Зоготовки из металлов

Длина калибрирующей зоны (lk) должна быть такой, чтобы обеспечить высокую стойкость волоки, минимальную  обрывность и оптимальный расход энергии: для меди lk = 0,3–0,5dk, для алюминия lk = =0,2–0,3 dk. Для волочения заготовок  из низкоуглеродистой стали lk = =0,2–0,65dk, высокоуглеродистой стали и высокопрочных  сплавов – lk = = 0,6–1,0dk.

Выходной конус обычно изготавливают величиной 2d= 70о.

Оптимальный профиль рабочего канала имеет различный вид в  зависимости от целей и минимального расхода электроэнергии на трение, минимального износа входной или  выходной зон и равномерной деформации по всей длине канала.

Для обеспечения высокой  стойкости волоки рабочий (g) угол должен быть таким, чтобы длина поверхности контакта была не меньше диаметра проволоки после волочения, иначе давление в зоне деформации будет чрезмерно высоким.

Входная зона (распушка) облегчает  заправку заготовки в волоку и  предотвращает царапание ее поверхности  со стороны входа.

Смазочная зона обеспечивает подачу смазки в рабочую зону, угол конуса смазочной зоны равен 40–60о. При волочении тонкой проволоки  из высокопрочной стали угол конусности рабочей зоны составляет 6–8о, а проволоки  средних размеров 8–12о. Для волочения  проволоки из низкоуглеродисиой  стали используют волоки с углом  рабочей зоны 12–16о. В некоторых  случаях совмещается в один вытянутый  конус входная смазочная и  рабочая зоны. Угол конусности выходной зоны выполняют равным 60о. Для волочения  стальных прутков используют волоки с углом конуса 8–16о.

Стальные волоки применяются  для волочения и калибровки труб, прутков и поволоки из мягких металлов, изготавливают их из стали У10А, У12А, ШХ9, ШХ15, 30ГС, 30ХМА, графитизированной  стали ЭИЗ6в (стойкость которой  в 2,5–3 раза выше).

Твердосплавные волоки изготавливают  из твердых сплавов ВКЗ, ВК6, ВК8, ВК10, твердость которых лежит в  пределах 87–89 НRС. Иногда вводят карбиды  титана, что уменьшает схватывание  при трении, повышает стойкость и  износ волок.

Твердоспловные волоки необходимо вставлять в обоймы, которые изготавливают  из стали У8, У9, ШХ6, а для волок  малых размеров – из стали 35, 45 и 50. Обойма должна обладать высокой упругостью, хорошей теплопроводимостью и достаточной  коррозийной стойкостью.

Алмазные волоки применяют  при волочении медной и алюминиевой  проволоки с d <0.4 мм. Канал алмазных волок делится в соответствии с ГОСТом 6271 на шесть составных  зон. Алмазные волоки закрепляют в оправках, которые представляют собой цилиндры из латуни ЛС59 ø25 мм и высотой 5–14 мм. Стойкость волок характеризуется  величиной эксплуатационной стойкости, требуемым качеством изделий (в  метрах, в километрах или килограммах), протянутых через волоку до выхода ее из строя на данном размере независимо от причины выхода . Выходят волоки из строя вследствие разрушения, абразивного износа и налипания материала.

Волочильное оборудование делят  на две большие группы: машины с  круговым движением протягиваемых  изделий и волочильные станы  с прямолинейным движением обрабатываемых заготовок. Первые получили наименование как барабанные волочильные станы, поскольку протягиваемая заготовка  после обжима в волоке наматывается на барабан, который также выполняет  роль тягового элемента. Они применяются  преимущественно для волочения  проволоки, но их можно использовать и для производства труб небольшого поперечного сечения. Волочильные  станы с прямолинейным движением  протягиваемых заготовок предназначены  для деформации длинномерных изделий  с относительно большим поперечным сечением (прутки и трубы). По кратности  волочения различают станы для  однократного и многократного волочения. В зависимости от привода станы  бывают с индивидуальным и групповым  приводом. В зависимости от агрегатного  состояния технологической смазки, применяемой при волочении, различают  машины для сухого и мокрого волочения. По типу привода тележек на машинах  с прямолинейным движением заготовок  различают станы цепные, реечные, гидравлические, пневматические. По количеству одновременно протягиваемых прутков  станы бывают однониточные и многониточные. Волочильные станы выпускают  со следующими значениями усилий тяги: 4,9; 9,8; 29; 49; 78; 147; 294; 440; 590; 980; 1180; 1470 кН.

Прессование металлических  заготовок. ТП представляет собой выдавливание материала из замкнутого объема через  отверстие инструмента (фильеру  или матрицу) соответствующего поперечного  сечения. Истечение материала (металла, металлических сплавов, полимеров, пластмасс) при прессовании может  быть прямым и обратным. Контейнер, как правило, состоит из внутренней и промежуточной втулок, он может  охлаждаться или, наоборот, подогреваться. Внутренняя втулка контейнера, фильера  и штемпель изготавливаются из высокопрочных  материалов. В качестве материалов могут быть использованы металлы  и сплавы, пластмассы и др. Прессование  используют для изготовления длинномерных изделий, прутков, проволоки, труб, полос, профилей различного сечения. Процесс  осуществляют как в горячем, так  и при холодном состоянии заготовки. Термопластические пластмассы прессуют в расплавленном состоянии, которые  на выходе из фильеры охлаждают.

Сравнивая прессование с  прокаткой и волочением, с помощью  которых получают подобные металлоизделия, следует указать, что пластичность всех материалов в условиях прессования  значительно повышается. Создается  возможность деформации заготовки  с огромными вытяжками, что эффективно используется на практике. Недостатком  прессования металлических сплавов  является необходимость создания больших  удельных нагрузок на заготовку и, как  следствие, применение оборудования больших  усилий. Из-за больших контактных напряжений и значительной скорости скольжения материала заготовки по инструменту  стойкость последнего значительно  меньше стойкости валков и волоки. Основным оборудованием прессования является гидравлический пресс номинальным усилием 10–50 МН; есть установки усилием и 200 МН. Прессы выпускают вертикального и горизонтального типов. Технологические отходы при прессовании состоят из малодеформируемого переднего конца профиля и пресс-остатка, достигающего 10–15 % (при прокатке 1–3 %).

Технологический процесс прессования металла включает следующие операции: подготовка заготовки (удаление поверхностных и внутренних дефектов металла, термообработка с целью повышения пластичности и снижения сопротивления деформации), нагрев заготовки в случае горячей деформации, технологическая смазка поверхности заготовки с целью снижения коэффициента контактного трения, деформация заготовки, правка полученного профиля, резка на мерные длины, термообработка, очистка поверхности металлоизделия, нанесение металлических или неметаллических покрытий на прессованный профиль, контроль качества, упаковка.

Производство  профилированных листов

Гнутые профили из листового  и полосового металлического листа  получили широкое распространение  в различных отраслях промышленности, особенно в машиностроении и строительстве. Их применение позволяет рационально  расходовать материал, повысить эстетичность изделий, сократить трудовые затраты  на сварку, сборку и монтаж, придать  металлоконструкциям жесткость  и прочность. Гофрированные металлические  профили весьма рациональны при  сооружении стен и кровли производственных зданий, торговых и выставочных павильонов, спортивных сооружений, складских помещений, ограждений и перегородок, кузовов  грузовых автомобилей и различных  облицовочных и воспринимающих рабочие  усилия металлоконструкций.

Процесс профилирования заключается  в последовательной подгибке и формовке листовой штучной или непрерывной  заготовки до требуемой конфигурации готового профиля в фасонных калибрах валков многоклетевого профилегибочного стана. Количество рабочих (формирующих) клетей (пар валков)стана определяется конфигурацией профиля, его материалом, требуемым качеством готовой  продукции и может составлять от 3 до 30 шт. Возможно получение подобных профилей и в штампах, однако их штамповка  во многих случаях не конкурентоспособна, особенно если длина профилей значительна.

Профилировка гнутых профилей на роликогибочных станах внешне подобна  прокатке, где также заготовка  многократно проходит через валки, последовательно пластически деформируясь. Разница заключается в том, что  на роликогибочных станах заготовка не подвергается объемной деформации; площади поперечных сечений профиля после выхода из каждой пары валков остаются одинаковыми; при прокатке после каждого прохода поперечное сечение заготовки заметно уменьшается, что, собственно, и преследуется, является сущностью технологического процесса.

Процесс профилирования включает три основных этапа: подготовку заготовки  к профилированию (подача материала  со склада на стан, размотка, правка, резка  на мерные длины, обрезка концов рулонов  и их сварка, промасливание и т.д.); гибку заготовки до требуемой  конфигурации профиля; отделку сформированного  профиля (резку на мерные длины, термообработку, удаление окалины, контроль качества, транспортировку, пакетирование и  т.п.).

Гибка профилей на роликогибочных станах может выполняться при  холодном и горячем состоянии  металла заготовки. Нагрев в некоторых  случаях необходим для повышения  пластичности и уменьшения сопротивления  деформации заготовки. Разумеется, к  горячей деформации следует прибегать, если не удается достичь требуемых  технико-экономических параметров процесса холодным профилированием.

При профилировании могут  применяться самые разнообразные  материалы: горячекатаная, холоднокатаная, листовая, ленточная, полосовая углеродистая, конструкционная и легированная стали, титан, алюминий, медь, цинк, латунь, бронза и другие сплавы. Могут обрабатываться также и биметаллические, многослойные и плакированные заготовки, в  т. ч. и пластмассы.

Инструмент для профилирования представляет собой цельные или  чаще сборные валки, которые технологичны в изготовлении и значительно  дешевле штампов. Оси вращения этих валков, как правило, расположены  в горизонтальном положении. К каждому  из них подводится крутящий момент от индивидуального или группового привода; взаимное положение валков обеспечивается в так называемых клетях. Между клетями с горизонтально  расположенными валками могут быть и валки или ролики с вертикальными  осями, которые являются неприводными. Они выполняют роль направляющих и подгибают элементы заготовки в плоскости, в которой работа горизонтальных валков затруднена или невозможна.

Граничные размеры сортамента, определяемые характеристиками профилегибочных  станов, составляют по толщине 0,3–8,0 мм, по ширине 30–2000мм, по высоте до 180 мм.

Процесс профилирования можно  совмещать в одной непрерывной  линии с другими элементарными  технологическими процессами, например, с шовной или точечной сваркой, пайкой, резкой на отдельные ленты или  мерные длины, обрезкой или выравниванием  кромок на заготовках, рифлением, штамповкой, термообработкой, хромированием, окраской и т. п.

К основным технико-экономическим  показателям, характеризующим процесс  профилирования, относят: число клетей и мощность стана, диаметр валков, максимальную высоту гнутого профиля, часовую производительность, расходный  коэффициент металла, производительность труда, удельные капитальные затраты, их окупаемость, себестоимость продукции  и рентабельность производства.