Способ деформирования монометаллических прутковых и проволочных изделий



Способ деформирования монометаллических прутковых и проволочных изделий
Способ деформирования монометаллических прутковых и проволочных изделий
Способ деформирования монометаллических прутковых и проволочных изделий
Способ деформирования монометаллических прутковых и проволочных изделий
Способ деформирования монометаллических прутковых и проволочных изделий

 


Владельцы патента RU 2553747:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к области волочения при производстве прутков и проволоки. Способ включает формирование на изделии захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через монолитную волоку. Снижение напряжения волочения и энергоемкости процесса обеспечивается за счет оптимизации угла наклона образующей рабочего канала волоки, регламентируемого математической зависимостью, учитывающей такие параметры, как коэффициент внешнего трения в очаге деформации, длину очага деформации, длину калибрующего пояска волоки, сопротивление деформации материала протягиваемой заготовки, напряжение противонатяжения, коэффициент вытяжки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства прутков и проволоки волочением.

Известно, что прутки и проволоку изготавливают по технологической схеме, совмещающей прокатку или прессование заготовки и ее последующее волочение через конические волоки. Предварительно передний конец заготовки заостряют, формируют захватку, которую вводят в инструмент (волоку), и зацепляют зажимом тянущего устройства. При деформировании в волочильном инструменте в заготовке возникает напряжение волочения, которое может приводить к обрыву переднего конца заготовки. Для того чтобы снизить вероятность обрывов заготовки при волочении, напряжение волочения должно быть меньше сопротивления деформации обрабатываемого материала (см. Перлин И.Л., Ерманок М.З. Теория волочения. - М.: Металлургия, 1971. - с.17).

Известен способ волочения (см. а.с. СССР №1245375, кл. B21C 1/00, 1986), включающий предварительное формирование захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через монолитную волоку. Перед волочением заостренную часть захватки вводят в волоку, наносят технологическую смазку и осуществляют захват заостренного конца изделия зажимом тянущего устройства. В начальный момент волочения происходит постепенное деформирование конического участка захватки с переменной вытяжкой. При этом напряжение волочения изменяется до выхода на установившийся режим. Напряжение волочения может достигать критической величины, что приведет к обрыву изделия.

Недостатком данного способа является то, что он не учитывает геометрию волочильного инструмента, в частности угол наклона образующей рабочего канала волоки к оси волочения. Угол наклона образующей рабочего канала технологического волочильного инструмента является одним из основных параметров, определяющих напряжение волочения и единичные обжатия при волочении.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ волочения прутковых и проволочных изделий (см. патент РФ на изобретение №2310533, кл. B21C 1/100, 2006), включающий предварительное формирование на изделии захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через рабочий канал монолитной волоки. Используют волоку, угол наклона образующей рабочего канала которой составляет:

где - вытяжка при волочении;

- диаметр прутка или проволоки до и после деформации;

f - коэффициент внешнего трения в очаге деформации при волочении.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что он не учитывает в полной мере технологические параметры процесса волочения, а именно наличие калибрующего пояска волоки, наличие противонатяжения и сопротивления деформации материала протягиваемой заготовки.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого решения, - предварительное формирование на изделии захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через монолитную волоку.

Задачей изобретения является снижение напряжения волочения и энергоемкости процесса волочения за счет оптимизации угла наклона образующей рабочего канала волоки с учетом основных технологических параметров процесса волочения, а именно: сопротивления деформации материала протягиваемой заготовки; длины калибрующего пояска волоки; длины очага деформации при волочении; наличия противонатяжения при волочении.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе, включающем предварительное формирование на изделии захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через рабочий канал монолитной волоки, используют волоку, угол наклона образующей рабочего канала которой определяют по формуле:

где - вытяжка при волочении;

- диаметр прутка или проволоки до и после деформации;

f - коэффициент внешнего трения в очаге деформации при волочении;

- относительная длина калибрующего пояска волоки;

lр - длина очага деформации;

σ0 - напряжение противонатяжения;

σTC - среднее по очагу деформации сопротивление деформации материала протягиваемой заготовки.

В частном случае оптимальную вытяжку при волочении определяют из соотношения:

где αв - угол наклона образующей рабочего канала волоки;

σTC - среднее по очагу деформации сопротивление деформации материала протягиваемой заготовки;

σ0 - напряжение противонатяжения;

f - коэффициент внешнего трения в очаге деформации при волочении;

- относительная длина калибрующего пояска волоки;

lр - длина очага деформации.

Признаки предлагаемого способа, отличительные от прототипа, - использование волоки, угол наклона образующей рабочего канала которой определяют по формуле (1); определение оптимальной вытяжки при волочении из соотношения (2).

Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором приведена схема волочения прутковой заготовки.

В реальных условиях напряжение волочения определяется по формуле:

где αв - угол наклона образующей рабочего канала волочильного инструмента к оси волочения;

αп - приведенный угол волоки, зависящий от длины калибрующего пояска волоки;

σТС - среднее по очагу деформации сопротивление деформации материала протягиваемой заготовки;

λ - вытяжка при волочении;

σ0 - напряжение противонатяжения.

Как следует из соотношения (3), напряжение волочения зависит от угла наклона образующей рабочего канала волочильного инструмента к оси волочения и от приведенного угла волоки tgαП. Напряжение волочения определяет полное усилие волочения:

где - площадь сечения прутковой или проволочной заготовки.

Из геометрических соотношений (фиг.) следует, что tgαП=(d0-d1)/(2lp-2lk), преобразовав и разделив на lp, получим:

,

где - относительная длина калибрующего пояска волоки;

lp - длина очага деформации.

Минимальное значение усилия волочения и снижение энергоемкости процесса волочения обеспечивается снижением напряжения волочения до минимального значения, которое определяется из условия равенства нулю производной от напряжения волочения по тангенсу угла наклона образующей рабочего канала инструмента, а именно:

Продифференцировав выражение (3) по tgαв и приравняв производную нулю, после преобразований получим уравнение для определения оптимального значения тангенса угла наклона в следующем виде:

Следовательно:

Соотношение (1) обеспечивает минимальное значение напряжения волочения и минимальную энергоемкость процесса волочения. При снижении напряжения волочения появляется возможность повышения обжатий при волочении и снижения при этом кратности маршрутов волочения. Снижение напряжения волочения уменьшает вероятность обрыва переднего конца заготовки, повышая тем самым качество протягиваемых изделий.

Для стандартных волок с фиксированным значением угла αв предлагаемый способ позволяет определить оптимальную вытяжку, обеспечивающую минимум напряжения волочения, и снижение обрывности при волочении.

Разрешив соотношение (1) относительно вытяжки, получим:

Пример реализации предлагаемого способа.

Волочению подвергали медную проволоку с σТС=300 МПа, вытяжка составляла λ=1, 2, коэффициент трения f=0,1. При использовании твердосплавной волоки с αв=8° и . Напряжение волочения оказалось равным 18,3 МПа при использовании способа-прототипа.

По формуле (1) предлагаемого способа выполнили расчет оптимального угла конусности волоки . Для твердосплавной волоки с определенной конусностью напряжение волочения оказалось равным 15,6 МПа. Таким образом, при использовании заявляемого способа снижение напряжения волочения оказалось равным 14,75%.

Предлагаемый способ позволяет выбрать оптимальный угол наклона образующей рабочего канала волочильного инструмента из условия достижения минимума напряжения волочения, снизить напряжение волочения, повысить единичные обжатия, уменьшить обрывность при волочении, повысив тем самым качество металлоизделий.

1. Способ деформирования монометаллических прутковых и проволочных изделий, включающий предварительное формирование на протягиваемой заготовке захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через рабочий канал монолитной волоки, отличающийся тем, что используют волоку с калибрующим пояском, угол наклона образующей рабочего канала которой составляет
,
где - вытяжка при волочении;
- диаметр прутка или проволоки до и после деформации;
f - коэффициент внешнего трения в очаге деформации при волочении;
- относительная длина калибрующего пояска волоки;
lp - длина очага деформации;
σ0 - напряжение противонатяжения;
σТС - среднее по очагу деформации сопротивление деформации материала протягиваемой заготовки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что оптимальную вытяжку λ опт при волочении определяют из соотношения
,
где αв - угол наклона образующей рабочего канала волоки;
σТС - среднее по очагу деформации сопротивление деформации материала протягиваемой заготовки;
σ0 - напряжение противонатяжения;
f - коэффициент внешнего трения в очаге деформации при волочении;
- относительная длина калибрующего пояска волоки;
lp - длина очага деформации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства полиметаллических многослойных прутковых и проволочных изделий волочением.

Изобретение предназначено для увеличения срока службы калиброванных валков, уменьшения количества перевалок, увеличения производительности устройства для производства холоднодеформируемых труб прокаткой и волочением.

Изобретение предназначено для повышения физико-механических свойств арматурной высокопрочной проволоки преимущественно 9 группы диаметров (более 8,0 мм) при одновременном снижении затрат на ее производство.

Изобретение предназначено для снижения себестоимости арматурной высокопрочной проволоки. Способ включает деформацию заготовки путем приложения тянущей силы с одновременным приложением дополнительной деформации сдвига вращением.

Изобретение предназначено для уменьшения усилий при обработке давлением технически чистого алюминия. Снижение микротвердости материала заготовки обеспечивается за счет того, что перед волочением на заготовку воздействуют импульсным магнитным полем, индукция которого не превышает 0,7 Тл, создаваемым посредством установленного перед волокой индуктора, на который подают импульсы тока регламентированных параметров от источника токовых импульсов.

Изобретение предназначено для повышения точности формы и размеров высокопрочной арматурной проволоки больших диаметров, производимой методом холодного волочения и термомеханической обработкой из высокоуглеродистой стали.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства триметаллических прутковых и проволочных изделий волочением. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к волочению провода контактного из меди и ее сплавов с площадью поперечного сечения 65, 85, 100, 120, и 150 мм, и может быть использовано в метизной промышленности для изготовления фасонных профилей с вогнутыми и выпуклыми поверхностями.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства биметаллических прутковых и проволочных изделий волочением. .

Изобретение относится к оборудованию для производства проволоки веерным способом, т.е. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением. Биметаллическую заготовку получают путем оборачивания сердечника лентой и соединения кромок ленты. Исключение применения сварки, как следствие, разогрева и оплавления кромок и стержня, появления интерметаллидов, снижающих прочность соединения компонентов при плакировании, обеспечивается за счет того, что предварительно в сердечнике делают V-образный врез глубиной не более половины диаметра сердечника и углом 30-60° и выполняют правку сердечника для придания ему прямолинейной формы по длине, затем края ленты заправляют в V-образный врез и сжимают заготовку, устраняя врез, при этом ширина ленты регламентирована математической зависимостью. 4 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства осесимметричных прутковых и проволочных изделий волочением. Способ включает предварительное формирование на изделии захватки и последующее многопереходное волочение через монолитные волоки. Исключение вероятности разрушения изделия от осевых, радиальных и окружных остаточных напряжений обеспечивается за счет того, что предельная суммарная вытяжка регламентирована исходя из условия сохранения прочности металлоизделия математической зависимостью. 1 пр.

Способ относится к обработке металлов давлением в прокатном и волочильном производстве. Способ включает многоступенчатую деформацию заготовки в ряде калибров, образованных ручьями смежных валков роликовой волоки при сопряжении их контактных поверхностей, путем формирования профиля на отдельных ступенях деформации с разворотом калибров в последующей ступени и чистовое формирование профиля в монолитной волоке. Повышение точности профилей и уменьшение усилия волочения обеспечивается за счет того, что на поверхности профиля формуют не менее трех параллельных его продольной оси равновеликих валика путем выдавливания металла в клиновидные компенсационные полости калибров между участками контактных поверхностей смежных роликов, прилегающими к контуру калибра, разворот калибров производят на половину угла между соседними компенсационными полостями относительно их положения в предыдущем калибре. Суммарная площадь поперечного сечения валиков регламентирована математической зависимостью. 3 ил., 1 пр.
Наверх