4. Волочение машиностроительных профилей
Исходными заготовками для волочения служат прокатанные или прессованные прутки и трубы из стали, цветных металлов и их сплавов.
Волочение труб можно выполнять без оправки (для уменьшения внешнего диаметра) и с оправкой (для уменьшения внешнего диаметра и толщины стенки). На рис. 3.16, а показана схема волочения трубы / на короткой удерживаемой оправке 3. В этом случае профиль полученной трубы определяется зазором между волокой 2 и оправкой 3.
Рис. 3.16. Схема волочения трубы (а) и примеры профилей, полученных волочением (б)
Поскольку тянущая сила, приложенная к заготовке, необходима не только для деформирования металла, но и для преодоления сил трения металла об инструмент, эти силы трения стараются уменьшить применением смазки и полированием отверстия в волоке.
Обычно для получения необходимых профилей требуется деформация, превышающая допустимую за один проход, поэтому применяют волочение через ряд постепенно уменьшающихся по диаметру отверстий. Но, поскольку волочение осуществляют в условиях холодной деформации, металл упрочняется. Для восстановления пластичности упрочненный волочением металл подвергают промежуточному отжигу.
Волочением обрабатывают различные марки стали, цветные металлы и их сплавы. Сортамент изделий, изготовляемых волочением, очень разнообразен: проволока диаметром 0,002 ... 5 мм и фасонные профили, примеры которых показаны на рис. 3.16, б (призматические и фасонные направляющие; сегментные, призматические и фасонные шпонки; шлицевые валики; опорные призмы, ножи и т.д.). Волочением калибруют стальные трубы диаметрами от капиллярных до 200 мм, стальные прутки диаметрами 3 ... 150 мм.
Поскольку волочение производят в условиях холодной деформации, оно обеспечивает точность размеров (стальная проволока диаметром 1 ... 1,6 мм имеет допуск 0,02 мм), низкую шероховатость поверхности, получение очень тонкостенных профилей.
Рис. 3.17. Схема барабанного волочильного стана
Волоку изготовляют из инструментальных сталей, металлокерамических сплавов и технических алмазов (для волочения проволоки диаметром менее 0,2 мм). Волочение производят на барабанных и цепных волочильных станах. Барабанные станы (рис. 3.17) служат для волочения проволоки, труб небольшого диаметра, наматываемых в бунты. Исходную заготовку в виде бунта укладывают на барабан 1. Предварительно заостренный конец проволоки пропускают через отверстие волоки 2 и закрепляют на барабане 3, который приводится во вращение от электродвигателя через редуктор и зубчатую передачу
4. Кроме станов для однократного волочения, один из которых показан на рис. 3.17, существуют станы для многократного волочения. Последние имеют до 20 барабанов с установленными перед каждым из них волоками. На цепных станах тянущее устройство совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение. Такие станы применяют для волочения прутков и труб, которые нельзя наматывать в бунты.
5. Производство гнутых профилей
При изготовлении горячей прокаткой фасонных профилей невозможно получить стенки толщиной менее 2 ... 3 мм. В то же время по требуемой прочности в конструкциях такая толщина нередко завышена. Кроме того, горячекатаные профили имеют технологические напуски (внутренние радиусы округления, уклоны), увеличивающие их массу. Фасонные тонкостенные профили, легкие, но жесткие, весьма сложной конфигурации и большой длины можно получать методом профилирования листового материала в холодном состоянии. Процесс профилирования прокаткой на профилегибочных станах заключается в постепенном изменении формы сечения плоской заготовки до требуемого профиля при последовательном прохождении полосы или ленты через несколько пар (6 - 20 и более) вращающихся фигурных роликов. При данном методе площадь поперечного сечения и толщина исходной полосы или ленты практически не изменяются, т.е. происходит только последовательная гибка полосы или ленты в поперечном сечении.
На рис. 3.18, а показано последовательное изменение плоской заготовки до требуемого профиля на профилегибочном стане. Число пар роликов, необходимое для изготовления того или иного профиля, зависит от сложности его конфигурации. Заготовкой при изготовлении гнутых профилей может быть лента или полоса из стали или цветных металлов толщиной 0,3 ... 10 мм. Форма гнутых профилей (рис. 3.18, б) может быть и относительно простой (профиль открытого типа) и весьма сложной (профили полузакрытого и закрытого типов, профили с наполнителем).
Указанным способом получают большое количество изделий для машиностроения, автомобильной и авиационной промышленности, строительных конструкций.
Рис. 3.18. Последовательность профилирования на профилегибочном стане (а) и примеры гнутых профилей (б):1,3,5 - 8- номера пар роликов (пары роликов 2 и 4 на рисунке не показаны)