3. Расчет переходов при волочении

Последовательное изменение размеров проволоки по блокам волочильного стана, составленное по определенной программе, называют переходами (маршрутом волочения).

Число переходов (кратность волочения) зависит от свойств и назначения проволоки, ее геометрических размеров, вида передела, смазки и способа ее ввода в очаг деформации, способа охлаждения, других конструктивных и технологических факторов.

После выбора размера катанки и определения количества переделов известны размеры исходной заготовки (катанки), передельных заготовок, подтяжки и готовой проволоки. Известны выбранные типы станов по переделам. Переходы при волочении целесообразно рассчитывать на ЭВМ по программам в зависимости от типа выбранного стана.

3.1. Станы магазинного типа

Это станы типа 630-5000/ n (числитель - сила волочения, кгс; знаменатель - число блоков в стане); n/250-450 (числитель — количество блоков на стане, знаменатель - диаметр барабана, мм) (см. табл. 23) и станы со сдвоенными барабанами типа n/350-550 (см. табл. 24).

Для непрерывности процесса многократного волочения необходимо, чтобы соблюдался закон постоянства секундных объемов металла, проходящих через волоки:

или

где d₁, d_n-1 , d_n - диаметр проволоки на данном блоке;

V₁, V_n-1 , V_n — скорость волочения на данном блоке;

μ - вытяжка за переход;

i— передаточное отношение между блоками.

Отношение скоростей волочения или частот вращения барабанов на Предыдущем и последующем блоках, характеризуемое передаточным отношением, — величина, постоянная для данной машины, которая является паспортной характеристикой. Ее часто называют кинематической вытяжкой. Чем меньше передаточное отношение между блоками, тем универсальнее стан с точки зрения диапазона изменения частных обжатий за переход. Вытяжка между блоками — величина переменная, определяемая кинематикой стана, принятым режимом обжатий и степенью износа волок на смежных блоках.

При соблюдении условия имеем идеальный процесс многократкого волочения, при котором количество проволоки на барабане остается постоянным, и скручивание проволоки отсутствует. Поводок в этом случае неподвижен при вращающемся барабане. Длительная работа в идеальном режиме невозможна из-за неизбежного износа волок.

При μ<i количество проволоки на барабане постоянно уменьшается вплоть до прекращения процесса волочения. Поводок вращается навстречу вращению барабана. Иногда с помощью вариатора скорости специально ведут процесс при условии μ<i с тем, чтобы, не останавливая блока, уменьшить количество проволоки на барабане. Постоянная работа стана в данном режиме невозможна.

Волочение на станах магазинного типа ведут при условии μ>i. При этом на барабане происходит постоянное накопление проволоки и вращение поводка совпадает с направлением вращения барабана. При наполнении барабана проволокой его останавливают со всеми предыдущими барабанами и часть проволоки сматывают на следующий барабан, после чего остановленный блок снова запускают в работу. При значениях μ<i и μ>i всегда происходит скручивание проволоки между соседними блоками и тем в большей степени, чем больше разница этих значений. Для обеспечения нормального течения процесса волочения при наименьшей величине скручивания на станах магазинного типа минимальное значение вытяжки составляет

где К = 1,03—1,06 — коэффициент накопления.

Необходимо отметить, что большое значение коэффициента накопления ведет к быстрому увеличению запаса проволоки на барабанах и частым остановкам стана, что затрудняет многостаночное обслуживание.

Переходы при волочении рассчитывают в такой последовательности.

1. В каждом переделе определяют величину общей вытяжки и расчетное количество переходов. Размеры заготовок необходимо брать всегда с учетом плюсовых допусков (+Δ_о), размеры передельных заготовок или готовой проволоки — с учетом минусовых допусков (-Δ_П). Размеры допусков определяются стандартами или технологическими картами производств. Подобный выбор поля допусков позволяет определять максимальную величину обжатия (вытяжки) внутри каждого передела:

(58)

2. Среднюю вытяжку за переход принимают

(59)

где К— 1,03—1,06 - коэффициент накопления; i -передаточное отношение между блоками, которое является паспортной характеристикой.

Тогда расчетное количество переходов

(60)

3. Полученное число округляют до ближайшего целого числа (определяют кратность волочильного стана):

n_Р → n (61)

4. Уточняют среднюю вытяжку за переход:

Уточненная средняя вытяжка не должна быть меньше передаточного отношения между блоками волочильного стана, т.е.

5. Скорректированная средняя вытяжка за переход определяет одинаковые обжатия по всему маршруту волочения с размерами волок по ходу волочения:

или против хода волочения:

6. Волочение всегда сопровождается увеличением сопротивления деформации, а тепловой фон проволоки заметно возрастает к чистовому барабану. Поэтому инструмент на последнем переходе работает в самых неблагоприятных условиях. Для улучшения ка честна поверхности, увеличения стойкости волок и повышения производительности обжатия на последнем переходе всегда уменьшают. Волока на первом переходе также работает а неблагоприятном режиме: из-за несовершенства геометрии поперечного сечения заготовки, особенно исходной катанки, велика неравномерность деформации по сечению и длине протягиваемого металла; возможны локальные ухудшения условий контактного трения из-за дефектов подготовки поверхности; при применении механических способов удаления окалины затруднен захват технологической смазки в очаг деформации свежеочищенной поверхностью. Кроме того, на первом переходе формируется смазочный сдой, который должен сохраняться на протяжении всех переходов. Поэтому обжатие на первой волоке также уменьшают. Степень отклонения от средней вытяжки на первом и последнем переходах зависит от конкретных условий и определяется по практическим соображениям.

Можно принять значения вытяжек на первом и последнем переходах равными, т.е.

(66)

Тогда вытяжки на остальных промежуточных переходах составят

7. После корректировки вытяжек по переходам рассчитывают диаметры волок для данного типоразмера проволоки:

или

Разработанные переходы волочения должны соответствовать паспортным кинематическим характеристикам данного волочильного стана и рекомендуемым частным обжатиям для производства конкретного вида проволоки.

Пример. Определить кратность и рассчитать переходы при волочении передельной заготовки диаметром 1,15 мм из катанки диаметром 6,5 мм под проволоку диаметром 0,28 мм по ГОСТ 3282-74.

Выбираем для изготовления передельной заготовки диаметром 1,15 ± 0,05 мм тандем волочильных станов магазинного типа 2500/п и 630/п. Размер подтяжки — 3,15 ± 0,05 мм.

СТАН ГСВ 2500/п (/ = 1,30 ) 1. Определяем общее расчетное количество переходов:

2. Определяем кратность волочильного стана:

3. Корректируем значение средней вытяжки за переход:

4. Определяем вытяжки на первом и последнем переходах:

5. Рассчитываем вытяжки на промежуточных переходах:

6. Проверка:

7. Рассчитываем переходы при волочении (против хода процесса):

d₅ = d_i – ΔI = 3,10 мм; d₄ = 3,10 √1,3 = 3,54;

d ₃= 3,54 √1,417 = 4,21; d₂ = 4,21 √1,417 = 5,01;

d₁= 5,01√,417 = 5,96; do = 5,96 √,3 = 6,8 мм.

Запишем полученные переходы в виде

6,8 - 6,0 - 5,0 - 4,20 - 3,55 - 3,10.

Выбираем стан магазинного типа, а именно 2500/5.

Распределение обжатий между блоками соответствует установленной кинематике волочильного стана и принятому на практике режиму деформаций при изготовлении передельной заготовки под низкоуглеродистую проволоку.

СТАН ТВ 630/п (i = 1,30)

1. Определяем общее расчетное количество переходов:

2, Определяем кратность волочильного стана:

3. Корректируем значение средней вытяжки за переход:

4. Определяем вытяжки на первом и последнем переходах:

5. Рассчитываем вытяжки на промежуточных переходах:

6. Проверка:

1,29 1,385⁵ 1,29 = 8,46.

7. Рассчитываем переходы при волочении (против хода про цесса):

d₇ = 1,10 √1,29 = 1,25 мм; d₆ = 1,25 √1,385 = 1,47 мм;

d5 = 1₇47 √1,385= 1,73 мм; d₄ = 1,73 √1,385 = 2,04 мм;

dз = 2,04 √U85 = 2,4 мм; d₂ = 2,4 √I,385 = 2,83 мм;'

d₁ = 2,83 √U9 = 3,2 мм.

8. Записываем полученные переходы в виде

3,20 - 2,85 - 2,40 - 2,05 - 1,75 - 1,45 - 1,25 -1,10.

9 Выбираем стан магазинного типа, а именно 630/6-7.

Распределение обжатий между блоками соответствует установленной кинематике волочильного стана и принятому на практике режиму обжатий при изготовлении низкоуглеродистой проволоки.