные завитки) из-за трения ее по обра-
зующей в процессе лужения или получения кудрявости
при волочении.
Выходу проволоки из оловянной ванны должно быть
уделено большое внимание. Выход необходимо надежно
защищать молотой известью или древесноугольной мелочью
и другими веществами, чтобы окись, образовавшаяся на
зеркале ванны, не попадала в оловянное покрытие и не
портила его.
Для сглаживания олова применяют обтиры из победита,
которые вставляют в гнезда специальной рамки. Положе-
ние рамки (ее наклон) можно менять с помощью специаль-
ного приспособления. Нужно учитывать, что у кабельной
260
a — типа кабельной; б — типа бандажной; в — ремизной;/— размоточное устройство; 2 — обезжиривание в расплаве; 3 —
промывка (охлаждение); 4 — травление; 5 — флюсование; 8 — лужение; 7 —намоточный аппарат; 8 —кулачки для спайки
ремизной проволоки; 9 — обтирочные кулачки
261
проволоки довольно узкие допуски по диаметру, поэтов
протирам следует уделять серьезное внимание.
В настоящее время на Белорецком металлургическом
комбинате проведены успешные эксперименты по использо-
ванию другой схемы подготовки поверхности проволоки пе-
ред лужением, а также испытано хлопковое масло для об-
тирки. Применено обезжиривание в расплаве селитры, в
ванне с кислотой, затем песчано-водная промывка и снова
обезжиривание в ванне с кислотой и песчано-водная про-
мывка. Завершающей операцией подготовки поверхности
является флюсование в растворе флюса и затем в расплаве
хлористого цинка. Причем для расплава цинка на зеркале
оловянной ванны создана специальная коробка. Такая
усложненная схема подготовки проволоки перед лужением
себя оправдывает в случаях, когда требуется получить
плотное беспористое оловянное покрытие. В первой ванне
с кислотой проволока проходит предварительную очистку,
а во второй, где концентрация несколько больше, чем в
первой, — окончательную.
Масло помещают в специальной коробке на выходе про-
волоки из олова перед победитовыми обтирами. Оно при-
дает покрытию блеск, эластичность и стабильность слоя
олова. Масло не должно содержать кислоту, оно должно
быть достаточно вязким, неядовитым и пожаробезопасным.
Этим требованиям, как показали эксперименты, вполне
удовлетворяет хлопковое масло.
Бандажная проволока применяется для обмотки
бандажей роторов электромоторов. В производственном
процессе она подвергается следующим операциям: травле-
нию, промывке, флюсованию и лужению. Иногда при очень
загрязненной проволоке применяют обезжиривание перед
травлением (последовательность операций приведена на
рис. 101).
Лужение бандажной проволоки принято производить
при температурах 320—360 °C. Излишнее олово с проволо-
ки удаляют асбестовыми обтирами.
Ремизная проволока предназначается для произ-
водства галиев (колышек) к деталям ткацких станков. Она
изготовляется из термически обработанной луженой про-
волоки, связанной из двух одинакового диаметра проволок.
Процесс производства ремизной проволоки состоит из
следующих операций: термической обработки проволоки
готового размера, травления, флюсования и лужения ср
спайкой. •
Термическую обработку проволоки осуществляют q
трубчатых печах, нагреваемых током, где она закаливается
и отпускается. При этом получается структура сорбит от-
пуска. Затем определяют механические свойства и прове-
ряют также наружный вид проволоки.
Проволоку травят в соляной кислоте в чанах, специаль-
но оборудованных для этого. Травленый металл надевают
на фигурки, находящиеся в подкисленной воде. Разма-
тываясь, проволока проходит через флюс, а затем подвер-
гается лужению и спайке. Вода — хороший надежный тор-
моз, и проволока в ней разматывается плавно, без рывков.
Подкисленная вода не портит проволоку, а сохраняет ее
светлой до самого поступления во флюс.
Лужение и спайку производят в ванне, оборудованной
специальными кулачками. Эти кулачки первоначально
утапливают проволоку в олово, а затем сближают и при-
жимают к другой проволоке. Сближающие места в кулач-
ках сделаны из победита, так что они долго не изнашива-
ются (рис. 102). Температура лудильной ванны составляет
Рис. 102. Кулачки, погружающие проволоку в расплавленное олово:
1— винтовые зажимы с обтирами; 2—олово; 3 — стойка и откидные
рычаги; 4—победитовые вкладыши; 5 — валик на шарикоподшипни-
ках
около 300 °C. Спаянная проволока должна получаться ров-
ной, обе проволоки должны находиться в одной плоскости—
не образовывать штопорности («винта»).
Проволоки, которые при спайке имеют разное натяже-
ние, могут образовывать так называемую «сабельность»
(т. е. искривление в одной плоскости). Проволока, деформи-
рованная сильнее, действуя на менее деформированную,
приводит к короблению спаянных проволок в плоскости их
спайки.
Известны попытки процесс производства ремизной про-
волоки совместить в единый поток (термическая обработ-
ка, лужение и спайка должны производиться в непрерыв-
ном потоке). Однако при этом сталкиваются с большим
натяжением проволок в процессе обработки на линии техно-
262
263
логического процесса. Большое же натяжение, а главное
разное натяжение, неудовлетворительно отражаются на ка-
честве проволоки.
Сеточную проволоку лудят на комбайнах отжиг—
лужение без предварительного обезжиривания ее поверхно-
сти. Технологические параметры лужения аналогичны при-
меняемым для кабельной и детонаторной проволоки.
Об отходах производства лужения. Соеди-
нения FeSna образуются не только в результате реакции
олова с железом ванны, но и за счет железа других деталей
печи, находящихся в расплаве олова (в том числе за счет
валиков оловянной ванны), а также проволоки, проходя-
щей через ванну. Сплав FeSn2 более тяжелый, чем олово,
оседает на дно в виде так называемого тяжелого металла.
Накапливаясь внизу ванны, тяжелый металл загрязняет
ванну чистого олова и иногда, доходя до валиков лудиль-
ной печи, попадает на поверхность проволоки.
Интересно, что при перегреве ванны меняется плотность
чистого олова и сплава FeSn2, вследствие чего последний
иногда всплывает на поверхность оловянной ванны
под слой флюса, попадая во флюсовый скрап, а
иногда оседая на проволоку и переходя к полуду («легкий
металл»).
ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ЛУЖЕНИЕ. Необходимость даль-
нейшей экономии олова заставила обратиться к другим ме-
тодам покрытия и в первую очередь к методу электролити-
ческого лужения. В зависимости от вида электролита раз-
личают два основных' способа гальванического лужения
проволоки и ленты: кислый и щелочной. При возможности
регулирования оловянного слоя проволока будет выпус-
каться с большой разницей в толщинах покрытия.
У каждого из электролитов свои преимущества и недо-
статки. Например, в кислых электролитах можно применять
значительно более высокую катодную плотность тока, чем
в щелочных, а также осуществлять электроосаждение с вы-
ходом по току, близким к теоретическому. Производитель-
ность кислых ванн в несколько раз выше, чем щелочных.
Однако рассеивающая способность кислых электролитов
мала, а покрытия оловом имеют крупнозернистую структу-
ру. Поэтому кислые электролиты применяют для покрытия
несложных деталей. Щелочные электролиты обладают вы-
сокой рассеивающей способностью. Покрытия в них воз-
можны лишь при высокой температуре щелочной ванны
(60—70 °C). Оловянные аноды растворяются с образовани-
ем двух- и четырехвалентных катионов: в щелочном элект-
264
ролите образуются в основном четырехвалентные, а в кис-
лом — двухвалентные.
Щелочные электролиты для лужения состоят из
станната натрия NazSnOa и свободной щелочи NaOH.
В процессе электролиза получают некоторые побочные про-
дукты. Чтобы предупредить появление двухвалентных ка-
тионов, применяют много методов. Наиболее распростра-
ненный — применение нерастворимых анодов. Иногда на-
ряду с нерастворимыми анодами применяют растворимые.
Примерный состав щелочного электролита для лужения
и режим работы ванны:
Состав электролита, г/л:
Na2SnO3-3H2O............
NaOH..................
CH2COONa..............
Режим работы:
температура, °C ... .
плотность £>к, А/м2 . . .
выход по току, % . . .
50—100
8—15
20—30
65—70
150—200
70—75
Кислые электролиты. Для лужения нашли приме-
нение сернокислые и галогенные электролиты. Основными
компонентами сернокислых электролитов являются: серно-
кислое олово и серная кислота, а также специальные добав-
ки поверхностно-активных веществ.
Благодаря высокому перенапряжению водорода на оло-
ве катодный выход по току близок к 100 %. Специальные
добавки вводят в сернокислый электролит для лужения с
целью улучшить катодный процесс при получении покры-
тия.
Примерный состав сернокислого электролита и режим
работы ванны для лужения изделий простой формы:
Состав электролита, г/л:
SnSO4 .................................. 50
H2SO4................................. 100
крезол и фенол................... . 20—30
сырая карболка . . . . ... . . 10
или столярный клей .................0,25—2,5
Режим работы:
температура, °C....................... 20—30
плотность тока £>к, А/м2 ............. 1000—1500
Галогенный электролит для лужения содержит двухло-
ристое олово, фтористый натрий и соляную или плавиковую
кислоту. Установлено, что при этом способе лучше всего
применять реверсирование тока (перемену полярности).
Состав галогенного электролита и режимы электроосаж-
265
дения олова при периодическом изменении направления!
тока: I
Состав электролита, г/л:
SnCl2.................................. 30—50
NaF-.................................... 45—75
НС1................................. 1,5—4,5
желатина или фенол....................... 0,5
Режим работы:
температура, °C...................... 15—25
плотность тока DK, А/м2 ............ 500—1000
За каждый период реверсирования продолжительность *
катодного и анодного процессов соответственно равна 8-—10
и 0,8—1 с.
После нанесения покрытия его необходимо оплавлять, в
противном случае оно будет получаться рыхлым и не будет
обладать необходимой коррозионной стойкостью. Но при
этом нужно опасаться потери прочности в процессе нагрева
и других изменений. Оплавление покрытия на проволоке h
может производиться в пламенных печах, в индукторах или I
других термических установках. I
6. Латунирование
Процесс латунирования проволоки был разработан и внед-
рен в производство при изготовлении проволоки, служащей
для армирования резинотехнических изделий, главным об-
разом автомобильных шин, а также конвейерных лент,
клиновидных ремней, резиновых поручней эскалаторов
и др. В этих изделиях латунированная проволока, облада-
ющая высокой прочностью, используется в виде витых пря-
дей или тонких канатов — металлокорда. Кроме того, ее
применяют и в невитом состоянии, например для проклад-
ки бортовых колец автопокрышек, армирования рукавов
высокого давления и др. Латунное покрытие на проволоке
в данном случае необходимо для повышения сцепления
(адгезии) стали с резиной.
Опытами установлено, что латунированную проволоку
для металлокорда диаметром 0,14—0,30 мм следует изго-
товлять волочением патентированной латунированной заго-
товки.
Проволоку диаметром 1,0—1,3 мм для бортов автопо-
крышек целесообразней латунировать на готовом размере.
Латунь, приводящая к высокой адгезии проволоки к
резине, должна содержать в покрытии 65—70 % Си и 30—
35 % Zn. Так как проволоку для металлокорда изготовля-
266
ют волочением латунированной заготовки, то структура
латунного покрытия должна состоять преимущественно из
пластичной се-фазы. Покрытие на заготовке в зависимости
от ее диаметра 2—4 мкм.
Технологический процесс производства стальной латуни-
рованной проволоки можно построить по следующим трем
вариантам: 1) латунирование холоднотянутой проволоки на
готовом размере, 2) латунирование на промежуточном раз-
мере (перед калибровкой) и 3) латунирование патентиро-
ванной проволоки (заготовки) перед волочением на готовый
размер.
ЛАТУНИРОВАНИЕ НА ГОТОВОМ РАЗМЕРЕ. Лату-
нирование на готовом размере,при производстве средней и
тонкой проволоки будет рациональным тогда, когда произ-
водится высаживание непосредственно латуни и необяза-
тельна в дальнейшем ее термическая обработка. Проволоку,
если необходима термическая обработка, следует нагревать
в атмосфере, защищающей от окисления, например в диссо-
циированном аммиаке или водороде. В этом случае необ-
ходимо обращать внимание на механические свойства го-
товой проволоки, не допускать их резкого снижения.
Адгезия при использовании латунирования на готовом
размере будет ниже, чем в случаях, когда проволоку в даль-
нейшем подвергают ; волочению или калибровке. Однако
проволока и в этом случае оказывается пригодной для це-
лого ряда изделий. Латунирование проволоки для металло-
корда на готовом размере невыгодно из-за невысокой про-
изводительности агрегатов и из-за низких свойств латунного
покрытия (по адгезии).
ЛАТУНИРОВАНИЕ В ПРОМЕЖУТОЧНОМ РАЗМЕ-
РЕ. После протяжки латунированной проволоки через одну
волоку адгезия ее к резине заметно увеличивается. Напри-
мер, при изготовлении проволоки диаметром 1,0; 1,3 и 1,6 мм
принимали заготовки соответственно 1,1; 1,4 и 1,75 мм, ла-
тунировали их и протягивали на консистентной смазке на
готовые размеры. Для удобства производства такой прово-
локи на Белорецком металлургическом комбинате изготов-
ляют специальные аппараты, которые позволяют произво-
дить одновременно гальваническое осаждение металла,
калибровку, термическую обработку и другие предусмот-
ренные технологией операции.
Способ латунирования на промежуточном размере плох
тем, что перерыв в обработке (волочении) приводит иногда
к неожиданной массовой хрупкости. Особенно хрупкость
проявляется в тех партиях проволоки, где заготовки после
267
латунирования вторично подвергали волочению с больши-
ми суммарными обжатиями. Поэтому такой способ прием-
лем только в том случае, когда волочение после латуниро-
вания производится с небольшими суммарными обжатиями
(калибровка).
ЛАТУНИРОВАНИЕ ПАТЕНТИРОВАННОЙ ЗАГО-
ТОВКИ. Этот вариант пока используется при изготовлении
проволоки тонких и тончайших сечений, в том числе при из-
готовлении проволоки для металлокорда, но в скором вре-
мени предполагается внедрять его при производстве сред-
них сортов. Уже успешно проведены эксперименты по во-
лочению этой проволоки.
Заготовка, обрабатываемая по такому способу, патенти-
руется на поточной установке с нагревом в трубчатой элек-
тропечи или в газовой печи. В свинце происходит изотерми-
ческое превращение аустенита, после чего производится
очистка поверхности проволоки. Это необходимо для обес-
печения однородных свойств и чистоты поверхности прово-
локи. Производственники считают, что проволоку перед
патентированием следует протягивать на жидкой смазке.
Такая заготовка обеспечит чистоту поверхности готовой
проволоки и будет способствовать предохранению трубок
от засорения. Способ латунирования патентированной за-
готовки можно хорошо использовать при раздельном нане-
сении меди и цинка с последующей термодиффузией.
Процесс нанесения меди и цинка с по-
следующей термодиффузией. На Белорецком
металлургическом комбинате после длительных экспери-
ментов впервые в отечественной практике разработан новый
оригинальный метод гальванического нанесения меди и цин-
ка на проволоку и последующей термодиффузионной обра-
ботки в едином потоке, так называемый гальванотермичес-
кий способ.
По этому способу первоначально на проволоку наносит-
ся медь из пирофосфатного электролита, а затем цинк из
кислого электролита. Обратное расположение слоев обус-
ловило бы, помимо диффузии цинк—медь, более интенсив-
ную диффузию цинка в железо, что снизило бы качество
проволоки из-за возможного появления хрупкости прово-
локи. Принятая последовательность нанесения слоев позво-
ляет успешно использовать при меднении нетоксичный элек-
тролит.
Гальванотермический способ состоит из следующих по-
следовательных операций: 1) химическое травление;
2) электрохимическое травление; 3) песчано-водная очист-
268
ка; 4) гальваническое меднение в пирофосфатном элек-
тролите; 5) промывка водой; 6) гальваническое цинкование
в сернокислом электролите; 7) промывка водой; 8) сушка;
9) термодиффузионная обработка проволоки при темпера-
туре 420—600 °C.
Электрохимическое меднение осуществляется в пирофос-
фатном электролите. Состав электролита и режим меднения
следующие:
Состав электролита, г/л:
сернокислая .медь CuSO4-5H2O...................... 32—34
натрий пирофосфорнокислый Na4p2Oz-ЮН2О . . 135—140
натрий фосфорнокислый Na2HPO4-12Н2О .... 85—90
Режим работы:
pH ............................................... 7,5—9,0
температура. °C ................................ 38—40
плотность тока DK, А/дм2 ....................... 7,00—10
При исследовании процесса меднения установили, что
повышение температуры электролита до 50—60 °C позво-
ляет существенно увеличить плотность тока и повышает вы-
ход по току. Содержание двузамещенного фосфата натрия
можно варьировать в широких пределах, не изменяя вели-
чины pH, колебание которой в пределах 7—9 не оказывает
влияния на катодный выход по току.
Состав сернокислого электролита и режим электрохими-
ческого цинкования представлены ниже:
Состав электролита, г/л:
сернокислый цинк ZnSO4-7H2O................. 300—700
алюминиевые квасцы KA1(SO4)2-12Н2О . . 10—20
Режим работы:
pH..........................................3,2—4,5
температура, °C............................. 20—40
плотность тока £>к, А/дм2................ 30—50
Термодиффузионная обработка. После по-
крытия медью и цинком проволоку подвергают термодиф-
фузионной обработке при температуре 420—600 °C. Термо-
диффузионную обработку можно проводить на воздухе, в
защитном газе, в расплавленных средах или электрокон-
тактным способом.
Лучшие результаты получаются при обработке в рас-
плавленных солях, в этом случае наблюдаются более ров-
ные механические свойства проволоки. Кроме того, в этом
случае термодиффузия проходит очень быстро. Однако этот
способ имеет и недостатки: необходима отмывка солей и
тщательная сушка проволоки.
269
В трубчатых печах скорость нагрева значительно мень-
ше, а также ниже однородность механических свойств про-
волоки.
На практике эти недостатки устраняют применением бо-
лее высокой температуры термодиффузии, чем в солях. На-
пример, для латуни термодиффузию в трубчатой печи про-
изводят при 600 °C и выше, а время выдержки проволоки
составляет 12—20 с.
При термодиффузионной обработке в трубчатых печах
не нужны промывка и сушка, а эти операции отнимают мно-
го времени при большой скорости процесса термодиффузии
(и всего процесса латунирования).
Металлургический способ получения
проволоки сталь — латунь. По этому методу зали-
вают стальной сердечник латунью, затем следует прокатка
и травление катанки в растворе серной или азотной кисло-
ты с добавками бихромата калия или хромового ангидрида.
Протравленная катанка диаметром 6,5—9,5 мм протягива-
ется за 3—5 переделов в проволоку различных диаметров.
Патентирование сталелатунной проволоки производится
при температурах 860—880 °C (чтобы не оплавилась ла-
тунь). В ванне изотермического распада рекомендуется рас-
плавлять соли (селитру), а не свинец. Последний образует
на латуни серный налет, который трудно удалить. На пер-
вых переделах процесса осуществляется нормализация при
температуре 840—860 °C.
Недостатки этого способа следующие: большой расход
латуни, теряющийся в прокатке, при термической обработке
и травлении; сложность патентирования (опасность оплав-
ления); неравномерное сечение стали и латуни; более труд-
ная протяжка проволоки, чем латунированной гальвани-
ческим способом; более сложное травление.
Металлургический способ изготовления проволоки с ла-
тунным покрытием может, очевидно, успешно конкуриро-
вать со способом гальванического нанесения латуни только
при очень толстом покрытии, например при получении би-
металлической проволоки.'
7. Меднение
Меднение широко применяется в качестве подсмазочного
слоя при нанесении никеля, хрома и других металлов на
сталь. Меднение можно производить в кислых, цианистых,
щелочных, аммиакатных и других электролитах.
Меднение в кислых электролитах. Досто-
270
инства кислых электролитов: неядовитость и несложность
по составу, устойчивость в работе, высокий выход по току,
возможность работать на повышенных плотностях тока. Не-
достатки: невозможность осаждения меди непосредственно
на сталь. Поэтому первоначально наносят на изделие ни-
кель или медь из цианистых электролитов, затем произво-
дят меднение из кислых электролитов. Состав кислого элек-
тролита и режим меднения приведены ниже:
Состав электролита, г/л:
медный купорос CuSO4 .... 200-—250
серная кислота H2SO4 .... 50—70
Режим работы:
температура, °C ....... . 15—30
плотность тока DK, А/дм2 . . . 1—2
выход по току, %............... 95—98
Аноды при меднении в кислых электролитах применяют-
ся медные.
Меднение в цианистых электролитах.
Преимущества цианистых электролитов для меднения: вы-
сокая рассеивающая способность, плотность и мелкозерни-
стость получаемых осадков, возможность осаждения меди
непосредственно на сталь. Недостатки: чрезвычайная ядо-
витость, малый выход по току, необходимость частых кор-
ректировок. Обычно цианистые электролиты используют
лишь для предварительного покрытия стальных изделий
слоем меди, а последующее наращивание слоя меди ведут в
кислых электролитах.
Имеется целый ряд цианистых электролитов, используе-
мых при меднении. Режим меднения и состав наиболее ши-
роко применяемого цианистого электролита приведены
ниже:
Состав электролита, г/л:
медноцианнстая комплексная соль
NaCu(CN)2 ..............................45—50
цианистый натрий NaCN............... 15—20
сегнетова соль KNaC4H4Oe............ 40—60
едкий натр NaOH..................... 15—20
Режим работы:
плотность тока DK, А/дм2.............. 1,5—2
температура, °C . ................... 40—50
выход по току, %.................... 60—70
Аноды, как и в предыдущем случае, применяют медные.
Меднение в других электролитах. При
меднении применяются также аммиачный, этилендиамино-
вый и другие электролиты. В аммиачный электролит вводят
сернокислые медь, никель, натрий и аммоний, затем добав-
271
ляют аммиак и прорабатывают ванну постоянным током.
Материал анодов — никель.
В этилендиаминовый электролит вводят сернокислую
медь, сернокислый натрий, сернокислый аммоний и этилен-
диамин. Раствор приготовляют в определенной последова-
тельности. Аноды при меднении из этилендиаминовых элек-
тролитов медные.
8. Алюминирование
Способ горячего алюминирования является пока почти
единственным промышленным способом нанесения алюмщ
ния на проволоку. Он подобен процессу горячего цинкова-
ния, но требует более тщательной подготовки поверхности
проволоки перед погружением в алюминиевую ванну. Под-
готовку поверхности стальной проволоки и удаление с нее
смазки осуществляют в серной или азотной кислотах, затем
производят промывку и сушку.
Оксиды алюминия — устойчивые и тугоплавкие соедине-
ния, не восстанавливаются простыми химическими спосо-
бами, поэтому их необходимо тщательно удалять с поверх-
ности до погружения в расплавленный алюминий. Защи-
щают поверхность проволоки и ванны от окиси алюминия
нанесением предварительного покрытия, флюсованием и
применением защитной среды. Например, практикуется на-
несение на стальную проволоку тонких покрытий олова,
цинка, никеля, кадмия или их сплавов. При использовании
водородной среды вместо предварительного травления при-
меняют оксидирование.
Чтобы покрытие было однородным и равномерным, про-
волоку из ванны с расплавом алюминия выпускают верти-
кально.
Температура расплава алюминия обычно поддержива-
ется около 700—750 °C. Алюминиевое покрытие состоит из
наружного слоя чистого алюминия и промежуточного слоя,
включающего одно или несколько железоалюминиевых сое-
динений. Толщина промежуточного слоя зависит от темпе-
ратуры ванны и времени пребывания в ней проволоки. Зна-
чительное влияние на толщину промежуточного слоя ока-
зывают добавки, вводимые в расплав алюминия. Например,
эффективным средством уменьшения толщины промежуточ-
ного слоя является введение в алюминиевую ванну кремния,
с увеличением содержания которого до 2,5 % толщина слоя
железоалюминиевых сплавов уменьшается на 70 %.
Снижение механической прочности проволоки в резуль-
В
тате высокой температуры процесса, а также слабая связь
покрытия с основой и трудности регулирования размеров
покрытия ограничивают область применения алюминирова-
ния. Проволоку, покрытую алюминием, применяют для из-
делий неответственного назначения, например для сеток,
ограждений и др.
В США разработан способ производства биметалличес-
кой сталеалюминиевой проволоки. По этому способу поверх-
ность исходной стальной проволоки очищают, после чего
прессуют порошки алюминия при высоких давлении и тем-
пературе, далее следует спекание. Перед прессованием на-
носят покрытие (контролируемый слой), которое в дальней-
шем служит подслоем и препятствует диффузии алюминия
в сталь. После прессования проволоку протягивают до тре-
буемого размера, ее применяют для линий воздушной связи.
Разработка процессов нанесения алюминия на стальную
проволоку совмещением холодной деформации позволяет
получать покрытия требуемой толщины, устраняет проме-
жуточный хрупкий слой и повышает прочность проволоки,
стальную проволоку с алюминием можно широко приме-
нять для тросов, проводов и др.
9. Кадмирование
Кадмий —дорогой и дефицитный металл. Покрытие им це-
лесообразно применять в следующих специальных случаях:
для защиты стальных изделий от воздействия морской воды
и для защиты изделий, работающих в условиях тропическо-
го климата. Достоинство кадмиевых покрытий — исключи-
тельно хорошее сцепление с основным металлом. Недоста-
ток — непригодность для покрытия изделий, работающих в
атмосфере, загрязненной сернистыми газами. Кадмирова-
ние осуществляют в кислых, цианистых и аммиакатных
электролитах.
КАДМИРОВАНИЕ В КИСЛЫХ ЭЛЕКТРОЛИТАХ.
Кислые электролиты применяются в основном для покры-
тия изделий несложной формы. Состав наиболее распро-
страненного электролита и режим работы следующие:
Состав электролита, г/л:
сернокислый кадмий CdSO4-3H2O . . . 100
борная кислота Н3ВО3...................... 20
хлористый натрий NaCl..................... 30
желатина или клей ......................... 5
Режим работы:
температура, °C.......................... 20—25
плотность тока £>„, А/дм2.............. 1—2
выход по току, %....................... 95—98
272
18—853
273
Аноды изготовляют из кадмия.
КАДМИРОВАНИЕ В ЦИАНИСТЫХ ЭЛЕКТРОЛИ-
ТАХ. Достоинства цианистых электролитов для кадмирова-
ния: высокая рассеивающая способность, пригодность для
кадмирования сложных изделий, равномерность покрытия,
мелкозернистость строения осадка. Недостатки: чрезвычай-
ная ядовитость, нестойкость и быстрое истощение. Состав
наиболее распространенного электролита и режим работы
следующие:
Состав электролита, г/л:
цианистый кадмий Cd(CN)2................ 50
цианистый натрий NaCN...................... 80
едкий натр NaOH.......................... 30
сернокислый натрий NajSO^- IOHjO ... 50
сернокислый никель NiSO^-SH^O................ 1,5
Режим работы:
температура, °C............................. 25—30
плотность тока DK, А/дм2 ....... 1,5
выход по току, %-........................90—95
Материал для анодов — кадмий. ЯМ
КАДМИРОВАНИЕ В АММИАКАТНОМ ЭЛЕКТРОЛИ-^
ТЕ. Аммиакатные электролиты применяют в качестве за- Ц
менителей цианистых для покрытия, несложных по профи- Я
лю изделий. В состав аммиакатных электролитов входят Я
окись кадмия, серная и борная кислоты. Я
10. Свинцевание Я
Покрытие свинцом применяют главным образом для защи- Я
ты аппаратуры при производстве серной кислоты, изделий, Я
работающих в атмосфере сернистых газов и др. Свинцева- Я
ние можно производить горячим и гальваническим способа- Я
ми. Беспористое свинцовое покрытие можно получить путем Ц
горячего свинцевания. Я
Горячее св и нце в а н и е выгодно отличается от дру- I
гих методов нанесения металлов простотой и большой ско- И
ростью процесса. Для лучшего смачивания поверхности за-
щищаемого изделия на него предварительно наносят про-
межуточное покрытие другим металлом (например, оловом,
-сурьмой, ртутью), хорошо сплавляющимся как с основным
металлом, так и со свинцом.
Процесс горячего свинцевания аналогичен лужению. .
Связующим элементом в большинстве случаев является h
олово, причем содержание его в ванне может быть различ- ||
ным. Практически применяют сплав, содержащий 15 %Sn Ц
и 85 % Pb. I
274
Свинцевание гальваническим способом
производят чаще всего в борофтористоводородном, кремне-
фтористоводородном и фенолсульфоновом электролитах.
11. Никелирование
Никелирование широко применяется в гальванотехнике при
защитно-декоративной отделке изделий машиностроения,
приборостроения, а также предметов широкого потребления.
В гальванической паре никель—железо никель является ка-
тодным покрытием и, следовательно, может защищать же-
лезо лишь при отсутствии оголенных участков и пор. Поэто-
му необходимо заботиться о получении никелевых покрытий
с минимальной пористостью. Достоинства никелевых по-
крытий: красивый внешний вид, способность принимать по-
лировку, высокая стойкость против атмосферных воздейст-
вий и действия щелочей, малая растворимость в кислотах.
Недостатки: непригодность для защиты от коррозии из-за
пористости в тонких слоях и дороговизны получения тол-
стых слоев. Поэтому в технике применяют многослойные
покрытия, например никель—медь—никель и др.
Типовой состав электролита для никелирования и режим
работы следующие:
Состав электролита, г/л:
сернокислый никель NiSOr7H2O . . 173—200
сернокислый натрий NaSO4-10H2O . 80—160
хлористый натрий NaCl..................... 20
борная кислота Н3ВОд...................... 20
Режим работы:
плотность тока DK, А/дм2 .... 0,5—I
температура, °C..................... 17—25
выход по току, °/о............... до 95
Аноды изготовляют из никеля, причем при никелирова-
нии их помещают в чехлы.
В последние годы в промышленности получили распро-
странение некоторые новые электролиты: борфтористоводо-
родные, сульфаминовые, электролиты на основе фосфорной
и фосфористой кислот.
ХИМИЧЕСКОЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ. Этот процесс в
настоящее время широко применяется в промышленности.
Преимуществом этого процесса является то, что никель
осаждается равномерным слоем на изделиях любой конфи-
гурации. Обладая малой пористостью, покрытие хорошо за-
щищает основной металл. Для химического никелирования
предложены следующие электролиты и режим работы:
18* 275
‘Состав электролита, г/л:
никель хлористый NiCl2-6H2O ... 30
гипофосфит натрия NaH2PO2-H2O . . 10—12
муравьинокислый натрий HCOONa . Ю
Режим работы:
кислотность раствора, pH...... 4,5—5,5
температура, °C................. 90—95
12. Хромирование
Хром имеет высокую химическую стойкость, а также высо-
кую твердость и износоустойчивость. Он относится к числу
электроотрицательных металлов, однако благодаря сильной
склонности к пассивированию приобретает свойства благо-
родных металлов. На хром не действуют органические кис-
лоты, сера, сероводород, слабая серная кислота, азотная
кислота, растворы щелочей. Он стоек против действия
влажной атмосферы. Осаждение хрома на практике произ-
водится из электролита, содержащего в качестве основного
компонента не соль хрома, как в большинстве электроли-
тов, а хромовый ангидрид. Водный раствор хромового ан-
гидрида представляет собой сильную кислоту — хромовую.
Электролиз в растворах хромовой кислоты осуществляется
с нерастворимыми анодами, которые изготовляют из свинца
или сплава свинца с сурьмой, обладающих повышенной ус- . м
тойчивостью в электролите. |Н
Состав стандартного электролита и режим работы на-М
нем следующие:
Состав электролита, г/л:
хромовый ангидрид СгО3 . . 250
серная кислота H2SO4 ... 2,5
Режим работы:
температура, °C...............45—55
плотность тока, А/дм2 . . . 10—25
выход по току, % . . . . 10—20
электролита, можно
Изменяя температуру и плотность
получать различные по назначению осадки: защитно-деко-
ративные и износостойкие. Для этих целей применяют «мо-
лочное» хромирование (для деталей, подвергаемых одно-
временно механическому износу и воздействию агрессивной
среды), «черное» хромирование (для декоративной отделки
и специальных целей), «мерное» хромирование (для довод- .
ки рабочей части измерительного инструмента), «пористое» I
хромирование (для притирки трущихся пар деталей) и др-1
276
13. Нанесение покрытий из неметаллических веществ
ЭМАЛИРОВАНИЕ. Эмаль устойчива во всех органических
и минеральных кислотах (за исключением плавиковой), а
также в слабых растворах щелочей. Составляющие эмали
принято делить на стеклообразующие и вспомогательные.
Основным стеклообразующим компонентом является дву-
окись кремния SiO2 в виде кварцитов или речного песка.
Наряду с двуокисью кремния в эмали вводят стеклообра-
зующие В20з, CaO, Na2O. Для повышения химической стой-
кости и механической прочности в эмаль вводят PbO, SnO,
А120з и такие вещества, как Na2O, К2О, придающие блеск
покрытию.
При установлении состава эмали исходят из условий
службы изделия, назначенного к эмалированию. Составля-
ющие эмали определенным образом подготавливают и сме-
шивают с глиной. Подготовка изделий перед эмалированием
заключается s обезжиривании, травлении и промывке. На-
несение эмали может производиться мокрым (нанесение
эмали опрыскиванием или обливом и последующий обжиг
в печах) или сухим способом (на поверхность раскаленного
изделия наносят многократно ситами грунтовочные мате-
риалы, а затем и эмаль; все это обжигают в печах).
ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ. Они широко распро-
странены и во многих случаях незаменимы для длительной
защиты от атмосферных воздействий. Кроме того, их часто
применяют для придания декоративного вида, а также в
специальных целях (например, в качестве электроизоляции
на проволочных изделиях).
Лакокрасочные изделия должны быть сплошными, бес-
пористыми, газо- и водонепроницаемыми, химически стойки-
ми, эластичными, обладать высокой адгезией, механической
прочностью и твердостью. Лакокрасочные покрытия в ос-
новном состоят из органического вещества — пленкообразо-
вателя, как правило, смешанного с минеральными соедине-
ниями, и делятся на две группы: краски и лаки.
Краски представляют собой суспензию минеральных ве-
ществ — красителей в пленкообразователе. Последним слу-
жит, как правило, высыхающее масло (олифа), которое вы-
полняет роль связующего вещества. Лаки являются колло-
идным раствором высыхающих масел, смол или эфиров
целлюлозы в летучих органических растворителях. Безмас-
ляными пленкообразователями являются битумы, целлю-
лоза, бакелитовые и каучуковые материалы.
Процесс нанесения лакокрасочных покрытий состоит из
277
следующих основных операций: подготовки поверхности к
покраске, грунтовке, окраски и лакировки.
ГУММИРОВАНИЕ С НАНЕСЕНИЕМ ПОЛИМЕРНЫХ
ПЛЕНОК. Благодаря своим эластичным свойствам, хоро-
шему сопротивлению истиранию и способности гасить коле-
бания резина занимает особое место. Она обладает также
высокими диэлектрическими свойствами и химической стой-
костью. Сырая резина наносится на проволоку с помощью
шприц-машин: проволока или изделия из нее проходят че-
рез специальные устройства, где на них наносится резина.
Физические свойства резины повышаются в результате при-
менения процесса вулканизации.
При содержаниях серы свыше 15 % образуется твердая
резина — эбонит с высоким сопротивлением разрыву и срав-
нительно низким удлинением, но отличающийся высокой
химической стойкостью. Иногда эбонит комбинируют с ре-
зиной и получают, помимо высокой химической стойкости,
и хорошую эластичность.
Полихлорвинил, полиамиды, поликарбонаты, полиэтилен
хорошо сопротивляются действию химических веществ, не
теряют своих свойств при низких температурах. Широко
применяются также ацетилцеллюлоза, нейлон, эпоксидные
смолы, полиэфирные пластики и другие покрытия. Нане-
сение жидких или диспергированных пластиков производит-
ся с помощью распыленной воды или органической эмуль-
сии. Толстые покрытия наносят опрессовкой. Расплавлен-
ный пластик наносят на проволоку в четыре стадии: нагрев
проволоки, погружение в расплавленный пластик, нагрев в
печи, охлаждение и полировка.
Проволоку и пряди для канатов в настоящее время на-
чали покрывать капроном, который имеет повышенную стой-
кость от истирания. Наносят его также шприц-машинами.
14. Оборудование для нанесения покрытий на проволоку
На рис. 99, 100, 101 приведены схемы нанесения горячего и
электролитического покрытия проволоки цинком и оловом.
Аналогичны схемы для покрытий проволоки другими метал-
лами.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБЕЗЖИРИВАНИЯ. Обезжи-
ривание обжигом производят в ваннах-печах с расплавлен-
ными свинцом или солями. Обогрев таких ванн-печей может
быть наружный и внутренний. Объем печи выбирают таким,
чтобы у нее была больше тепловая инерция и в то же время
чтобы окисление поверхности было меньшим.
278
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ (ДЕКАПИРО-
ВАНИЯ). Травление можно производить отдельно в стацио-
нарных баках или в ваннах, установленных в потоке с на-
несением покрытия. При этом ванны травления могут быть
химического или электрохимического травления. Иногда эти
виды травления дополняют друг друга. Оборудование для
травления аналогично описанному в гл. IV.
Ванны для горячих металлопокрытий
обычно изготовляют из листовой стали 08кп. Ванны для
лужения и свинцевания работают по 3—5 лет и более. Рас-
плавы металлов почти не действуют на стенки ванн, разъ-
едает их флюс. Если не принять мер по усилению бортов на
уровне флюса, то ванна выйдет из строя раньше указанного
срока.
Срок службы ванны при горячем цинковании может ко-
лебаться от 2 мес до 3 лет в зависимости от режима работы
и конструктивного выполнения. Особенно опасен перегрев
ванны в углах, местах сварки, наиболее напряженных уча-
стках, находящихся под максимальными нагрузками и др.
Ванны для горячего алюминирования, даже изготовленные
из железа Армко, разрушаются гораздо быстрее, чем при
горячем цинковании. Поэтому в последние годы ванны из-
готовляют из неметаллических материалов или футеруют
материалами, не реагирующими с алюминием и цинком, на-
пример графитом, керамикой, магнезитовым кирпичом.
Применение неметаллических материалов для ванн требует
в свою очередь специального способа их обогрева. Сущест-
вуют способы с верхним газовым или индукционным обо-
гревом.
Погружающие валы и гребенки в цинко-
вальных и лудильных ваннах. Валы (скобы),
погружающие проволоку в цинк или олово, укрепляют в
проушинах на ванне так, чтобы они не доходили до про-
дольных стенок. Поэтому проволоку можно провести и за-
тем специальной вилкой утопить под погружающий вал.
Погружающие валы имеют диаметр от 50 до 120 мм.
Наиболее удачная конструкция вала изображена на
рис. 103. Такой вал не забивается тяжелым металлом и
сравнительно легко вращается.
Гребенки, удерживающие асбестовые обтиры, устанав-
ливают обычно на различных расстояниях от выхода из
ванны цинкования или лужения. Если покрытие нужно луч-
ше обтереть и получить его менее толстым, то гребенку
следует помещать ближе к ванне. Далеко относить гребен-
ку от цинка или олова нельзя, так как эти металлы могут
застывать в куколке и прорывать ее. Крепление гребенок и
погружающих валов должно быть таким, чтобы их легко
можно было перемещать вдоль ванны и по вертикали. При
вертикальном выходе из цинка проволоку дополнительно
нагревают в устройстве для оплавления и иногда обтирают
на большом расстоянии от зеркала ванны.
Ванны для гальванического цинкования,
латунирования и других покрытий. Ванны
для гальванического покры-
тия делают из стали и за-
тем футеруют различными
материалами. Например,
ванны для цинкования футе-
руют свинцом и гуммируют;
ванны для латунирования
покрывают полиизобутиле-
ном, фаолитом и другими
материалами.
Ванны с вертикальным
прохождением проволоки
при цинковании компактней,
но зато менее удобны при
ремонтах и обслуживании.
Поэтому в настоящее время
Рис. 103. Погружающий вал:
1 — вал; 2— крепление вала; 3—
жесткое основание; 4 — проушины;
5 — борта ванны
преимущественно применя-
ют горизонтальные ванны.
Горизонтальные ванны обычно состоят из 2—4 секций,
скрепленных болтами на резиновых или свинцовых про-
кладках. При монтаже ванну на фундаменте тщательно
изолируют, чтобы не допустить утечек тока, которые, по-
мимо потерь тока, способствуют появлению блуждающих
токов и образованию осадков металлопокрытий на стенках
футеровки, на штанге и других деталях. ।
Ванны цинкования снабжены электроде держателями.
Проволока — катод — поддерживается фарфоровыми роли-
ками, которые размещены в ванне на специальных валах
на расстояниях, гарантирующих от провисания.
Контактирование с движущейся проволокой катодного
полюса осуществляется с помощью индивидуальных вра-
щающихся контактов, экранированных специальными ще-
ками из эбонита или винипласта для того, чтобы не было
потерь тока на контактах (рис. 104, а). Широко также при-,
меняют контактные штанги, где ток к проволоке подается j
от общей штанги, экранированной слоем резины, изоляци-j
онной ленты и другими материалами (рис. 104, б). : I
280
Такое приспособление способствует получению более
качественного покрытия на проволоке, так как уменьшает
потери тока и позволяет получить более высокие его плот-
ности.
Аноды можно крепить различными способами, из кото-
рых самые распространенные — это крепления крючками
Рис. 104. Контактное приспособление для катодов (про-
волоки):
а — индивидуальный вращающийся контакт; б — кон-
тактная штанга; 1 — проволока; 2— щека из эбонита или
винипласта; 3 — бронзовый вращающийся контакт; 4 —
рычаги катодного приспособления; 5 — катододержатель;
6 — катодная штанга; 7 — общая контактная штанга
Рис. 105. Крепление анодов крючками (а) н с помощью свинцовой решетки
(б);
1— анод; 2—анодная штанга; 3 — деревянный брусок; 4— деревянные изо-
лирующие шпильки; 5 — анодная свинцовая решетка
на штангах и с помощью свинцовой решетки (рис. 105).
Крепление с помощью свинцовой решетки применяется
сравнительно недавно. В этом случае на анодные решетки,
сделанные из свинца или освинцованной меди и имеющие
специальные пазы, кладут аноды. Контактную решетку эк-
ранируют резиной или другими материалами, не экраниру-
ют лишь пазы, через которые к анодам подается ток.
281
Подогрев электролита в гальванических ваннах осуще-
ствляется с помощью змеевиков из сурьмянистого свинца.
Нельзя подогревать электролит острым паром (который
иногда подают через специальные трубы в ванну), так как
пар сильно разбавляет электролит.
Перемешивают электролит воздухом, который с помо-
щью воздуходувки подают в специальные трубы с отвер-
стиями.
Из имеющихся однониточных гальванических установок
особенно интересна установка со спиральным прохождени-
ем проволоки (рис. 106). Такая установка отличается вы-
Рнс. 106. Одноннточная спиралеобразная установка для металлопокрытия:
1 — размоточное устройство; 2 — рихтовальное приспособление; 3 — спиралеоб-
разователь; 4 — проходящая проволока; 5 — вращающая труба; 6 — контакти-
рующие устройства; 7 — технологические ванны; 8 — намоточное устройство
сокой производительностью и занимает небольшую пло-
щадь. После размоточного устройства проволока на этой
установке проходит рихтующее приспособление и направ-
ляется с помощью роликов в спиралеобразователь, кото-
рый формирует винтовую спираль определенного диаметра
и шага витков. Двигаясь по винтовой линии, проволока по-
ступает на две вращающиеся трубы, параллельно распо-
ложенные над всеми ваннами, и катится по ним внутренней
частью витков спирали. Спирали придается устойчивое по-
ложение и поддерживается движение проволоки по винто-
вой линии.
282
Последовательно проходя все ванны, проволока сматы-
вается на приемном барабане. Подсоединение проволоки к
катодному полюсу осуществляется с помощью специальных
контактных пластинок, соединенных гибким проводом с то-
коведущей шиной. Аноды в ванне подвешиваются на анод-
ные штанги, расположенные вдоль оси спирали. Такие уста-
новки должны получить широкое применение при гальва-
ническом латунировании и меднении.
15. Намоточные и размоточные устройства
Намоточные устройства предназначены для на-
матывания проволоки, выходящей из ванн покрытия. Диа-
метр барабана намоточного устройства выбирают в зави-
симости от диаметра наматываемой проволоки: при диа-
метре проволоки 8,0—2,0; 2,0—0,6 и 0,6—0,1 мм диаметр
барабана соответственно 800—500; 450—250 и 240—210 мм.
Барабаны намоточных устройств диаметром 350 мм и
более делают обычно горизонтальными, а диаметром 450 мм
'и менее — вертикальными. Как правило, намоточные
устройства с диаметром барабана 300—800 мм бывают
24-ниточные, а намоточные устройства меньших диамет-
ров— 10—-12-ниточные. Характеристики намоточных аппа-
ратов 24/600, 24/400, 20/200 приведены ниже: 20/200
24/600 24/400
Число барабанов .... Размеры барабанов, мм: 24 24 20
диаметр 600 400 200
длина рабочего участка . Диаметр наматываемой про- 900 600 400
ВОЛОКИ, мм 2—7 0,9—1,4 0,2—0,45
Число скоростей намотки . 8 8 *
Скорость намоткн, м/мин . 5,7—34,6 15—60 39—110
Емкость барабана, кг . . 150—200 70 20
Мощность электродвигателя, кВт . . 14 7 2,3
Ток Переменный Постоянный
Размеры аппарата, мм: 16140
длина 10280 6445
ширина . 2630 2230 610
высота 2330 1740 1120
Масса, кг 23420 11320 5520
* Бесступенчатое регулирование.
Размоточные-устройства
зонтальные и вертикальные. Способов
могут быть гори-
размотки довольно
283
много. Различные способы размотки проволоки показаны
на рис. 69.
Контрольные вопросы
1. Что такое анодное покрытие?
2. Какие металлы будут катодными по отношению к стали?
3. Что такое обезжиривание?
4. Какие операции включает подготовка поверхности проволоки к по-
крытию?
5. Каким образом производят горячее цинкование?
6. Какие существуют разновидности горячего цинкования проволоки?
7. Какие преимущества имеет гальваническое цинкование?
8. Что такое лужение проволоки?
9. В чем суть гальванического лужения проволоки?
10. В чем сущность гальванотермического метода нанесения латуни?
11. Как производится меднение в кислых и цианистых электролитах?
12. В чем заключаются недостатки процесса алюминирования прово-
локи?
13. Какие способы кадмирования Вы знаете и как они осуществляются?
14. Каким образом преимущественно производится свинцевание?
15. Какими способами осуществляется никелирование?
16. Как производится хромирование?
17. Для каких целей и как наносят на проволоку эмали и лаки?
18. Как осуществляется нанесение на проволоку полимерных пленок и
ее гуммирование?
19. Какое оборудование применяют для горячего покрытия проволоки?
20. Какое оборудование применяют для гальванического покрытия про-
волоки?
Глава ОТДЕЛКА, УПАКОВКА ПРОВОЛОКИ
хн и прутков ;
1. Операция отделки
Государственными общесоюзными стандартами (ГОСТами)
и Техническими условиями (ТУ) предусмотрена поставка
потребителям некоторых сортов проволоки не в мотках, а в
отрезках определенной длины, которые называют прутками.
Длина прутков определяется их назначением (для навивки
пружин, для сверл, для электросварки и т. д.) и удобством
транспортировки. Прутки должны быть выпрямленными,
а в отдельных случаях шлифованными и полированными
(прутковая серебрянка).
Правку и резку при переработке мотков на прут-
ки проводят на правильноотрезных станках (рис. 107).
Правку круглой проволоки осуществляют вращением вокруг
нее специальной рамы с закрепленным на последней комп-
284
лектов роликов и плашек. Проволока при этом подвергает-
ся большому числу перегибов во всех направлениях и вы-
ходит из станка выпрямленной. После этого ее автоматиче-
ски отрезают и укладывают в желоб.
Проволоку фасонного сечения (прямоугольного, шести-
гранного и др.) правят на станках, имеющих два комплек-
Рнс. 107. Схема правильно-отрезного станка с вращающимися втулками:
7 —рамка (а—д — втулки); 2, 3 —парные ролики; 4 — правильные ролики;
5 — ножи; 6 — упор; 7 — пруток
та роликов — вертикальные и горизонтальные. В процессе1
правки она перегибается около роликов и выпрямляется.
Для правки прутков диаметрами до 20—25 мм исполь-
роликовые рихтовки (рис. 108).
зуют чаще всего обычные
Правку более толстых
прутков (до 100 мм) про-
изводят на правильных
быстроходных станах с
косорасположенными ро-
ликами (рис. 109). Угол
поворота роликов по от-
ношению к оси стана со-
ставляет 25—35°. Ролики
стана в зависимости от
назначения делятся на
приводные (рис. 109, а)
и нажимные (рис. 109,6).
Профиль приводных роли-
ков выполняется специаль-
ной формой (близкой к ги-
перболоиду); нажимные ро-
лики имеют цилиндричес-
кую форму. Приводных ро-
ликов в стане—2, нажим-
ных —3—5. Приводные ро-
лики приводятся во враще-
ние электродвигателем, на-
жимные ролики — холостые
Рис. 108. Схема правильного многоролико-
вого стайка:
а — вид сбоку; б — вид сверху
Рис. 109. Схема правильного стайка сг
косорасположеииыми роликами:
а — приводные ролики; б — нажимные-
ролики
285
и приводятся в движение вследствие трения о вращающий- I
ся пруток. Во время правки косорасположенные приводные |
ролики приводят прутки во вращательное и поступательное
движение. При соответствующем давлении нажимных ро-
ликов пруток подвергается всестороннему изгибу и прав-
ке. Скорость правки составляет 15—60 м/мин.
Правку прутков диаметрами 20—100 мм осуществляют
на многовалковых правильных машинах. Правка произво-
дится благодаря поочередному изгибу прутка между ряда-
ми верхних и нижних валков с постепенным уменьшением
стрелы прогиба. Поэтому употребляют нечетное число ра-
бочих валков, расположенных в шахматном порядке, чаще
всего 7 или 9.
Шлифованием удаляют с поверхности металла ра-
ковины, риски, обезуглероженный слой и другие дефекты.
Шлифуют проволоку и прутки после термической обра-
ботки.
Проволоку в мотках шлифуют на станках с вращающи-
мися размоточной и намоточной кассетами, приспособлени-
ем для правки и шлифовальным устройством. Проволока,
перематываясь с кассеты на кассету и вращаясь вместе с
мотком, проходит правильное приспособление и шлифуется
между вращающимися абразивными кругами.
Прутки шлифуют на бесцентрово-шлифовальных стан-
ках после их правки и резки. При этом пруток, расположен-
ный на опоре, с одной стороны соприкасается с вращаю-
щимся шлифовальным кругом, а с другой — с опорным дис-
ком или пропускается между двумя абразивными кругами.
На большинстве станков подача и уборка прутков автома-
тизированы; на некоторых станках имеются приспособления
по автоматическому замеру диаметров прутков, а также ме-
ханизмы по регулированию положения шлифовальных кру-
гов. В зону шлифования прутков подается охлаждающая
эмульсия.
Полирование проволоки и прутков проводят в тех слу-
чаях, когда требуется более высокая чистота поверхности,
необходимая для того, чтобы увеличить срок службы и ан- ‘
тикоррозионную стойкость изделия, изготовляемого из про-
волоки.
Механическое полирование осуществляют на специаль-
ных станах пропусканием проволоки и прутков через вра-
щающиеся жгуты или между дисками с полировальными
пастами. Его можно вести также и бесцентровым способом,
кругами с мелким абразивом. ,
Более эффективно электрохимическое полирование, при |
котором полируемая проволока проходит через электролит
и подвергается воздействию постоянного тока. На проволо-
ке, являющейся анодом (положительным электродом), рас-
творяются все неровности, в результате чего достигается
высокая чистота поверхности. Отрицательным электродом!
являются металлические пластинки, которые также погру-
жаются в электролит. В качестве электролитов используют
смеси различных кислот (чаще фосфорной, серной, лимон-
ной) с добавками глицерина, хромового ангидрида или дру-
гих веществ. Особенно успешно полируются нержавеющие
стали. Электрохимическим способом прутки полируют
редко.
2. Смазка и упаковка
Методы упаковки и смазки определяются требованиями к
готовой продукции, а также условиями хранения и транс-
портировки. Проволока должна быть надежно защищена от
механических повреждений и перепутывания. Материалы,,
используемые для упаковки, должны быть достаточно проч-
ными; в них не должно быть веществ, вызывающих корро-
зию, и они не должны поглощать из окружающей среды
влагу. Особенно важно правильно подобрать материалы
для упаковки тонкой стальной проволоки, которая при не-
благоприятных условиях легко окисляется.
Перед упаковкой проволока должна быть хорошо увя-
зана. Обычно проволоку толстых и средних размеров обвя-
зывают тремя-четырьмя вязками из мягкой проволоки. Бо-
лее тонкую проволоку перевязывают собственными конца-
ми, а иногда нитками или шпагатом. Вязка не должна
ослабевать и перемещаться по мотку после его переклады-
вания и транспортировки.
Калиброванные прутки увязывают в пачки по 5—10 т в
четырех местах проволокой. По концам пачки на расстоя-
нии 1—2 м от конца пачки обвязки накладываются в три
нитки, следующие две обвязки накладываются в две нитки,,
равномерно распределенные между крайними обвязками.
Диаметр проволоки для обвязки должен быть не менее
6 мм.
Проволоку и калиброванные прутки смазывают погру-
жением мотков и прутков в нагретые масла или в их смеси.
В качестве смазки используют веретенное, вазелиновое в
трансформаторное масла. Для уменьшения текучести в не-
которых случаях к ним добавляют загустители: цезерину
петролатум, солидол. В смазку для ответственных сортов
287
проволоки и прутков, склонных к коррозии, добавляют еще
антиокислители, задерживающие окисление самого масла.
Необходимо контролировать смазку на ее влажность и ней-
тральность (отсутствие кислот и щелочей). Когда по усло-
виям применения проволоки смазка недопустима (напри-
мер, для игольной), то для ее сохранения используют инги-'
45иторы — вещества, замедляющие коррозию. Применяют
также нитрид натрия. Иногда смазку наносят на проволо-
ку в процессе обработки, например при закалке и отпуске.
Проволоку упаковывают в мягкие хлопчатобумажные
материалы или в жесткую тару. Иногда применяют и то,
и другое. Моток толстой проволоки обматывают после про-
масливания тканевой лентой и оплетают дополнительно
мягкой проволокой. Мягкая упаковка тонкой проволоки
включает еще один-два слоя влагонепроницаемой бумаги.
Вместо тканевых лент успешно применяют плотную гофри-
рованную бумагу в виде ленты. Такая бумага хорошо вытя-
гивается и плотно облегает обмотанные мотки. Применяют
также упаковку мотков синтетическими материалами
{в частности, полиэтиленовой лентой).
Оплетку проволоки лентой и мягкой проволокой прово-
дят на специальных упаковочных машинах. На рис. ПО по-
10 2
Рнс. ПО. Машина для упаковки
проволоки:
1 — моток проволоки; 2 — при-
водной опорный ролик; 3 — на-
правляющая; 4—оплеточный ру-
лон; 5 — кольцо; € — прижимной
ролик; 7 — вращающийся диск;
8 — двигатель; 9—пусковая пе-
даль; 10 — станина
казана машина для оплетки мотков бумажной, тканевой
или полиэтиленовой лентой. Моток проволоки в такой ма-
шине вращается от приводных опорных роликов; устойчи-
вое положение его обеспечивается специальными направ-
388
ляющими. Рулон упаковочной ленты устанавливают на
пальце, закрепленном на кольце. Кольцо, вращаясь от мо-
тора через шкив и ирижимные направляющие ролики, опле-
тает моток. Машина снабжена пусковой педалью и регуля-
тором скорости. Упаковочные машины по конструктивному
оформлению могут отличаться от машины, показанной на
рис. ПО. Более эффективны машины, имеющие на кольце
два-три различных упаковочных рулона. Такие машины по-
зволяют делать многослойную оплетку бумагой и одновре-
менно оплетку проволокой.
Хорошим видом жесткой тары являются металлические'
бочки, снабженные герметичными крышками, и специаль-
ные металлические контейнеры (см. рис. 61). В такой таре
проволока хорошо предохраняется от механических и ат-
мосферных воздействий. Для предохранения проволоки от
запотевания при перемене температуры окружающей среды
в бочки и контейнеры вкладывают осушитель (силикагель
или алюмогель).
Широкое распространение получила упаковка предвари-
тельно обернутой бумагой проволоки в металлические бан-
ки и ящики.
Прутки из проволоки упаковывают аналогичными спосо-
бами. Перед упаковкой их собирают в пачки, которые обер-
тывают на специальных машинах лентой из бумаги или дру-
гих материалов.
Для упаковки металлических изделий начали широко
применять легкие синтетические материалы, аэрозоли и
ингибиторы. Способ упаковки изделий в основном зависит
от конфигурации и размера, а также от длительности и ус-
ловий хранения или транспортировки. Наиболее распрост-
ранено хранение больших партий проволоки в штабелях,
накрытых сверху прозрачной синтетической пленкой, а так-
же упаковка каждого отдельного мотка проволоки пленкой
из полиэтилена, поливинилхлорида, полипропилена и др.
На некоторых предприятиях на станках, аналогичных
изображенному на рис. ПО, обматывают промасленные мот-
ки полиэтиленовой лентой шириной 100—250 мм. Проволо-
ку в мотках небольшого размера укладывают в плотные по-
лиэтиленовые мешки вместе с кусочком влагопоглощающе-
го аэрозольного материала (мелкие твердые частицы) и
производят последующее отсасывание воздуха вакуумным
насосом. Оставшаяся в мешке влага поглощается влагопо-
глотителем. Затем мешки укладывают в бумагу и картон-
ные ящики.
Разработан способ морской упаковки проволоки, намо-
19—853
289
1 — катушка; 2 — тонкая резина;
3 — крафт-бумага или полиэтилено-
вая лента; 4 — проволока; 5 — де-
ревянная обшивка или ящик
смол. Этот слой покрытия
тайной на катушку, в полиэтиленовую (изнутри) и тонкую
резиновую (снаружи) ленту. Последовательность операций
показана на рис. 111. Применяют волокнисто-литые боч-
ки и барабаны для проволоки и канатов. Для изготовления
такой тары используют бумажную макулатуру и различные
отходы волокнистых материа-
лов с добавками бакелитовой
смолы и воскообразных про-
дуктов.
Для упаковки используют
гофрированный картон, кото-
рый пропитывают пластмасса-
ми или покрывают слоем из
синтетических материалов.
Перспективным является
способ упаковки металличес-
кого изделия путем нанесения
на него прозрачного защитного
слоя толщиной до 0,2 мм из по-
лиэтилена или синтетических
наносят погружением в расплав
пластмассы, простым обмазыванием или горячим обрызги-
ванием из специального пистолета. Перед использованием
проволоки покрытия снимают различными способами в за-
висимости от вида покрытия и назначения самой проволо-
ки. Для защиты связок серебрянки (круглая сталь в мот-
ках и прутках с повышенной отделкой поверхности и повы-
шенной точностью размеров) применяют пластмассы в виде
труб с толщиной стенки до 10 мм.
На каждый моток упакованной проволоки навешивают
бирку, на которую в соответствии с требованиями ГОСТа и
ТУ наносят маркировку, содержащую номер ГОСТа или
ТУ, диаметр проволоки, название завода-поставщика, дату
изготовления и др. При упаковке в ящики, бочки и банки
маркировку наносят краской на их крышки. Маркировка
позволяет правильно сохранять продукцию, не допуская ее
перепутывания.
Контрольные вопросы
1. Как правят проволоку и прутки?
2. Для чего и как шлифуют проволоку и прутки?
3. В чем сущность электрохимического полирования?
4. Какими материалами смазывают проволоку и калиброванный металл?
5. Какие требования предъявляют к материалам для упаковки?
6. Каковы перспективы синтетических материалов для упаковки прово-
локи?
7. Для чего маркируют проволоку и калиброванный, металл?
290
Глава ИСПЫТАНИЕ ПРОВОЛОКИ
XIII И ПРУТКОВ
1. Измерения
Диаметр проволоки измеряют в основном микрометром.
Обычный микрометр (рис. 112, а) рекомендуется для конт-
роля проволоки толщиной от 0,4 до 10 мм. При измерении
Рнс. 112. Общий внд микрометра (а) н
примеры отсчетов (б) по шкалам:
/ — скоба; 2— пятка; 3 — мнкрометрнче-'
ский винт; 4— стопор; 5—стебель; 6 —
барабан; 7 — колпачок; 8 — трещотка
этим микрометром более тонкой проволоки из мягкого ме-
талла может возникнуть погрешность из-за сплющивания
поверхности проволоки измерительными плоскостями.
Сплющивание твердой проволоки менее вероятно, поэтому
в этом случае диапазон измерения увеличивается в сторону
утонения до 0,2—0,1 мм.
Проволоку, подвергаемую измерению, помещают в мик-
рометр между измерительными плоскостями «пятки» и мик-
рометрического винта. Измерения в процессе волочения
проводят только после остановки машины. Измерительные
плоскости должны быть чистыми. Вращением барабана за
19* 291
трещотку приводят плоскости в соприкосновение с прово-
локой. Вращают барабан только за трещотку до наступле-
ния 3—5 щелчков, так как в противном случае результат
измерения будет зависеть от прикладываемого усилия.
Размер проволоки измеряют по шкалам барабана и стеб-
ля: миллиметры и половины миллиметров отсчитывают по
шкале стебля, а сотые доли миллиметра — по шкале бара-
бана. Относительно среза барабана определяют по шкале
стебля число делений, расположенных левее скоса. Затем
смотрят, какое деление барабана совпадает с продольным
штрихом стебля. Полученные данные суммируют и уста-
навливают размер проволоки. Примеры некоторых отсчетов
приведены на рис. 112, б. ;
Для исключения ошибок при пользовании микромет-
ром необходимо перед измерением проволоки проверять по-
ложение нулевого штриха стебля относительно скоса бара-
бана при нулевом отсчете по барабану. При нулевом от-
счете по шкале микрометрической головки расстояние
между измерительными поверхностями должно быть равно
нулю.
Проволоку измеряют в нескольких местах (сечения) и из.
полученных данных берут средний результат. У круглой
проволоки каждое сечение измеряют в двух взаимно пер-'
пендикулярных направлениях, что, кроме более точного оп-
ределения диаметра, позволяет выявить еще правильность
профиля.
Для более точных измерений применяют рычажный мик-
рометр, у которого неподвижная измерительная поверх-
ность снабжена специальной чувствительной шкалой. При
использовании рычажного микрометра измерительное уси-
лие небольшое, и оно не деформирует проволоку.
Диаметр микронной и в ряде случаев наитончайшей
проволоки определяют следующими методами:
а) взвешивают отрезок проволоки определенной длины
на аналитических весах и рассчитывают при известной
плотности металла его среднее сечение и диаметр;
б) пользуются оптическими приборами — оптиметрами;
в) применяют дифракционный микрометр *. Определе-
ния на этих приборах основаны на разложении пучка света
на ряд спектров при прохождении им препятствий (т. е. на
явлении дифракции). Свет, проходящий через кусочек про-
волоки, образует на экране дифракционные кольца, по ши-
рине которых и определяют диаметр;
1 Разработан Уральским политехническим институтом.
292
г) при известном удельном сопротивлении металла рас-
считывают диаметр проволоки по замеренному электросоп-
ротивлению на определенном отрезке.
Размеры фасонной проволоки определяют микрометра-
ми, а при сложных сечениях — шаблонами и по изображе-
ниям сечений на экранах проекционно-измерительных при-
боров.
В настоящее время создано много контактных и бескон-
тактных (без касания к изделию) приборов для определе-
ния диаметра проволоки в процессе волочения. В большин-
стве случаев такие приборы основаны на изменениях маг-
нитных и электрических свойств металла с изменением
размеров его сечения.
Для определения размеров прутков пользуются штанген-
циркулем (рис. ИЗ, а). Штангенциркуль состоит из линей-
Рис. 113. Штангенциркуль:
а — измерение наружного
диаметра прутка; б—уст-
ройство нониуса
S
ки 7 с делениями и двух мерительных губок, одна из кото-
рых 2 неподвижно закреплена на конце линейки, а другая,
подвижная губка 3 представляет одно целое с рамой 4 и
может вместе с ней передвигаться по линейке. В просвете
рамки видны деления линейки.
На одной стороне выреза в рамке имеются деления, об-
разующие так называемый нониус. Наличие на штанген-
циркуле нониуса позволяет проводить измерение с точно-
стью от 0,1 до 0,02 мм.
На рис. 113,6 показано устройство нониуса. На линей-
ке 7 нанесены миллиметровые деления. Длина нониуса 2
293
составляет 9 мм, причем он разделен на десять равных час- 1
тей. Таким образом, длина каждого деления нониуса рав- :
на 0,9 мм и на 0,1 мм меньше деления линейки. |
Пример пользования нониусом. Нулевое!
(крайнее левое) деление нониуса находится между 12-м и!
13-м делениями линейки. Это значит, что диаметр изделия |
равен 12 мм плюс некоторая величина меньше миллиметра. )
Для определения этой величины находим деление нониуса, j
которое совпадает с делением линейки. В нашем примере!
четвертое деление совпадает с одним из делений линейки.)
Это деление показано более жирным штрихом. Это значит,т
что искомая величина равна 0,1 мм-4 = 0,4 мм. Следова-j
тельно, измеряемый диаметр равен 12 + 0,4=12,4 мм. I
2. Оценка качества поверхности
Качество поверхности проволоки и прутков различного на-.,
значения определяется требованиями ГОСТов и ТУ. Наи-;
более распространенным методом оценки поверхности яв-
ляется осмотр невооруженным глазом или с применением
луп и . специальных микроскопов. При такой проверке вы-
являются риски, продольные и поперечные трещины, рако-
вины, вмятины, задиры, расслоения, заусенцы и некоторые
другие дефекты. Наличие большинства перечисленных де-
фектов на поверхности не допускается, так как они (особен-
но трещины, раковины и расслоения) снижают эксплуата-
ционные свойства проволоки и прутков.
В случаях затруднений осмотра поверхности из-за на-
личия на ней окислов, слоя другого металла или пленок
производят травление образцов в кислотах.
В некоторых случаях бывает необходимо оценить по-
верхность с точки зрения ее гладкости, т. е. проверить вы-
соту и форму неровностей или шероховатости. ГОСТ
2789—73 установлено 14 классов чистоты поверхности ме-
талла. Высоким классом чистоты (классы 10—12) облада-
ет проволока, полированная и протянутая на жидкой смаз-
ке. Шлифованная проволока имеет чистоту поверхности по
классам 6—7, протянутая на сухом мыле — по классам 7—8.
Класс чистоты определяют сравнением с эталонами, ком-
плектуемыми в наборы, или с помощью специальных мик-
роскопов.
3. Механические и технологические испытания
Испытание на растяжение позволяет определять
ряд характеристик проволоки и прутков: временное сопро-
тивление разрыву (Ов), предел текучести (от), предел упру-
294
гости (Оупр), относительное удлинение (6) и относительное
сужение поперечного сечения (tf>).
Испытания производят на специальных машинах, имею-
щих механизмы для нагружения образца до разрушения,
а также для измерения силы по мере нагружения и в мо-
мент разрушения. Эти машины могут иметь различные пре-
делы нагрузок. Предельные нагрузки используемых машин
для испытания проволоки и прутков колеблются от десятых
долей килограмма примерно до 50 т и более. Машины вы-
бирают в каждом случае в зависимости от величины сече-
ния и прочности проволоки и прутков.
На рис. 114 изображена машина для испытания прово-
локи на растяжение с нагрузкой до 49 кН. Машина имеет
Рис. 114. Машина для испытания
образцов на растяжение:
/ — образец; 2— захват; 3 — на-
гружающий винт; 4 —маятник сн-
лонзмерителя; 5 — устройство для
записи диаграммы; 6— циферблат
для указания нагрузки; 7 — короб-
ка скоростей; 8 — двигатель; 9 —
выключатель; 10 — станина; 11 —
груз
Рис. 115. Диаграмма растяжения
рычажно-маятниковый силоизмерительный механизм, кон-
струкция которого предусматривает возможность измене-
ния длины штанги с грузом и его массы, что позволяет в
свою очередь изменять величины предельных нагрузок. Ма-
295
шина снабжена коробкой скоростей, обеспечивающей раз-
личные скорости нагружения образцов, а также цифербла- :
том для указания нагрузки и механизмом для ее записи.
Запись диаграмм дает возможность подробно разобрать- :
ся в результатах испытаний на растяжение. На рис. 115 '
приведена диаграмма растяжения, полученная при испыта
нии образца проволоки из мягкого металла. На ней указа-
ны усилия Р, соответствующие каждой из определяемых
при растяжении механических характеристик о.
Относительное удлинение определяют при испытании
образцов строго определенных длин. Для проволоки длины
образцов обычно принимают 100, 200 мм или 100d (здесь
d — диаметр проволоки, мм).
При диаметре проволоки меньше 0,8 мм иногда взамен
испытания ее на перегиб определяют временное сопротив-1
ление разрыву при разрыве образца с узлом. При испыта- ;
нии с узлом выявляется также хрупкость проволоки.
Испытание на твердость проводят на большинстве прут-
ков, прошедших калибровку или термическую обработку, з
Твердость — это свойство материала оказывать сопротивле- )
ние пластической деформации при вдавливании. Имеется •
определенная связь между твердостью материала и его :
прочностью.
Твердость по Бринеллю (НВ) основана на том, что в
плоскую поверхность металла вдавливается стальной ша- ;
рик диаметром 2,5; 5 или 10 мм под постоянной нагруз-
кой Р. После снятия нагрузки в металле образуется отпе-
чаток (лунка). Диаметр лунки d позволяет определить
число твердости с помощью специальной таблицы.
Этот метод рекомендуется применять до НВ 450, так ;
как при большей твердости шарик может деформироваться, j
что исказит результаты испытания.
Определение твердости по Роквеллу в отличии от опре-
деления по Бринеллю проводится по глубине отпечатка,
а не по диаметру. Наконечником, который вдавливается в .
металл, служит алмазный конус или стальной закаленный
шарик. Конус или шарик вдавливают двумя последователь- \
ными нагрузками: предварительной Р, равной 100 Н, и ос-
новной Р, равной 880 Н для шарика, 1370 Н для алмазного |
конуса и 490 Н для алмазного конуса при испытании очень 1
твердых материалов. ’
Твердость по Роквеллу измеряют в условных единицах 1
HR. Цифры указывают твердость по соответствующей шка-
ле (А, С или В).
Твердость по Виккерсу (HV) определяют иа деталях
296
Рис. 116. Прибор для испытания про-
волоки на перегиб:
1 — образец; 2 — зажимные тнсочки;
3 — сменные губки; 4 — поводок; 5 —
рукоятка; 6 — счетчик
малой толщины и в тонких поверхностных слоях. Она про-
веряется вдавливанием шестигранной пирамиды; получен-
ный отпечаток имеет форму ромба. Твердость по Виккерсу
представляет собой отношение нагрузки, приложенной к пи-
рамиде, к поверхности отпечатка.
Испытания на перегиб производят на прибо-
рах типа изображенных на рис. 116. Зажатый в тисочки об-
разец проволоки подвергают
повторно-переменным изги-
бам на закругленных губ-
ках. При этом волокна про-
волоки претерпевают перио-
дически растяжение и сжа-
тие на сравнительно неболь-
шом участке. В зависимости
от диаметра проволоки дол-
жны применяться различ-
ные радиусы (диаметры) за-
кругления губок, поэтому
губки на приборе сделаны
сменными.
Для получения правиль-
ных результатов испытания
необходимо обеспечить плот-
ное прилегание проволоки к
губкам, определенную ско-
рость испытания, правиль-
ное положение поводка и не-
которые другие условия. На
приборах с механическим
приводом получают более
точные результаты испыта-
ний. Кроме того, облегчает-
ся и их проведение.
Результаты испытаний на
хрупкую проволоку и косвенно судить о ее стойкости в экс-
плуатации при знакопеременных нагрузках.
Испытание на скручивание осуществляют на
специальной машине, показанной на рис. 117. Перед испы-
танием образец зажимают в захватах и натягивают грузом,
масса которого соответствует примерно 2 % от усилия, не-
обходимого на разрыв проволоки. Скручивание производят
с равномерной скоростью до наступления разрушения об-
разца. Иногда (например, при испытании катанки) скручи-
вают образец с переменой направления вращения или скру-
297
перегиб позволяют выявить
чивают сразу два зажатых рядом образца. Расчетную дли- |
ну испытываемых образцов принимают равной 100d, но]
применяют и другие длины. 1
о способ но-ч
виду разру-
и о наличии
навивку
j — образец; 2 — цилиндр
Рис. 117. Машина для испытания проволоки на скручи-
вание:
/ — образец; 2— захват; 3 — затяжное устройство; 4—
сцепление с приводом; 5 —привод; 6 — счетчик; 7—груз
По числу выдержанных скручиваний судят
сти металла к пластической деформации, а по
тения (излома) металла — о его однородности
Проба на
позволяет выявить расслое-
ния, отслаивания, трещины
надрывы или изломы в об-
разце, а также прочность
покрывающего его слоя
(цинкового, оловянного
и др.).
При этом образец прово-
локи навивают плотно при-
легающими витками на ци-
навивку оценивают иногда и микро-
линдр определенного диа-
метра или на конец самого
образца (рис. 118). Число витков составляет 5—10.
Испытанием на навивку оценивают иногда и микро-
структуру, так как неоднородность ее приводит к получе-
нию неодинаковых по размеру витков проволоки после та-
кой операции.
'298
Определение микроструктуры металла име-
ет большое значение, так как от нее зависят свойства и тех-
нологические качества (способность деформироваться, вос-
принимать закалку и пр.) проволоки. Причины преждевре-
менного разрушения изделий из проволоки нередко
связаны с ненормальной для данного металла и сплава
структурой.
Микроанализом при необходимости определяют форму
и размеры зерен; изменения внутреннего строения металла,
происходящие под влиянием термической обработки или
механического воздействия; состав отдельных структурных
составляющих (по их характерной окраске, после обработ-
ки поверхности в специальных реактивах); микротрещины
и неметаллические включения и т. д. Микроструктуру про-
волоки определяют как после промежуточных термических
обработок, так и в готовом виде.
Для микроскопического анализа из проволоки вырезают
продольные или поперечные образцы, которые вставляют
в оправку (металлическую трубку), установленную на глад-
кой поверхности, и заливают легкоплавким металлом,
пластмассой или другим материалом. Образцы сначала об-
рабатывают в оправке на наждачном круге, а затем шли-
фуют наждачной бумагой. Первоначально используют бу-
магу грубого номера (с крупными зернами абразива), а по-
том — более тонкого номера. 'После шлифования образцы
полируют на обтянутых сукном вращающихся кругах, ко-
торые обмазывают полировальным составом. Применяют
также электролитическое шлифование, дающее лучшие ре-
зультаты.
Подвергнутую полированию поверхность образца (шли-
фы) травят в специальных реактивах (растворах кислот и
солей), промывают и сушат. Обработанные таким обра-
зом шлифы устанавливают на предметный столик мик-
роскопа и просматривают. При необходимости также фо-
тографируют структуру. Один из микроскопов, применяе-
мых для анализа в цеховых условиях, изображен на
рис. 119.
Просмотр микроструктуры в микроскопах основан на
явлении отражения поверхностью шлифа пучка направлен-
ного на нее света. Оптическая система позволяет получить
изображение с увеличением в 25—2000 раз. С помощью
электронных микроскопов, в которых вместо светового пуч-
ка пользуются потоком электронов, а вместо обычных стек-
лянных линз применяют магнитные, можно получить увели-
чения объекта в десятки и сотни тысяч раз. На рис. 120
299
приведена фотография структуры патентированной прово-
локи, сделанная на электронном микроскопе.
Для контроля структуры широко используют и магнит-
ные методы. Последние не требуют затрат на изготовление
шлифов и могут быть применены для контроля проволоки,
непрерывно обрабатываемой в потоке.
Рис. 119. Общий вид микроскопа
МИМ-6:
1— образец (шлиф); 2 — лампа; 3 —
линза; 4 — диафрагма; 5 — окуляр; 6—
предметный столик; 7 — винт точного
регулирования; 8 — винт грубого регу-
лирования; 9— фотокассета; 10—
трансформатор
Рис. 120. Микроструктура патенти-
рованной проволоки из стали У9А.
Электронный микроскоп, X10000
Контрольные вопросы
1. Какие средства применяют для измерения диаметров проволоки и ка-
либрованного металла? а
2. Как производят измерения микрометром и штангенциркулем? • |
3. Какими способами оценивают качество поверхности проволоки Я
прутков? 4
4. Какие механические свойства определяют при испытании металла и|
растяжение? 1
5. Как определяется твердость металла? 1
6. Как производят испытания на числа перегибов и скручиваний? |
7. Какие свойства выявляют при навивке проволоки? |
8. Для чего и как определяют структуру металла? 1
300
Глава ВИДЫ БРАКА И МЕРЫ
XIV БОРЬБЫ С НИМ
Получающийся при производстве проволоки калиброван-
ного металла брак принято делить на исправимый и не-
исправимый (окончательный). Первый устраняется допол-
нительной обработкой, а второй не устраняется, хотя его
появление можно предупредить. Брак может возникнуть
из-за неправильного проведения технологического процес-
са и плохого качества исходного металла. Поэтому меро-
приятия, предупреждающие брак, сводятся к строжайшему
соблюдению технологических процессов, а также к недопу-
щению в производство недоброкачественной заготовки и
катанки.
Брак можно сгруппировать по следующим признакам:
1. Несоответствие геометрии:
а) отклонения по размерам (диаметру) сечения;
б) овальность, выходящая за пределы допуска;
в) затяжки (местные утонения металла по его длине).
Устранить этот брак можно путем замены выработав-
шейся или ошибочно поставленной волоки, а также пра-
вильной установкой волок в волокодержателях. Для лик-
видации затяжек необходимы: прочистка волок, наличие
в них правильной формы канала с хорошей полировкой, из-
менение маршрута волочения, устранение рывков у враща-
ющихся барабанов, улучшение смазки, качественное трав-
ление и т. д.
2. Поверхностные дефекты:
а) дефекты, возникшие при металлургическом переделе;
б) дефекты, возникшие при производстве проволоки.
Дефекты металлургического передела обнаруживаются
на катанке и подкате — сырье метизного производства. За-
пуск катанки и подката с дефектами металлургического
передела в метизное производство недопустимо, так как
они остаются в готовой проволоке и обычно не могут быть
устранены.
К поверхностным дефектам катанки и подката относят-
ся заусенцы и закаты, которые образуются из-за непра-
вильной калибровки прокатных валков, а также плохой на-
стройки линеек и проводок волосовины—вытянувшиеся по
направлению прокатки незаварившиеся пузыри; обезугле-
роживание, возникающее при нагреве стальных слитков и
заготовок под прокатку в окислительной атмосфере печи.
При неправильном ведении технологических процессов
301
на проволоке могут возникнуть поверхностные дефекты: ?
1) продольные и поперечные риски и трещины. Эти де-^j
фекты устраняются применением волок, имеющих правиль-;
ный профиль канала и лучшую полировку, ликвидацией|
выступающих мест у машин и у волок, заменой прорезав-1
шихся тяговых шкивов, подбором рациональных частных^
обжатий; J
2) раковины, рябизна, темные пятна. Этот брак можно
предупредить более качественным травлением и улучшени--;
ем качества других подготовительных операций, смазки и
метода ее подачи, заменой волок более доброкачественны-
ми и пр.;
3) ржавая, темная и загрязненная поверхность преду-
преждается применением защитной атмосферы при терми-
ческой обработке, устранением сильного окисления метал-
ла, улучшением операций подготовки металла к волочению
и условий его хранения, а также применением нейтраль-
ной и не пачкающей смазки при волочении и консервации.
Дефектами поверхности, переходящими с катанки или
подката, являются закаты, плены, трещины. Такие дефек-
ты устраняются только заменой плохой катанки доброка-
чественной, без дефектов, стравливанием поверхности, шли-
фованием на станках, а также термической обработкой,
окислительным отжигом и нормализацией, активно окис-
ляющей поверхность металла.
Брак по механическим свойствам — это несоответствие!
требованиям стандарта по временному сопротивлению раз-1
рыву или твердости, числам перегибов и скручиваний, по|
величине их относительного удлинения и сужения попереч-)
ного сечения, а также наличие в металле хрупких участков.;
Если временное сопротивление разрыву ниже требуе-:
мого, то следует увеличить суммарную деформацию (уве-
личить диаметр заготовки для волочения); при волочении
стальной проволоки можно использовать сталь с более вы-
соким содержанием углерода. Если временное сопротивле-
ние выше заданного, то следует уменьшить суммарную де-
формацию или у стали снизить содержание углерода.
Чтобы устранить несоответствие по числам перегибов,
скручиваний проволоки, а также хрупкости, необходимо
проверить и откорректировать режимы термической обра-
ботки, установить оптимальные значения суммарных и еди-
ничных обжатий, обеспечить эффективное охлаждение ба-
рабанов и волок, улучшить подачу и качество технологи-
ческой смазки и заменить плохие волоки качественными.
Несоответствие микроструктуры. При получении микро-
302
структуры, не соответствующей требованиям стандарта, не-
обходимо проверить применяемые режимы термической
Обработки. При обезуглероживании металла следует про-
верить и улучшить печную атмосферу, просмотреть катан-
ку или подкат и в случае их плохого состояния — заменить
качественными.
Неметаллические включения, ликвационные зоны, а так-
же некоторые трещины не могут быть устранены в про-
цессе производства проволоки и прутков, так как они яв-
ляются дефектами металлургического происхождения. Ме-
талл с такими дефектами не рекомендуется допускать в
переработку на метизные изделия ответственных сортов.
Несоответствие металла химическому анализу не ис-
правляется, и проволоку или прутки, не отвечающие тре-
бованиям химического состава, приходится изготовлять за-
ново из годного металла.
Несоответствие физических свойств (электросопротив-
ления, электропроводности, коэффициента теплового рас-
ширения и др.). При таком недостатке необходимо прове-
рить химический состав металла (особенно на примеси)
и в случае существенных отклонений от установленных
норм заменить этот металл качественным.
Несоблюдение некоторых условий термической обработ-
ки и волочения также может привести к несоответствию
физических свойств. Например, недостаточно продолжи-
тельный отжиг проволоки из сплава Х20Н80 (нихром) не
обеспечивает получения требуемого удельного электросо-
противления. Поэтому необходимо тщательно проверять
режимы всех операций и в первую очередь термической
обработки и обжатий при волочении.
Брак по намотке и массе мотка устраняется точной ус-
тановкой отделочной волоки, тщательной регулировкой вы-
прямляющего (рихтовального) приспособления, созданием
правильной конусности и хорошей полировкой чистового
барабана и соблюдением у чистового барабана диаметра,
соответствующего диаметру проволоки. Эти же причины
приводят обычно к браку по «восьмеркам» (сворачиваниям
мотков в виде цифры 8). Меры для их устранения те же.
Несоответствие упаковки может произойти из-за при-
менения не отвечающих требованию стандартов смазочных
и оплеточных материалов, а также из-за недостаточной
прочности, плохой герметизации и плохого внешнего офор-
мления жесткой тары. Неясную и неполную маркировку
улучшают повторным нанесением.
303
Контрольные вопросы
1. Как устранить неправильный профиль протягиваемой проволоки или
калиброванного металла?
2. Какие поверхностные дефекты образуются из-за нарушения техно-
логических процессов и как их устраняют?
3. Какие поверхностные дефекты проволоки и прутков получаются при
использовании недоброкачественной катанки или подката?
4. Как устраняют брак по механическим свойствам?
5. Как устранить образование неправильной микроструктуры?
6. Каковы причины отклонений химического состава металла и физи-
ческих свойств проволоки от установленных норм?
7. Какими мероприятиями предупреждают брак по упаковке, намотке
и массе мотка?
Глава АВТОМАТИЗАЦИЯ И МЕХАНИЗАЦИЯ
XV В ВОЛОЧИЛЬНЫХ ЦЕХАХ
В проволочном производстве стремятся выполнить техноло-
гические операции в одном общем непрерывном потоке.
При производстве калиброванного металла имеются специ-
альные станы комбинированного типа, в которых совмеща-
ются операции калибровки, отделки и т. д. (см. гл. VI). Ча-
ще всего комбинируют (совмещают) операции термической
обработки и подготовки поверхности металла к волочению.
Иногда к ним присоединяют и нанесение металлопокрытия.
Существуют установки, объединяющие весь цикл операций
в один непрерывный поток.
Обработку проволоки агрегатами-комбайнами проводят
обычно при перемотке ее с катушек (мотков) приемными
устройствами — в нитку; при этом проволока, проходя уста-
новки и приспособления комбайна, подвергается последова-
тельно предусмотренным технологией операциям. Такой спо-
соб производства способствует получению более однород-
ных свойств проволоки, чем обработка ее в мотках, так как
в последнем случае трудно обеспечить одинаковые условия
прогрева и равномерного доступа к виткам мотка травиль-
ного раствора и подсмазочного слоя.
По схеме, показанной на рис. 121, перерабатывают ка-!
танку в канатную проволоку диаметром 1,2—1,6 мм. С раз-:
моточного устройства 1 катанка попадает в окалинолома-:
тель 2, а затем через ванны травления 3, промывки 4, нане-1
сения подсмазочного слоя (извести, буры, стекла) 5 и"
сушила 6 подается на машину 7 многократного волочения.;
Протянутая на машине проволока поступает в накопи-
304
Рис. 121. Поточная автоматическая линия для обработки и волочения канат-
ной проволоки диаметром 1,2—1,6 мм
тель 8, с которого падает на транспортер 9, а оттуда — при
помощи кантователей /0 передается на размоточное устрой-
ство И патентировочной линии. Проволока подвергается
патентированию-нагреву в ванне 12 и охлаждению в ван-
не 13 с расплавом селитры (свинца). После этого проволо-
ку промывают в ванне 14 и травят в ванне 15, сливают
остатки кислоты в ванне 16, наносят нижний подсмазочный
слой в ванне 17, верхний подсмазочный слой в ванне 18 и
сушат в сушилке 19. Затем проволоку при помощи накопи-
телей 20 подают на машины 21 многократного волочения.
После протяжки проволоку готового размера на шпулях
передают в канатный цех.
Схема поточной линии для волочения и обработки сталь-
ной проволоки, предложенная Гипрометизом, показана на
8 S 10 7/ 12 13
___4
Рнс. 122. Поточная автоматическая линия для обработки и волочения сталь-
ной проволоки с линейным н спиральным перемещением
20—853
305
рис. 122. Катанка, концы бунтов которой приварены один
к другому, поступает с разматывающего устройства 1 через
автоматический выключатель 2 в окалиноломатель 3, затем
при помощи спиралеобразователя 4 свертывается в витки
на горизонтальном барабане 5 и проходит химическую об-
работку в блоке, состоящем из ванны травления, промывки
и ванны с раствором буры, жидкого стекла или извести,
после чего поступает в сушильный шкаф 6. Отсюда прово-
лока поступает в волочильную машину 7 и затем в спира-
леобразователь 8. После этого проволока поступает в на-
гревательную печь 9, проходит через ванну для охлажде-
ния 10, охладитель 11 и направляется в блок травильных
баков 12, в сушильный шкаф 13 и на волочение (на схеме
машина для волочения не показана).
На этой поточной линии предусмотрено применение ли-
нейного и спирального перемещения проволоки без враще-
ния ее вокруг оси при неподвижном положении размоточно-
намоточных устройств. Это позволяет приваривать концы
мотков проволоки без остановки механизма. Время отдель-
ных процессов обработки регулируется при помощи спира-
леобразователя и рабочих валков. Диски связаны с валом
спиралеобразователя и обеспечивают при синхронном вра-
щении поступательное равномерное перемещение витков
спирали по ходу процесса.
На рис. 93 приведена схема агрегата, совмещающего
процесс электроконтактного патентирования с операциями
подготовки поверхности и цинкования.
Рассмотрим основные направления механизации и авто-
матизации основных процессов проволочного производства
и повышение производительности.
Комплексная механизация процессов волочения связа-
на с решением следующих основных вопросов: доставка ос-
новных и вспомогательных материалов и механизация
транспортировки готовой проволоки; механизация по об-
служиванию волочильных станов, увязки и упаковки про-
волоки; приготовление технологической смазки.
Вопросы доставки сырья и материалов и транспортиров-
ки готовой продукции наиболее эффективно решаются при
наличии конвейерных устройств, работающих во взаимо-
действии с мостовыми электрическими кранами грузоподъ-
емностью 30—50 кН, управляемыми кран-балками грузо-
подъемностью 10—20 кН, электрокарами, троллейкарами и
автопогрузчиками. Такие операции, как наброска мотков
на фигурки, съем готовой проволоки с барабана или кату-
шек и т. д., проводятся индивидуальными или групповыми
306
грузоподъемными механизмами. Из этих операций по съему
мотков наиболее трудоемка и наименее механизирована
увязка мотков; она остается чисто ручной. Частично это
решается применением контейнеров (см. рис. 61) для
укладки проволоки сразу же после волочения. По условиям
поставки на некоторые сорта проволоки каждый моток дол-
жен быть представлен потребителю в упакованном виде,
т. е. обернут тарной тканью, мешковиной, пергаментом или
другим оберточным материалом. Эту трудоемкую операцию
можно полностью механизировать, применив упаковочный
станок, изображенный на рис. НО.
При намотке проволоки на катушки и мотки большой
емкости представляется возможным механизировать про-
цессы съема мотка с волочильного стана. На рис. 60 и 62
приводятся устройства, с помощью которых это можно осу-
ществить.
Волочение проволоки и прутков. Основой
повышения производительности волочильных машин явля-
ется увеличение скорости волочения и сокращение неизбеж-
ных остановок в процессе работы. Скорость волочения оп-
ределяется конструкцией волочильных машин и зависит от
качества подготовительных (к волочению) операций, стой-
кости волок и усилий охлаждения барабанов и волок. Кро-
ме того, при высоких скоростях волочения необходимы гиб-
кость, быстрота и надежность управления машиной. Все
это может быть осуществлено автоматизацией органов
управления. Особенно важна автоматизация управления
при многостаночной работе, когда внимание рабочего рас-
средоточено и ему трудно контролировать все обслуживае-
мые машины. Поэтому у современных волочильных станов
обычно автоматизирована работа ряда узлов. Так, преду-
смотрена регулировка скоростей промежуточных бараба-
нов, остановка машины при запутывании или обрыве про-
волоки, остановка машины при окончании намотки прово-
локи на заданную длину, контроль скоростей волочения по
показанию их на чистовом барабане, включение системы
охлаждения барабанов при пуске и т. д. В настоящее время
разрабатывают и внедряют устройства по автоматическому
бесконтактному контролю размеров протягиваемой прово-
локи без остановки машин.
В последние годы автоматизация начинает проникать в
область регулирования температуры проволоки и волок при
волочении, контроля технологических параметров волоче-
ния и качества протягиваемого металла. Регулируемые
параметры обеспечивают оптимальный режим и ста-
20*
30?
бильность процессов волочения в течение всего цикла об- ®
работки. <
Активный контроль не только регистрирует возникнове-
яие отклонений в технологических процессах, но и влияет
на ход процесса, направляя его в нужную сторону, либо '
останавливая его, не допуская возникновения брака. При
настройке на определенные параметры волочения и экс-
плуатации станы обычно оснащают механическими, элек- -
трическими и мерительными приборами, контролирующими .
основные технологические режимы: скорость и силу воло-
чения, потребляемую станом мощность, диаметр и длину
протягиваемой проволоки, температурный режим и т. д.
Тахометрами определяют скорость волочения; устанавлива-
ются они обычно только на чистовом барабане. Контроль
скорости облегчает процесс настройки стана, особенно при
бесступенчатом регулировании скорости волочения.
Определение силы волочения осуществляют с месдоза-
ми с индукционными или проволочными датчиками. Мес-
дозы обычно помещают на специальных планках между во-
локодержателями и передними стенками мыльниц. Под
действием силы волочения происходит деформация планки
с датчиками, которая пропорциональна приложенной на-
грузке. Изменение сопротивления датчика характеризует
величину силы волочения. Косвенным показателем силы
волочения служит потребляемая мощность привода стана.
Она может быть легко определена на любом барабане с
помощью электрических приборов.
Известно, что получение проволоки с высокой равномер-
ностью механических свойств возможно при постоянстве
температурного режима, а также суммарных и частных об-
жатий в течение всего цикла волочения. Поддержание тем-
пературы проволоки и волок в определенных пределах в 1
течение процесса волочения осуществляется с помощью '
термостатов, которые автоматически регулируют интенсив-
ность подачи охлаждающей среды в зависимости от фак-
тической температуры проволоки и волок. Заданный теп-
ловой режим сохраняется на протяжении всего процесса
волочения, за исключением периодов пуска и разгона стана.
Для непрерывного определения скрытых дефектов в про-
волоке в процессе волочения разработаны бесконтактные
приборы, основанные на действии вихревых токов. Контро-
лируемая проволока или прутки проходят через небольшую
катушку, которая образует переменное магнитное поле, по-
рождающее в металле вихревые токи. Пустоты и трещины
в нем вызывают изменения величины и направления вих-
.308
ревых токов, а следовательно, и изменения сопротивления
катушки, которое измеряется и служит оценкой качества
проволоки или прутков.
Повышение скорости волочения нецелесообразно, если
не сведены к минимуму остановки стана. При приварива-
нии концов задаваемой на волочение проволоки и непре-
рывном съеме остановка машины необходима лишь для
смены изношенных волок и устранения обрывов. В связи
с этим волочильные машины оснащают сварочными аппа-
ратами и размоточными приспособлениями, позволяющими
проводить сварку без остановки машины, а также соответ-
ствующими приемными устройствами (см. гл. VI).
Для уменьшения износа волок необходимы высокое ка-
чество их изготовления, благоприятные условия смазки и
исправность волочильных машин. Сама по себе непрерыв-
ность работы машин уже уменьшает износ волок благодаря
более стабильным условиям смазки в процессе протяжки и
повышению стойкости различных узлов машины.
Обрывы проволоки в процессе волочения могут происхо-
дить по разным причинам. Многое зависит от качества ка-
танки, термической обработки, травления, сварки и других
причин. Контроль сырья, режимы технологических опера-
ций и проверка их соблюдения должны гарантировать нор-
мальное прохождение процесса волочения без обрывов про-
волоки.
Термическая обработка. Успешно решена за-
дача автоматического поддержания заданных температур-
ных режимов в электрических печах и в печах, обогревае-
мых мазутом и газом. Тепловые режимы в электрических
печах регулируют с помощью потенциометров и мостов.
Принцип действия потенциометра заключается в уравно-
вешивании э. д. с. термопары эталонной э. д. с. вспомога-
тельного источника тока. У моста уравновешивается калиб-
рованное сопротивление. Чаще используют потенциометры.
На термических печах устанавливают потенциометры
ЭПД-120, ЭПП-120, ЭПТ-120, ЭПП-15М и др. Датчиком
(элементом, дающим импульс) являются термопары, на-
пример хромель-алюмелевые, хромель-копелевые и др. Вво-
дят программирование термических процессов, заключаю-
щееся в автоматическом регулировании режимов обработ-
ки во времени по заданной программе. Создают приборы
для контроля структуры металла непосредственно на тер-
мических агрегатах в потоке. Введение защитных атмосфер
при термической обработке и контроль давления газов и
воздуха позволяют создавать экономичные процессы обра-
309
ботки. Механизация набора садок, загрузки непрерывных 1
печей и других операций значительно облегчает труд тер- Я
МИСТОВ. у
Операции подготовки металла к волоче- |
нию также подвергают автоматизации и программирова- Я
нию. Автоматическое регулирование температуры раство- ’
ров может осуществляться ртутными контактными термо- J
метрами типа ТК с постоянными и регулируемыми |
контактами. Наиболее совершенной является конструкция я
контактных термометров с магнитным регулированием. |
Заданную температуру в них устанавливают винтовой по- |
дачей подвижного контакта с помощью вспомогательного I
магнита. Применяются также манометрические термометры I
(сигнализирующие и электроконтактные), позволяющие ре- I
гулировать температуру с точностью до 2,5 °C. Для автома- I
тического регулирования температуры ванн может быть I
применен автоматический регулятор прямого действия ти- I
па РПД, регулирующий клапан прямого действия типа |
ПРК-1, электропневматическ
терморегуляторы и др. Внед-
ряют автоматические указа-
тели концентрации, с по-
мощью которых регистриру-
ют состав травильных рас-
творов; эти указатели и спе-
циальные программирую-
щие приборы позволяют ре-
гулировать во времени по
установленному графику
температуру раствора по ме-
клапан, дилатометрические
Рис. 123. Расположение измерительных^.
устройств в травильной ваиие jju
ре его выработки.
Аппаратура для регули-
рования концентрации тра-
вильного раствора показана
на рис. 123. По мере необходимости в травильную ванну Я
автоматически добавляют концентрированный и разбавлен-
ный раствор 2 кислоты до получения нормальной концен-
трации. Стальная проволока 3 проходит через ванну. На
входе и выходе ванны установлены ролики 4. В ванне име-
ется паропровод (на рисунке не показан). Разбавленный
раствор кислоты поступает по трубе 5 через вентиль 6,
который связан с прибором-датчиком 7, определяющим из-
менение плотности раствора. Я
Травильный раствор требуемой концентрации подготав- Я
ливают заранее, но в процессе работы для сохранения нуж-^И
ной концентрации необходимо добавить некоторое количе-
ство раствора кислоты через трубу 8. Электрический дат-
чик 9 подключен к плечу моста Уитстона и связан с
вентилем 10 через самопишущий регулирующий прибор. Си-
стема датчик—самопишущий регулирующий прибор может
быть отрегулирована на любую заданную концентрацию
ванны. В соответствии с регулировкой пневматический при-
вод 11 вентиля будет включаться или отключаться.
Два датчика 12 барботирующего типа, установленные в
ванне, указывают на изменение плотности травильного рас-
твора. Для уменьшения давления воздуха в системе при-
менена редукционная камера 13. Датчики связаны с пнев-
матическим приводом вентиля через самопишущий регули-
рующий прибор. Когда плотность кислоты достигает
заранее установленного максимума, разбавленная кислота
подается в ванну, и по достижении определенного миниму-
ма вентиль автоматически закрывается.
Особенно выгодно проводить все операции подготовки к
волочению в нитку на непрерывных агрегатах путем ис-
пользования электролитических методов.
Автоматизация также освобождает рабочих от много-
кратных повторений одних и тех же операций.
Контрольные вопросы
1. Чем выгодно комбинирование производственных операций в непре-
рывном потоке?
2. Какие Вы знаете схемы поточных линий обработки проволоки и прут-
ков?
3. Каковы направления автоматизации производственных процессов при
нзготовленнн проволоки?
310
РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Гиммельфарб А. И., Немеков А. М., Тарасов Б. В. Металлизация в
электроплавка железорудного сырья. М.: Металлургия, 1981. 152 с.
Дмитриев В. Д. Волочильное производство. Т. II (Итоги науки
техники. ВИНИТИ АН СССР). М„ 1981, с. 98—168. 1
Коковихин Ю. И., Белалов X. Н., Пинашина В. А. Технология воло-|
чильиого производства. Подготовка поверхности металла к волочению:’
Учебное пособие. Свердловск: УПИ им. Кирова, 1979. 92 с.
Красильников Л. А„ Красильников С. А. Волочильщик проволоки.
М.: Металлургия, 1977. 240 с.
Лысяной И. Н., Щеглов Г. А., Лысяная А. Э., Коровина Г. Н. Воло-
ки для волочения проволоки в режиме гидродинамического трения. Вып.
3. М.: ии-т «Черметинформация», 1982. 13 с.
Мольнар В. Г., Владимиров Ю. В. Технологические основы произ-
водства стальных канатов. М.: Металлургия, 1975. 200 с.
Недовизий И. Н., Петрухин С. И., Комаров А. Г. Совмещение про-
цессов производства проволоки. М.: Металлургия, 1979. 224 с.
Номограммы расчета технологии производства плющеных лен'И
/Скороходов Н. Е., Заверюха В. Н., Нижник П. П. и др. М.: МеталлуИ
гия, 1980. 64 с.
Совершенствование технологии производства сварочных электродов
и порошковой проволоки/Михайлицин С. В., Пацекин В. П„ Точилки-
на А. Ф., Рахимов К. 3. М.: ин-т «Черметинформация», 1980. 36 с.
Соколов Н. В. Технология нанесения металлических покрытий на
проволоку и ленту. Конспект лекций. Свердловск: УПИ им. Кирова,
1977. 66 с.
Технологические основы электротермической обработки ст&лп/Грид-
нев В. Н., Мешков Ю. Я., Ошкадеров С. П., Черненко Н. Ф. Киев: Нау-
кова думка, 1977. 213 с.
Фетисов В. П., Старченко В. С,, Черненко Н. П., Богачев А. А. По-
вышение стойкости волочильного инструмента, сер. 9, вып. 3. М.: ии-т
«Черметинформация», 1976. 19 с.
Производство метизов/Шахпазов X. С., Недовизий И. Н., Орини-
чев И. В. и др. М.: Металлургия, 1977. 392 с.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Агрегаты для патеитироваиия проволоки:
в кипящем слое 244
непрерывной нитью 241—243
Б
Брак и его устранение:
несоответствие геометрии •
— микроструктуры
— упаковки
— физических свойств
поверхностные дефекты
по механическим свойствам
— намотке н массе мотка
В
Волоки:
алмазные 204, 205
— крепление в оправах 206
— процесс обработки 206
аиодно-механический способ обработки 212
конструкция 197
контроль качества 213
материалы для изготовления 196, 198.
обработка канала 210, 211
охлаждение 164, 165
лерешлифовка изношенных 213
роликовые 208, 209
сборные 203
составные 208
стальные 207
твердосплавные 197—199
ультразвуковая обработка 211, 212
химико-механическая обработка 212
электроискровой способ обработки 212
Волокодержатели 167, 169
Волосовины 28
Волочение:
бесфильерное 123, 124
биметаллической проволоки 115
вибрационное 125
выбор стали 88
в дисковых вращающихся волоках 122
горячее 120
заготовки 89
изменение механических, физических и химических свойств 44
коэффициент вытяжки 48, 81
маршруты 97
многократное ПО, 111
многониточное 62
номограмма для определения диаметра заготовки 89
---- расчета числа переходов 98
обжатие абсолютное 48
— единичное 82
313
— оптимальное 91
— относительное 48
— суммарное 81
объем проволоки 99
однократное 109, 110
определение 81
•— размера исходной заготовки 86
очко волочильное 81
переход скольжения 105
перспективные технологические процессы 61—64
преимущества 7
при низких температурах 121
приспособления 9
проволоки с металлопокрытиями 116
режимы 96
скорость, формулы для расчета 10, 108, 109
смазка 215
— жидкая 218, 219
— консистентная 217, 218
— наполнитель 219
— твердая 216
— уплотнители 219, 220
совмещение с термической обработкой 124
средняя температура поперечного сечеиия проволоки 107
структура после деформации
ступенчатое 124
схема деформаций 48
— для проволоки и прутков 7
— напряжений 48
температура контактной поверхности проволоки в конце очага де-
формации 107
— проволоки перед входом в очаг деформации 107
теплое 120
усилие волочения 9, 82, 83
---формула для расчета 84—86
фасонной проволоки 112, 113
формулы Красильщикова для определения температур проволоки 107
— Потемкина и Манкера 90
через вращающуюся волоку 125
число переходов, формула 97
Временное сопротивление разрыву проволоки 40, 44
Волочильные машины:
без направляющих роликов 129
— скольжения 128
---с вертикальной осью барабана со съемом мотка сверху или сни-
зу 128
------- горизонтальной осью барабана со съемом мотка сбоку 128
------- наклонной осью барабана 128
блочная 138, 143 g
бунтообточная 29 . 3
для волочения с жидкой смазкой 129 I
— калибровки прутков 148 а
— многократного волочения без скольжения 133—142 I
— со скольжением 102—104 |
— однократного волочения 130, 131 I
----— с перевернутым барабаном 132 J
314
— сухого волочения 129
комбинированные для калибровки прутков 152, 153
— редуктор привода волочильных цепей 153, 154
— волочильные тележки 156
— люнет 155
— механизм загрузки стана 157
— острение прутков 158, 159, 177
непрерывно-прямоточного типа 141—144
непрерывно-роликового (петлевого) типа 110, 141
передача 170
поточная автоматическая линия 302
привод 168
приемное устройство 163
с автоматическим регулированием скорости 101
— гидравлическим приводом 145
- — круговым движением протягиваемого металла в мотки 126, 127
— намоткой проволоки на барабан и катушку 429
— вращающимися и неподвижно закрепленными волоками 129
— последовательным и параллельным расположением барабанов 129
со скольжением 129
----с ступенчатыми тяговыми шкивами 129
------цилиндрическими шкивами 129
сварка проволоки 187
сварочный аппарат 180, 181
система смазки 171, 172
Г
Гавриленко А. Н. формула 84
Губкина формула 84
Д
Диаграмма железо — углерод 221
Дислокация 47
Ж
Железо губчатое 13
3
Закалка 232
Закаты 28
Заусенцы 28
Зерно:
двойникование 45
деформация 45
К
Калибровка 19
— производство прутков, схема 59, 60
— режим для катанки 20
Калибры 19
— формы 21
Коррозия химическая 39
— электрохимическая 39
Коэрцитивная сила 38
Красилыцикова формула 85
315
л
Ландихова формула для определения усилия волочения прутков 85,
М
Металлы для волочения:
кристаллическое строение 34, 47, 48
характерные признаки 32
цветные 32
черные 32
Метизы 7
Микрометр 291, 292
Мыльницы 167, 168
Н
Намоточное устройство 159
Нормализация 232, 245
О
Обезуглероживание 27, 28
Отжиг:
окислительный 227
на зернистый перлит 225
рекристаллизационный 224
светлый 225
черновой 221
Отпуск 232, 233
П
Патентирование 11, 22
Передел 7
Печи:
для закалки и отпуска 246, 247
камерные с выдвижным подом 241
колпаковые 239
печи-ванны 241
роликовые 240
шахтные 238, 240
Печь доменная 13
Пластичность 39
Ллеиистость 26
Поликристалл 45
— стадии деформации 45, 46
Превращение аллотропическое 36
— полиморфное 36
Предел выносливости 42, 44
— текучести 40
условный 40
— упругости 40, 43
Проба на навивку 42
— — перегиб 41, 44
— •— скручивание 41, 44
— технологическая 42
Проволока:
алюминирование 272
бандажная 262
гальваническое покрытие 248
гуммирование с нанесением полимерных пленок 278
316
заправка 177
захват и протягивание заостренного конца 17®
зачистка дефектов на заготовке 31
защита от окисления 207
игольная 57
известкование 77
инструмент для отрезки 182
испытание на перегиб 297
----скручивание 297, 298
----растяжение 294, 295
кабельная 260
кадмирование 273, 274
кардная, ремизная и пружиииая из легированной стали аустенитного,
класса 57, 58
— карбидного кл. 59
— ферритного класса 58
катанка, виды брака 26, 27
— классификация 25
— контроль при прокатке 25
— обезуглероживание 27, 28
— режим охлаждения 23
— — термической обработки 22, 23
— требования 23
классификация по виду поверхности 51
механическим свойствам 51
назначению 52
признакам 49
------размерам поперечного сечения .49, 50
точности изготовления 50
— — форме 49
----химическому составу 50
клещи для вытягивания проволоки при заправке ее в волоку 179)
комбинированные способы удаления окалины 73
контроль качества подготовки поверхности к волочению 78, 79
круглая, получение прокатной в многовалковых калибрах 123
лакокрасочные покрытия 277
латунирование в готовом и промежуточном размерах 266, 267
— патентированной заготовки 268—270
лужение 259
— гальваническое 264—266
— горячее 261
машина для упаковки 288
меднение 76
— в кислых электролитах 270
---- цианистых и других электролитах 271
металлокорд 7, 56
нанесение подсмазочного слоя 76
никелирование химическое 275, 276
оборудование для термической обработки 237
обработка в растворе буры 77
обезжиривание 278
обрыв на барабане 188
оксалатироваиие 76, 77
определение микроструктуры 299, 300
— твердости 296
острение заправочного конца 177
317
отжиг на зернистый перлит 225
— рекристаллизационный 224
— светлый 225
подготовка поверхности к волочению 67—79
покрытию 250
полирование 286, 287
порошковая 7, 117—120
— классификация по диаметру 8
— форма сечения 78
плакирование 249
правка и резка 284, 285
проба иа навивку 298
процесс производства 53
----из низкоуглеродистой стали 53, 54
-------средне- и высокоуглеродистой стали 54, 55
размотка с катушек 177
ремизная 262
сеточная 264
свинцевание гальваническое 275
— горячее 274
требования в зависимости от назначения 52
увязка мотков 182
устройство для безостановочного волочения 162
----выпрямления 172, 173
----приема протянутой проволоки в контейнер 63
— размоточные 173, 174, 177
фосфатирование 76
хромирование 276
цинкование 259
— гальваническое 255
— горячее 251—254
— на готовом размере 258
промежуточный 259
шлифование 286
электролитическое покрытие 249
электрохимическое травление поверхности 73, 74
анодное и катодное 73
декапирование 74
эмалирование 277
Р
Раковина усадочная 27
Расслоение 26
Ремонт оборудования 188
— барабанов 192
— болтовых соединений 195
— капитальный 190
— муфт 194
— подшипников 192
— профилактический 190
— текущий 190
Ролики направляющие 166
Рыхлость 27
С
Скольжение 45
Сорбит 23, 226
Сорбитизация 23
318
Сплав 32
Сталь:
автоматная 33
влияние С; Мп; Si; S; Р 15
— Сг и Ni 16
выплавка 14
инструментальная углеродистая 32
кипящая 17
конструкционная 32, 35
коррозионностойкая 33, 35
легированная 33, 234, 235
— подразделение иа классы 36
— структура 36
— условные обозначения элементов 33, 34
магнитная 34
марганцовистая 33
мартеновский способ производства 14
МНЛЗ 18
неметаллические включения 17
переплавы 15
полуспокойиая 17
производство в конвертерах 15
--- электропечах 15
состав 15, 16
спокойная 16
структура волокнистая 48
УНРС 19
шарикоподшипниковая 34
Стан:
классификация 21
клещевой 10
многократного волочения 11
Строгонова 10
схема основного оборудования 22
Станок острильный 178
Сужение относительное 41
Сульфиды 26
Сырье железорудное 13
Съемник 161
1
Температура плавления 37
Температурный коэффициент линейного и объемного оастпиреиия 38
Теплоемкость 38
Теплопроводность 37
У
Упругость 39
Устройства волочильные вододействующие 10
-----с качающимся сиденьем 10
Ф
Фигурки вращающиеся 173, 175
Фильера 7
X
Холла — Петча зависимость 47
Хрупкость 39
319
ч
Чугун, выплавка 13
Ш
Шероховатость 28
Шкив вытяжной 164
Штангенциркуль 293
— пользование нониусом 293
Э
Электроды сварочные 7
Электропроводность 38
Электросопротивление 38
— удельное 38
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ СПТУ
Лев Александрович КРАСИЛЬНИКОВ
Анатолий Григорьевич ЛЫСЕНКО
ВОЛОЧИЛЬЩИК ПРОВОЛОКИ
3-е издание
'Редактор издательства А. И. ЗИМИНА
Художественный редактор Ю. И. СМУРЫГИН
Технический редактор В. А. ЛЫКОВА
Корректоры Ю. И. КОРОЛЕВА, Г. Ф. ЛОБАНОВА
ИБ № 3007
Сдано в набор 27.04.87. Подписано в печать 20.07.87. Т-13274. Формат бумаги
>84Х1081/з2. Бумага типографская № 2. Гарнитура литературная. Печать высокая.
Усл. печ. л. 16,8. Усл. кр.-отт. 16,8. Уч.-изд. л. 18,71. Тираж 6150 экз. Заказ 853.
Цена 75 к. Изд. № 1258
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Металлургия», 119857, ГСП,
Москва, Г-34, 2-й Обыденский пер., д. 14
Владимирская типография Союзполиграфпрома при Государственном
комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
•600000, Владимир, Октябрьский проспект, д. 7