Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 1

Волочение

Процессы волочения проволки

Грубое волочение

Грубое волочение начинается на входном диаметре в 8 мм., и с выходным диаметром проволоки от 4.5 мм. до 1 мм. Процессы грубого волочения требуют хорошей смазки, в связи с большим уменьшением диаметра поперечного сечения и деформации. Высокая степень деформации и уменьшения поперечного сечения при грубом волочении, выделяют огромное количество тепла, которое необходимо отводить от волочильного стана, поэтому проводится мокрое волочение проволоки.

Используемая эмульсия для волочения должна иметь большой размер капель, для толстого слоя смазочного материала.

Наши продукты для грубого волочения медной проволоки

Multidraw CU ROD – полусинтетическое с высокой степенью смазывания масло, для грубого волочения, на одножильных и двужильных волочильных станах с возможностью нанесению смазки путём распыления.

Максимальный окончательный диаметр проволоки до 1 мм. Данный продукт специально разработан для процессов грубого волочения.

Продуктом гарантируется высокая температурная стабильность, даже при высоких нагрузках и сложном утонении, также при пиковых температурных нагрузках, продукт не демонстрирует отличную стабильность. Концентрация продукта при использовании должна составлять: 10% – 17%.

Среднее и тонкое волочение

Среднее волочение: От 3.5 мм. до 1.5 мм. – 0.2 мм.

В основном применяются водосмешиваемые эмульсии.

Тонкое волочение: От 2.6 мм. – 1.6 мм. до 0.5 мм. – 0.05 мм.

Используются те же СОЖ для волочения медной проволоки что и при среднем волочении, вплоть до диаметра в 0.1 мм.

Продукты для среднего волочения

Multidraw CU MF – полусинтетическое масло для волочения на многожильных машинах с максимальным конечным поперечным сечением проволоки до 0.07 мм. Продукт был специально разработан для отличной чистоты машины и хорошей смачиваемости проволоки. Может также использоваться при производстве лужённой медной проволоки.

Концентрация для применения: среднее волочение – 4% – 8%, тонкое волочение – 2% – 5%.

Multidraw CU MF E – полусинтетическое волочильное масло для производства как медной так и магнитной проволоки (для трансформаторов и двигателей электромагнитных устройств). С диаметром готово проволоки до 0.07 мм. Продукт демонстрирует отличную чистоту волочильной машины. Гарантируется отличное смазывание даже при низких скоростях волочения и перепадах температур. Никак не влияет на процессы дальнейшего эмалирования. Превосходное качество проволоки, гарантирует отличные качественные характеристики эмалированной проволоки.

Концентрация для применения: среднее волочение – 4% – 10%, тонкое волочение – 2% – 4%.

Multidraw CU SF – полностью синтетическое масло для волочения. Высокая производительность при смазывании. Низкое потребление продукта гарантирует длительный срок использования данного продукта при волочении. Достигается хорошая чистота машины, особенно для никелированной проволоки.

Концентрация для применения: среднее волочение: 4% – 8%, тонкое волочение: 2% – 4%.

Используется на следующих заводах: Nexans (Германия, никелированная медь, гибкие провода для высоких температур (до 280°С)), Wiremet (Польша, никелированная медная проволока).

Cреднее, тонкое, супертонкое и ультратонкое волочение

Multidraw CU SY Spezial/Multidraw CU SY – синтетическое масло для среднего, тонкого и супертонкого волочения. Подходит для использования на многожильных волочильных машинах. Прекрасное смазывание проволоки и чистота машины.

Благодаря синтетическим компонентам, практически полностью нивелируется эффект «прилипания». Продукт может использоваться для волочения олова и никелированной медной проволоки.

Концентрация при применении: среднее волочение: 6% – 10%, тонкое волочение: 2% – 4%, супертонкое волочение: 1% – 2%.

В качестве смазки для супертонкого и ультратонкого волочения с диаметром проволоки от 0.5 мм. до 0.10 мм – 0.01 мм., необходимо применять Multidraw CU SY Spezial/Multidraw CU SY. Материалы которые могут быть обработаны в данных диаметрах поперечных сечений: медь, латунь, никель, серебро, золото.

Продукты гарантируют отличные характеристики при волочении в данных диапазонах, также «прилипание» проволоки на фильеры, волочильные конусы практически полностью исключается. Даже при низких концентрациях продукта (1.5% – 0.5%) стабильная защита от коррозии как на проволоке так и на самом оборудовании, гарантируется.

Удаление окалины

Электрохимический

Или электролитический метод позволяет увеличить скорость снятия ржавчины и окалины с поверхности металла под воздействием электрического тока и раствора кислоты. Процессы электрохимической обработки включают в себя два варианта.

Очистка деталей от ржавчины электрохимическим способом

Анодный – основан на растворении металла в контакте с положительным плюсом источника тока. Выделяющийся кислород способствует механическому отрыванию оксидов. Применяется для легированной и углеродистой стали с целью удаления тонких пленок.

Катодный – оксиды железа восстанавливаются под воздействием атомов активно образующегося водорода. Это опасный способ по сравнению с предыдущим, так как отрыв окалины плохо контролируется, и изделие обретает травильную хрупкость.

Химический способ

Незаменим, когда в качестве сырья используется кислостойкая сталь. Остатки флюсов и окислов удаляют с помощью раствора хлористых солей, щелочи или кислоты

Любое химическое вещество требует специальных знаний и осторожного обращения

Традиционное кислотное травление предполагает последовательную обработку металла в двух ваннах – сернокислотной и азотнокислотной при определенной температуре.

Есть много вариантов этого способа. Выбор раствора и условия обработки зависят от состава и структуры окисной пленки.

Механический

Подразумевает шлифовку, галтовку, полировку и крацевание. В основе метода лежат такие процессы:

  • деформация изгибом;
  • скручивание, растяжение;
  • прямое воздействие на поверхность изделия специальных реагентов или абразивных материалов;
  • использование инструментов: щетки, иглорезы, микрорезцовые приборы.

Оборудование для механического удаления окалины на проволоке

Комбинированный

Способ основан на применении химического и электрохимического методов.

Механические и комбинированные методы очистки

Волочение медной проволоки

Чтобы более подробно познакомиться с технологией волочения, можно рассмотреть ее на примере того, как делают медную проволоку. Заготовки для выполнения такой операции получают методом литья, после чего их сплавляют между собой и прокатывают. Чтобы волочение медной проволоки было выполнено максимально качественно, с поверхности заготовки необходимо удалить оксидную пленку, для чего ее обрабатывают раствором кислоты.

Намотка готовой проволоки на барабан

Сам процесс волочения мало чем отличается от производства сварочной проволоки (или любой другой). Проволочный стан в таком случае тянет заготовку, пропуская ее через фильерные отверстия определенного диаметра. Для изготовления медной проволоки очень небольшого диаметра (до 10 мкм) ее формирование может осуществляться в специальном смазочном составе (погружной метод). В качестве таких составов, в частности, могут использоваться:

  • комплексные растворы;
  • специальные эмульсии;
  • комплексные вещества.

Использование таких составов, через которые проволока проходит в процессе своего формирования, позволяет получать изделия, наружная поверхность которых отличается максимальной чистотой.

4 Краткая информация об особых видах протягивания металла

В настоящее время волочение иногда выполняется по одной из двух инновационных технологий – электропластической и ультразвуковой. Первая основывается на электропластическом явлении (усилие и напряжение протягивания металлического изделия значительно уменьшаются, если через него во время выполнения волочильного процесса проходит электроток).

Данная методика рекомендована при протягивании заготовок из сплавов, которые очень плохо поддаются деформированию. Она считается практически единственным приемлемым вариантом при работе с вольфрамовыми сплавами. Добавим, что максимальный доказанный эффект электропластического воздействия наблюдается при пропускании через заготовку в течение 10 тысяч секунд высокочастотного тока (чуть больше 100 ампер/квадратный миллиметр). При этом не требуется предварительно нагревать рабочий инструмент и саму заготовку.

Особенности процедуры

Любой волочильщик проволоки знает такой недостаток волочения, как недостаточно высокая степень деформирования готового изделия. Объясняется это тем, что оно, выходя из зоны обработки волочильного станка, деформируется только до степени, ограниченной прочностью конца заготовки, к которому и прикладывается соответствующее усилие в процессе обработки.

В качестве исходного материала, который подвергают обработке на волочильных станках, служат металлические заготовки, полученные методом непрерывного литья, прессованием и катанием из углеродистых и легированных сталей, а также цветных сплавов. Наибольшую сложность процесс волочения представляет в том случае, если обработке подвергается стальной сплав. В таких случаях для качественного волочения необходимо довести микроструктуру металла до требуемого состояния. Чтобы получить оптимальную внутреннюю структуру стали, раньше использовали такую технологическую операцию, как патентирование. Заключался этот способ обработки в том, что сталь сначала нагревали до температуры аустенизации, а затем выдерживали в свинцовом или соляном расплаве, нагретом до температуры около 500°.

Методы волочения

Современный уровень развития металлургической промышленности, используемые в ней технологии и оборудование для получения металлов и сплавов позволяют не готовить металл к волочению таким сложным и трудоемким способом. Стальная заготовка, выходящая с современного металлургического предприятия, уже обладает внутренней структурой, оптимально подходящей для волочения.

Сама технология волочения и волочильное оборудование также совершенствовались на протяжении многих лет. В результате волочильщик проволоки сегодня имеет возможность применять современные волочильные устройства, позволяющие с минимальными трудозатратами гарантированно получать изделия высокого качества. Качество и точность обработки, выполняемой на таких волочильных специализированных станках, обеспечивается не только их оснащением современным рабочим инструментом, но и использованием при их работе комбинированной системы охлаждения, для которого применяются воздух и вода. Выходя с такого станка для волочения, готовое изделие обладает не только требуемым качеством и точностью геометрических параметров, но и оптимальной микроструктурой.

Оборудование для выполнения волочения проволоки

Волочение проволоки происходит на станке, оборудованном специальным инструментом – волоком с отверстием, которое называется «глазком». Отверстие имеет постепенно уменьшающееся сечение, через которое протягивают заготовку.

Конструкция оборудования зависит от особенностей тянущего механизма:

  • Станок для волочения, в котором металл наматывают на барабан и снимают в виде мотка или катушки. Барабанные машины бывают однократными и многократными.
  • Агрегат, обеспечивающий прямолинейное движение заготовки. Устройства этой группы разделяются на цепные, реечные и винтовые.

Основной рабочий инструмент станка для производства проволоки – волока. Он состоит из двух элементов: непосредственно волоки и обоймы. Такая конструкция обусловлена условиями эксплуатации и материалом, из которого сделана фильера. Ее изготавливают из качественных твердых сплавов, которые устойчивы к истиранию, расколу и механическому воздействию. Инструмент станка условно разделен на четыре рабочие зоны:

  • входная;
  • смазочная;
  • деформирующая;
  • калибрующая.

Волоки для волочения проволоки

Волоки бывают монолитными и составными из нескольких сопряженных частей. Сборная конструкция экономичнее монолитного механизма по расходу электроэнергии.

Во время волочения проволоку укладывают в стальную обойму, которая служит изделию защитой от излишнего сжимания.

На многих больших предприятиях калибровочные цеха оснащены разноплановыми станками под всевозможные виды продукции.

Этапы волочения

Технология производства проволоки разделена на пять этапов.

Этап №1

Процедура травления с целью удаления поверхностного слоя материала – окалины, которая мешает волочению:

Травление металла в непрерывном травильном агрегате

  • Подготовка поверхности: обезжиривание, шлифование, полировка, вырезание бракованных участков.
  • В окалине присутствуют сложные соединения других элементов, поэтому исходное сырье подвергают химической или механической обработке.
  • Выбор метода травления зависит от природы металла. Удаление окалины производят фосфорной, соляной, азотной, плавиковой или серной кислотой, нагретой до 50 0C.
  • Обрабатываемую поверхность очищают от продуктов травления. Это промывка заготовок с помощью специального растворителя или воды.
  • После процедуры металл должен приобрести матовый оттенок.
  • Сушка проволоки в течение часа при температуре 75–100 0C. Для этого используют специальные станки с сушильными камерами.

Этап №2

К термической относят процессы

Термическая обработка проводится для того, чтобы заготовку сделать полумягкой, с мелкозернистой структурой, свободной от внутренних напряжений. Металл нагревают до определенной температуры, некоторое время выдерживают в таких условиях, охлаждают.

Отжиг изменяет свойства материала и облегчает процесс волочения проволоки. Скорость нагрева зависит от теплопроводности металла. Быстрота охлаждения определяется твердостью, которую нужно достичь после отжига. Стальные проволоки охлаждаются медленнее, чем углеродистые соединения.

Этап №3

При помощи специального молота или ковочных валок концы заготовки сплющивают и выравнивают. Процедура позволяет закреплять металл на барабане станка и пропускать сквозь фильеру.

Фильера для волочения проволоки

Этап №4

Волочение проволоки: протравленное обработанное сырье протягивают на станке с максимальной скоростью через плавно сужающийся канал. По числу одновременно протягиваемых прутов процесс бывает:

  • Однониточный.
  • Многониточный.

По типу конечного продукта:

  • Длинномерные изделия в виде мотков или катушек.
  • Калиброванные прутки.

По количеству переходов волочение проволоки имеет две разновидности:

  • Однократное – при котором протягивание осуществляется через одну волоку. Процесс подходит для толстой, плохо деформируемой проволоки.
  • Многократное, когда материал подвергается сжатию последовательно на нескольких волоках.

Станок для волочения формирует профиль и размеры готовой продукции.

Этап №5

Завершающий этап предполагает выполнение отжига. Это делается с целью устранить вредное напряжение после волочения. Изделие становится мягким, устойчивым к разрывам, податливым к загибам, удлинению и скручиванию. После термической обработки проводят дополнительные отделочные операции, среди которых:

  • Цинкование проволоки.
  • Консервационная смазка.
  • Разрезание на части.
  • Маркировка.

Вид готовой проволоки после всех процессов обработки

Виды и методы волочения

Процесс классифицируют по таким параметрам:

  • по типу (мокрое, сухое);
  • нагреву заготовки (холодное, горячее);
  • количеству протягиваемых заготовок (1, 2, 4, 8);
  • степени чистоты получаемого изделия (черновое, чистовое);
  • подвижности волока (неподвижный, подвижный);
  • количеству переходов (одно- и многократный);
  • способу осуществления тяги (гидравлические, барабанные, цепные).
  • осадкой;
  • профилировочным способом;
  • гидродинамическим трением;
  • на специальной оправке (закрепленной короткой, длинной подвижной, плавающей);
  • на деформирующемся сердечнике;
  • с раздачей заготовки трубной формы.

Метод, а следовательно, и оборудование к нему, выбирают в зависимости от требований, предъявляемых к готовому изделию и марки применяемой заготовки. Трубы изготавливают, применяя волочильный стан цепной и барабанной конструкции. В последнем случае волочение называют бухтовым.

Подготовка металлических заготовок

Волочильщик проволоки, используя специализированное оборудование, только в том случае сможет добиться качественного конечного результата, если поверхность заготовки будет соответствующим образом подготовлена. Такая подготовка заключается в удалении окалины, для чего могут быть использованы следующие методы:

  • механический;
  • химический;
  • электрохимический.

Более простым и экономически выгодным является механический способ очистки от окалины, который используют для заготовок из углеродистых сталей. При выполнении такой очистки заготовку просто гнут в разные стороны, а затем обрабатывают ее поверхность при помощи металлических щеток.

Технология работы окалиноснимателя

Более сложной и затратной является химическая очистка от окалины, для выполнения которой используют растворы соляной или серной кислоты. Специалист, выполняющий такую сложную и достаточно опасную операцию, должен быть хорошо подготовлен и строго соблюдать все правила безопасности работы с агрессивными растворами. Без химического способа очистки не обойтись, если проволоку необходимо сделать из заготовок, выполненных из нержавеющих и других типов высоколегированных сталей. Следует иметь в виду, что сразу после выполнения химической очистки поверхность заготовки следует тщательно промыть горячей, а затем холодной водой.

Виды волочильных станов

Волочильные станы, предназначены для производства проволоки меньшего диаметра из катанки (грубое волочение) или из проволоки большего диаметра.Примерные диапазоны волочения:

  • Грубое волочение: входной диаметр в таких машинах 8мм для меди и 12-9.5 для алюминия, выходной от 4мм до 1.2мм.
  • Среднее волочение: входной диаметр 1.8мм — 3.5мм, выходной от 1.5мм — 0.2мм.
  • Тонкое волочение: входной диаметр, 1.0мм — 1.8мм, выходной 0.5мм – 0.05мм.

В отличии от алюминия, при волочении меди часто используется отжиг проволоки для получения проволоки марки ММ (медь мягкая), без отжига соответственно МТ (медь твердая). Отжиг происходит за счет пропускания электрического тока большого напряжения, через участок проволоки находящийся между двух роликов-контактов.Определитесь с приемным устройством. Проволока может укладываться в корзины или наматываться на бобины. На бобины наматываться она может как с помощью простого одинарного приемника, так и с помощью двойного автоматического (для скоростных), который позволяет не останавливая стан, менять бобины.Следует помнить, что процесс волочения требует непрерывной смазки с использованием эмульсии. Для этого необходимо соорудить маслостанцию, включающую в себя насосы, резервуар для эмульсии и в зависимости от региона дополнительные устройства охлаждения, как например радиаторы или градирни.Не следует пренебрегать системой фильтрации эмульсии. Особенно такая система важна в случае дальнейшего волочения проволоки, так как микрочастицы меди, попадающие вместе с эмульсией в фильеру в момент протяжки, впрессовываются в проволоку и являются местом разрыва при следующем этапе волочения.Кроме того, линия волочения должна быть укомплектована дополнительными станками и оборудованием, такими как острильно- затяжной станок, аппарат холодной и/или горячей сварки. Так же сюда можно отнести и фильеры (волоки), комплект зависит от того, какой нужен диаметр на выходе. Основными показателями качества продукции (проволоки/жилы) являются сопротивление и коэффициент удлинения.Если Вы планируете продавать продукцию после волочения, то возможно понадобиться лабораторное оборудование для измерения этих показателей и если для измерения сопротивления комплект стоит не дорого, то для измерения удлинения это дорогое оборудование, особенно для больших диаметров.Если Вы планируете использовать полученную продукцию самостоятельно, то вполне можно обойтись простым тестером для измерения сопротивления, а удлинение можно измерить, соорудив не хитрое приспособление для растягивания проволоки.Грубое волочение энергоемкий процесс, в купе с отжигом, скоростные линии потребляют около 300 кВт/ч. Работают на таких линиях, как правило, по 2 оператора. Затраты электроэнергии при среднем волочении около 100 кВт, при тонком около 50кВт.

3 Оборудование для волочения проволоки и видео его работы

Все волочильные технологические операции производятся на специальных станах, оборудованных волокой – «глазком», через который тянут проволоку. Диаметр последней всегда больше диаметра волоки. В зависимости от конструкции тянущего механизма интересующие нас станы делят на два вида:

  • агрегаты, в которых металл наматывается на барабан;
  • машины с движением металла по прямой линии.

Вторые станы предназначены для изготовления изделий, которые не нужно комплектовать в бухты (трубы, прутки). А вот на барабанных агрегатах выпускают именно проволоку и малые по сечению металлические и медные трубы. При этом такие станы с барабанами бывают разных типов:

  • многократные (одни функционируют без скольжения, другие – со скольжением);
  • однократные;
  • многократные, использующие принцип противонатяжения заготовок.

Простейший однократный станок для волочения проволоки предполагает выполнение технологической операции за один проход. А вот многократные станы используют 2–3 прохода, само же волочение в них осуществляется по непрерывной схеме. Калибровочные цеха современных крупных предприятий, как правило, имеют полтора-два десятка агрегатов и станов разной мощности для изгтовления медной и другой проволочной продукции.

Фильеры для волочения проволоки описываемых станов обычно изготавливают по металлокерамической технологии из карбидов бора, термокорунда, молибдена, титана, микролита, тантала, ванадия, вольфрама. Эти сплавы характеризуются превосходной стойкостью к истиранию и повышенной твердостью, а, кроме того, еще и малой вязкостью.

Высокая надежность волоки обеспечивается и тем, что ее укладывают в очень прочную и вязкую стальную обойму, которая не сжимает фильеру, а также снижает в момент выполнения операции волочения растягивающие напряжения. Стоит отдельно сказать о том, что в тех случаях, когда изготавливается очень тонкая катанка из стали (до 0,2 миллиметров), волоки делают из технических алмазов.

В последнее время отмечается тенденция использования волок сборной конструкции. Они дают возможность изготавливать проволоку в условиях высокого трения (гидродинамического). Причем сборная волока гарантирует уменьшение расхода электрической энергии на выполнение технологических операции, увеличивая при этом производительность станов для волочения на 20–30 процентов.

На каком оборудовании выполняется волочение металлов

Оборудование, которое волочильщик проволоки использует в своей профессиональной деятельности, называется станом. Обязательным элементом оснащения волочильной специализированной машины является «глазок» – волока. Диаметр волоки, разумеется, всегда должен быть меньше, чем размеры поперечного сечения протягиваемой через нее заготовки.

Соотношения первоначального и финального диаметров проволоки при различных типах волочения

На сегодняшний день производственные предприятия применяют волочильные специализированные станки двух основных типов, которые отличаются друг от друга конструкцией тянущего механизма. Так, различают:

  • станки, в которых готовое изделие наматывается на барабан, чем и обеспечивается тянущее усилие;
  • оборудование с прямолинейным движением готовой проволоки.

Прямоточный волочильный стан с программным управлением

На устройствах второго типа, в частности, выполняют волочение труб и других изделий, которые не требуют намотки на бухты. Именно проволоку, а также трубные изделия небольшого диаметра производят преимущественно на станках, оснащенных барабанным механизмом. Такие станки в зависимости от конструктивного исполнения могут быть:

  • однократными;
  • многократными, работающими со скольжением или без него, а также те, в которых используется принцип противонатяжения заготовок.

Многониточный волочильный стан обладает большей производительностью и выгоден на крупных предприятиях

Наиболее простой конструкцией отличается однократный станок для волочения. Манипулируя таким оборудованием, волочильщик проволоки выполняет ее протягивание за один проход. На волочильном устройстве многократного типа, которое работает по непрерывной схеме, формирование готового изделия осуществляется за 2–3 прохода. Крупные предприятия, производящие проволоку в промышленных масштабах, могут быть оснащены не одним десятком волочильных станков разной мощности, на которых изготавливается продукция различного назначения.

Основным рабочим органом любой волочильной машины, как уже говорилось выше, является фильера, для изготовления которой используют твердые металлокерамические сплавы – карбиды бора, молибдена, титана, термокорунд и др. Отличительными характеристиками таких материалов являются повышенная твердость, исключительная устойчивость к истиранию, а также невысокая вязкость. В отдельных случаях, когда необходимо изготовить очень тонкую проволоку из стали, фильера может быть изготовлена из технических алмазов.

Фильеры волочильной машины

Фильера устанавливается в прочную и вязкую стальную обойму. Это так называемая волочильная доска. За счет своей пластичности такая обойма не оказывает значительного давления на фильеру и одновременно снижает растягивающие напряжения, которые в ней возникают.

На современных предприятиях волочение металлов часто проводят с использованием сборных волок, которые позволяют эффективно выполнять такой процесс даже в условиях повышенного гидродинамического трения. Кроме того, применение такого инструмента снижает расход электроэнергии и увеличивает производительность работы оборудования на 20–30%.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации