Гидродинамическая подача смазки

ПРАКТИКА ВОЛОЧЕНИЯ В РЕЖИМЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ТРЕНИЯ

В настоящее время в практике обработки металлов давлением накоплен значительный опыт использования гидродинамического эффекта технологической смазки для интенсификации производства. Правда, этот опыт относится в основном к волочению проволоки, прутков и труб.

Знакомство с практическими результатами, по за­мыслу авторов, позволит расширить область примене­ния гидродинамической подачи смазки в очаг дефор­мации на те области волочения, где еще не перешли на жидкостное трение. Читателя, занимающегося другими процессами обработки металлов давлением, рассмот­рение материалов этой главы может подтолкнуть к разработке аналогичной технологии для прокатки, штамповки, вытяжки и т. п.

1. ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ВОЛОЧЕНИЯ ПРОВОЛОКИ

Разработка новой технологии волочения изделий в режиме гидродинамического трения начата в СССР в конце 50-х годов работниками ВНИИметмаша и НИИ-метиза и активно продолжена затем в УралНИИЧМ. В содружестве с заводскими работниками в 1964 г. бы­ли разработаны и затем впервые в мировой практике широко внедрены в производство принципиально новый инструмент и прогрессивная технология волочения с по­дачей технологической смазки. Основу технологии со­ставляют так называемые сборные волоки.

Существует несколько модификаций инструмента, предназначенных для изготовления продукции различ­ных видов.

Волочению по новому способу подвергается проволо­ка из углеродистой и легированной стали, из цветных ме­таллов и сплавов, катанка с поверхностью, механически очищенной от окалины. Инструмент обеспечивает хоро­шее качество волочения проволоки с мягкими покрытия­ми, например биметаллической сталеалюминиевой. Кроме гидродинамической подачи смазки, инструмент дает возможность сохранить низкий уровень остаточных на­пряжений в готовых изделиях, а также проводить воло­чение с противонатяжением.

В некоторых случаях при новой технологии можно от­казаться от нанесения технологических подсмазочных слоев, а также получить эксплуатационные покрытия увеличенной толщины и более равномерные по длине бухты.

Разработанный в СССР способ волочения может быть приспособлен к использованию любой смазки. Предпочтение отдается дешевым и легко удаляемым смазкам. Исследования показали, что при волочении изделий по новой технологии толщина пленки смазки на проволоке возрастает сравнительно немного, и это не­большое утолщение смазочной пленки имеет значитель­ные преимущества.

Внедрение новой технологии волочения дало сле­дующие результаты: увеличение производительности во­лочильных станов без их реконструкции достигает 30%; износостойкость инструмента — волок возрастает в три-четыре раза; расход электроэнергии на волочение умень­шается на 11—120%; единичные обжатия металла повы­шаются до 40—45%. Из-за меньшей обрывности прово­локи при волочении и сокращении промежуточных тер­мообработок удельный расход металла снижается на несколько килограммов на 1 т продукции. Упрощается, а в некоторых случаях совершенно не производится под­готовка поверхности изделий перед волочением. Улуч­шается качество изделий.

При новом способе волочения вследствие меньшего разогрева изделий и инструмента и многократного по­вышения стойкости волок скорость волочения без ущер­ба для качества продукции увеличивается до предельно возможных значений (в условиях СССР иногда в 1,5— 2 раза). Это обеспечивает соответствующий рост (про­изводительности волочильных станов.

Внедрение прогрессивной технологии золочения на предприятиях Советского Союза дало удельный эконо­мический эффект до 25 руб. на 1 т проволоки из леги­рованной стали.

Основу технологии составляет, как уже отмечалось, сборная волока. Одна из первых модификаций сборной волоки показана на рис. 6. Сборные волоки внешне   отличаются от обычных только габаритами, имея несколь­ко больший диаметр и высоту.

Преимущества сборных волок в сравнении с извест­ными конструкциями инструмента для волочения с гид­родинамической подачей смазки состоят в следующем:

1. Исключена горячая    запрессовка    твердосплавной рабочей волоки в обойму. Сборка волок осуществляется с натягом, обеспечиваемым холодной   запрессовкой   за­жимной конической втулки с волоками в корпус сборной волоки. Сильное    радиальное    сжатие    твердосплавных волок в стальном корпусе исключает их  растрескивание в процессе работы и позволяет в ряде случаев уменьшить габариты твердосплавных заготовок. Это   обстоятельст­во само по себе обеспечивает экономию твердого сплава.

2. Между напорной и рабочей волоками   достигнута довольно высокая герметичность за счет    специальных уплотнительных   элементов и сильного   осевого сжатия волок при их запрессовке в стальном корпусе.

3. Обеспечена хорошая соосность в результате при­менения шлифованных по наружному диаметру напорной и рабочей волок и радиального сжатия их в одной    ци­линдрической поверхности зажимной втулки. Соосное на­правление проволоки в рабочую    волоку    обеспечивает равномерный износ последней.

4. Нагнетающая волока, выполняющая роль насадки, представляет собой обычную отработанную твердосплав­ную волоку, в силу чего использование   такого   инстру­мента практически не приводиткрасширениюеголарка.

5. Стальные детали сборных волок   изготовлены    из высокопрочных материалов и термообработаны, поэтому они долговечны, что 'позволяет в сотни раз   уменьшить потребность в стали, идущей на изготовление обойм, в сравнении с волоками старого типа.

6. Сборная волока не создает никаких   осложнений при эксплуатации волочильного стана. Волочильщик по­лучает уже готовый инструмент,    установка которого в волокодержатель мыльницы (рис. 8)    производится так же, как и обычных волок.

Практикой установлено, что эффективность внедре­ния сборных волок в значительной степени зависит от точности изготовления их деталей и правильности сбор­ки. Если учесть, что перед рабочей волокой создается очень высокое давление смазки, превышающее порой при волочении   труднодеформируемой   проволоки   1000 МН/м2 (100 кгс/мм2), то станет очевидным, насколько важны прочность материала инструмента, правильность изготовления и сборки деталей.

Сборные волоки собираются и разбираются только в фильерной мастерской цеха. Комплектовка напорных и рабочих волок в сборных волоках производится соглас­но технологическим картам.

Применяется следующий порядок сборки нового ин­струмента: в зажимную втулку 3 (см. рис. 6) вставляется рабочая волока /, уплотнительная шайба 6 и напорная волока 2. Зажимная втулка помещается в коническое отверстие корпуса 4. Сверху кладется упорная шайба 7 и затем производится запрессовка комплекта зажимной втулки в корпус усилием, которое не меньше силы при волочении. При этом обеспечивается надежное радиаль­ное сжатие твердосплавных вкладышей, что исключает их растрескивание в процессе работы. После запрессов­ки на прессе сборная волока окончательно фиксируется накидной гайкой 5 при помощи ключа с удлиненной ру­кояткой. Собранный таким образом инструмент хранится на стеллажах по размерам и выдается волочильщику только в обмен на изношенный.

Разделка канала рабочих волок производится в фильерной мастерской цеха в специальном устройстве, состоящем из корпуса с внутренним конусом и зажим­ной втулки (рис. 9).

В настоящее время назрела необходимость центра­лизованного изготовления деталей сборных волок на спе­циализированных предприятиях, так как многие метиз­ные заводы не имеют для этого нужного обрудования и стоимость изготовления одного комплекта сборной во­локи по заводам колеблется в значительных пределах. Стальные детали сборных волок выгодно изготовлять методом горячей штамповки с последующей их чистовой обработкой на специализированном оборудовании. Шлифованные по наружному диаметру твердосплавные вкладыши и корпуса сборных волок должны иметь еди­ные стандартные размеры, которые приведены в табл. 1.

Шлифовать твердосплавные заготовки-волоки по на­ружному диаметру следует на заводах твердых сплавов.

Совершенствуя технологию волочения проволоки с гидродинамической подачей смазки, сотрудники Урал-НИИЧМ совместно с заводскими работниками создали новые модификации инструмента, работа с которыми аналогична работе с описанным выше инструментом. Но­вые модификации просты по конструкции и удобны для работы. Их внедрение в производство не связано с капитальными затратами и простоями оборудования, они обеспечивают лучшее нагнетание смазки в очаг дефор­мации, более надежное уплотнение, в несколько раз бо­лее высокую стойкость рабочих волок, а также при не­обходимости снятие остаточных напряжений в изделиях непосредственно в процессе деформации металла.

2. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СБОРНЫХ ВОЛОК ПРИ ВОЛОЧЕНИИ ПРОВОЛОКИ

Результаты исследований и частичного внедрения гидродинамической подачи смазки при волочении про­волоки, в основном из низкоуглеродистых сталей, до­вольно подробно изложены в книге «Волочение в режи­ме жидкостного трения» (см. предисловие). Здесь мы остановимся на эффективности процесса и результатах массового использования технологии и инструмента раз­личных модификаций при волочении проволоки различ­ных назначений с гидродинамической подачей смазки.

В СССР новая технология применяется преимущест­венно на станах сухого волочения. Волочение проволоки, как правило, производится на сухом порошке натриевого мыла, которое до известной степени является универ­сальной смазкой. Натриевое мыло имеет относительно высокую температуру плавления и прочность, достаточно «липко» при высокой температуре и легко растворяется в воде. Однако оно поглощает воду из окружающей ат­мосферы, что ухудшает его смазочные свойства.

В табл. 2 показаны физико-химические свойства ряда образцов заводских натриевых порошков ч стружек (по данным Уфимского авиационного института). Влажность мыльного порошка в состоянии поставки достигает 12%.