5. Расчет технологических параметров при изготовлении проволоки из сплавов на основе золота и серебра

Проволока является одним из наиболее распространенных видов заготовки при изготовлении ювелирных изделий. Данный вид продукции используется при изготовлении цепочек, элементов ювелирных изделий (петель, заушин, игл, скани и т.д.), припойных полуфабрикатов.

Одним из вариантов технологического процесса получения данного полуфабриката является процесс, который включает следующие основные операции: отливка слитка; прессование; волочение.

Следует отметить, что прессование проводят при повышенных температурах, а во время волочения применяют промежуточные отжиги.

5.1. Прессование

Прессованием называют выдавливание металла из замкнутого объема через отверстие [12]. Широко используют прессование для получения прутков, труб и профилей из алюминиевых и медных сплавов, сталей, титана и других тугоплавких металлов. В качестве разновидностей прессования можно выделить дискретное (циклическое), полунепрерывное и непрерывное прессование.

Наиболее распространенной является схема прямого дискретного прессования на горизонтальных гидравлических прессах, которая протекает циклически. Данная схема характеризуется тем, что направление течения металла совпадает с направлением перемещения пресс-штемпеля пресса. При обратном прессовании истечение металла происходит в направлении, противоположном движению пресс-штемпеля.

В соответствии с последовательностью операций изготовления проволоки покажем пример расчета технологических параметров прессования заготовки для последующего волочения проволоки из серебряного сплава ПСр-40 с конечным размером (диаметром) 1,2 мм.

Исходные данные для расчета параметров горячего прессования:

1. температура инструмента Т_{инструмента}=390°С,

2. температура нагрева заготовки Т_{заготовки}=390°С,

3. диаметр слитка D_з=42 мм,

4. диаметр контейнера пресса D_{контейнера}=45 мм,

5. диаметр матрицы D_{матрицы}=5,8 мм,

6. длина заготовки L_з= 48мм,

7. скорость прессования V_{прессования}=0,005м/сек.

Коэффициент вытяжки для данных параметров составит:

 .

Длина распрессованной заготовки определяется по формуле

,

где L_з – длина заготовки, D_з – диаметр заготовки, D_k – диаметр контейнера

и составит мм.

Для расчета усилия прессования определяют высоту упругой зоны по формуле

h_уз= ,

где d_изд – диаметр прессуемого прутка, =65⁰ - угол наклона образующей матрицы,

h_уз= 2,4 мм

Усилие прессования определяют по формуле И.Л. Перлина [13]

где _{s ср} = 50 МПа – среднее значение сопротивления деформации обрабатываемого материала при температуре 390⁰С и скорости деформации 5 с^-1(параметры при которых осуществлялось прессование); f_k=f_м=f_п=0,12 - коэффициенты трения соответственно на контактной поверхности контейнера, обжимающей и калибрующей частях матрицы при смазке графитом; l_п= 4 мм – длина калибрующего пояска матрицы.

Расчет дал следующие результаты

На их основании для реализации процесса прессования выбран вертикальный гидравлический пресс усилием 1000 КН.

5.2. Волочение

Расчет переходов волочения (см. раздел 4) неотожженной проволоки из сплава ПСр-40 диаметром 1,2+0,1 мм из прутка полученного методом прямого прессования диаметром 5,8+0,1 мм проводили в в следующей последовательности.

Определяли суммарный коэффициент вытяжки

_об = F₀/F_к = 27,3/1,1= 25

и среднюю вытяжку при _ср= 28% за один переход

_ср = .

Определяли количество переходов волочения по формуле

n = .

За предварительно проектируемое число переходов принимали 10 и уточняли (пересчитывали) среднюю вытяжку

ln_cp = , _ср= 1,37.

Определяли число промежуточных отжигов при допустимой общей вытяжке между отжигами _ = 3,0

N=

Принимаем три отжига после 3, 6 и 9-го переходов.

Рассчитывали вытяжку в последнем переходе

.

и находили среднюю интегральную деформацию в девяти переходах

ln_ср=

Тогда, имея в виду, что в 1-м, 4-м и 7-м переходах величина деформации может превышать среднюю, так как перед каждым из этих переходов проволоку отжигают, общую интегральную деформацию распределяли следующим образом:

_i1-9=0,36+0,34+0,32^*+0,36+0,34+0,32^*+0,36+0,34+0,32^*

Отсюда находили единичные вытяжки в каждом переходе и определяли диаметры проволоки по переходам (табл. 4.1). Далее вычисляли напряжения волочения без учета противонатяжения и влияния упругой зоны по формуле

К_в=S_тс ,

где  - действительный угол образующей канала (=5⁰); F₀ и F_k – начальная и конечная площадь поперечного сечения; f – коэффициент контактного трения (f= 0,07); S_тс- среднее значение сопротивления деформации металла в пределах деформационной зоны , которое для холодных процессов пластической деформации принимают равным среднему значению временного сопротивления разрыву _вс; и коэффициент запаса _з= , на который накладывалось ограничение 1,4<_з <2.

Результаты расчета приведены в табл. 5.1 и представлены в графическом виде на рис. 5.1.

Рисунок 5.1– Зависимость временного сопротивления разрыву (_в) проволоки из сплава ПСр-40 от степени деформации

Таблица 5.1 – Расчет маршрута волочения проволоки из сплава ПСр-40

Параметры	Значение параметров по переходам волочения
	1	2	3*	4	5	6*	7	8	9*	10
ln	0,36	0,34	0,32	0,36	0,34	0,32	0,36	0,34	0,32	0,36
едn	1,43	1,4	1,37	1,43	1,4	1,37	1,43	1,4	1,37	1,43
об от последнего отжига	1,41	1,97	2,73	1,41	1,97	2,73	1,41	1,4	2,73	1,41
Fn, мм	19,25	13,84	10	7,06	5,06	3,69	2,6	1,86	1,34	1,1
Dn, мм	4,95	4,2	3,58	3	2,54	2,17	1,82	1,54	1,31	1,18
εоб , %	28,5	49,3	63,3	29,4	4949,4	63,1	28,5	49,5	63,6	28,5
σво, МПа	280	420	500	280	420	500	280	420	500	540
σвк, МПа	420	500	545	420	500	545	420	500	545	420
σвс, МПа	350	460	522,5	350	460	522,5	350	460	522,5	350
Кв, МПа	257	318	356	255	322	346	257	324	359	204
γз	1,63	1,57	1,53	1,64	1,55	1,57	1,63	1,54	1,51	2,05

Примечание: * - предусмотрен отжиг