Волочение проволоки из цветных металлов и сплавов

Хаяк Г.С.

Металлургия, 1967 г.

Глава VII

СМАЗКА ПРИ ВОЛОЧЕНИИ

1. Общие положения

Успех процесса волочения во многом определяется трением, возникающим между проволокой и волокой. Силы трения в результате дополнительной работы на их преодоление повышают величину силы волочения и, следовательно, вызывают излишнюю затрату электроэнергии. Исследованиями установлено, что не менее 30—40% энергии волочения расходуется на преодоление сил трения [10]. Кроме того, силы трения вызывают износ волочильного инструмента, замена которого снижает производительность волочильного оборудования. Интенсивное скольжение между поверхностью волоки и изделием в условиях, высоких давлений, развивающихся в очаге деформации от 70 Мн/м² (7кгс/мм²) для алюминиевой проволоки до 350 Мн/м² (35 кгс/мм²) для высокоуглеродистой стали [22], приводит часто к налипанию или навариванию металла на поверхность волоки. Это влечет за собой появление на поверхности проволоки рисок и, наконец, является причиной обрывов. Волочение твердых и сильно упрочняющихся металлов и сплавов по этой причине связано с большими трудностями. Поэтому в практике волочильного производства особое внимание уделяется на преодоление сил трения.

Важную роль в снижении сил трения отводят смазке. В связи с этим постоянно ведутся изыскания рациональных смазок и покрытий для волочения, снижающих силы трения.

Различают три вида трения: сухое, жидкостное и граничное, или адсорбционное [7].

Граничным, или адсорбционным, трением называют такое, когда трущиеся тела разделяет тонкая граничная пленка толщиной в одну или несколько молекул (не более 0,1 мкм). Этот вид трения имеет место при обычном волочении проволоки.

При жидкостном трении толщина пленки значительно больше, чем при граничном, благодаря чему значительно повышается стойкость волок и снижается усилие волочения. Для создания условий жидкостного трения используются специальные приспособления (рис. 54). Сухое трение может возникнуть в том случае, если между трущимися телами полностью будет отсутствовать смазка.

2. Назначение смазки

и требования к ней

Ведение процесса волочения без рационального применения смазки невозможно. Назначение смазки:

1) уменьшает трение между протягиваемым металлом и во-локой и снижает силу волочения;

2) позволяет увеличить допустимое суммарное обжатие, что снижает трудоемкость производства за счет сокращения промежуточных отжигов;

3) повышает стойкость волочильного инструмента, предотвращает прилипание металла к волоке;

4) охлаждает волоки, тяговые шайбы и протягиваемую проволоку, что позволяет вести процесс волочения на высоких скоростях;

5) способствует получению хорошего внешнего вида поверхности изделия.

Требования, предъявляемые к смазке для волочения проволоки:

1. Должна быстро и полно смачивать поверхности протягиваемого металла и волочильного канала и прочно прилипать к ним.

2. Пленка смазки должна выдерживать, не разрываясь, высокие давления в волочильном канале.

3. Должна сохраняться на поверхности проволоки в течение ряда последовательных переходов, что важно при многократном волочении.

4. Не должна расслаиваться при длительном хранении или в процессе волочения, а также не менять свои физико-химические свойства при повышенных температурах и давлении в канале волоки. Не давать коксующегося остатка.

5. Должна хорошо проникать в смазочный конус волоки, не образуя спекшихся комков, препятствующих поступлению новых порций смазки.

6. Должна обладать высокой теплопроводностью и теплоемкостью и предотвращать разогрев волоки, тяговых шайб и проволоки при протяжке. Высокие охлаждающие свойства требуются от жидких смазок, применяемых на машинах со скольжением.

7. Не должна вызывать коррозию протягиваемого металла и волочильного оборудования.

8. Не должна давать после отжига трудно удаляемого осадка на поверхности металла.

9. Не должна содержать веществ, издающих неприятный запах, раздражающих оболочку и дыхательные пути и вредно Действующих на кожу.

10. Не должна содержать огнеопасных веществ, а также дорогих или дефицитных материалов.

На практике смазку выбирают в зависимости от свойств протягиваемого металла, предъявляемых к нему требований, от свойства и состава волочильного инструмента, от скорости волочения, температуры и других особенностей процесса волочения (однократное, многократное, со скольжением, без скольжения и др.).

Особое внимание к подбору смазки должно быть уделено при волочении проволоки сложного профиля, из металла или сплава высокой прочности, при высоких скоростях и большой кратности волочения. В некоторых случаях состав смазки определяется особыми требованиями к готовой проволоке. Например, на поверхности проволоки, предназначенной для изготовления деталей электровакуумных приборов, не должно быть вредных для этого производства компонентов, смазка на поверхности сварочной проволоки не должна мешать процессу сварки и ухудшать прочность сцепления проволоки с резиной или другим материалом при покрытии ее и т. д.

ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ ПРОВОЛОЧНОЙ ЗАГОТОВКИ К ВОЛОЧЕНИЮ

1. Окалина и способы ее удаления

На поверхности заготовки, изготовленной горячей прокаткой или прессованием, а также на поверхности проволоки после ее термообработки (отжига) образуется слой окислов, так называемая окалина.

Окалина образуется в результате соединения кислорода воздуха с металлом. Наиболее интенсивно кислород реагирует с металлом при нагревании.

Окалина обладает повышенной (по сравнению с основным металлом) твердостью и хрупкостью, в связи с чем волочение проволоки с окалиной вызывает затруднения, а чаще делает процесс невозможным.

Удаление окалины с поверхности проволоки (катанки) является ответственной операцией технологического процесса изготовления проволоки. От качества подготовки поверхности проволоки зависят основные показатели процесса волочения: стойкость волок, величина силы волочения, надежность процесса, т. е. отсутствие обрывов, производительность волочильного оборудования, качество поверхности проволоки и т. д. Химический состав окалины и способность ее поддаваться удалению зависят от состава сплава и условий нагрева, в которых возникает окалина.

Разработаны различные способы удаления окалины. Тот или иной метод удаления окалины может считаться совершенным для данных условий производства, если он обеспечивает высокую производительность процесса, незначительные потери металла и достаточно чистую поверхность проволоки, лишенную следов окалины.

В производстве проволоки из цветных металлов и сплавов широко используется химическое удаление окалины. Известна также механическая очистка заготовки от окалины. Этот метод иногда используется в производстве стальной проволоки и может быть рекомендован для некоторых сплавов из цветных металлов.

Операцией удаления окалины с поверхности металла еще не завершается процесс подготовки проволочной заготовки к волочению. Для некоторых труднодеформируемых сплавов (никелевых, медноникелевых, титановых и др.) после удаления окалины вводится операция нанесения на поверхность металла одного или нескольких слоев, которые служат разъединителем между поверхностью протягиваемой проволоки и стенкой канала волоки. Этот же слой служит закрепителем смазки, применяемой при волочении. Для покрытия поверхности проволоки после удаления с нее окалины применяют медь, фосфаты, известь, столярный или костный клей, жидкое стекло и др. [22]. Эти покрытия улучшают процесс волочения, снижая усилие, и повышают стойкость волок.