Технологический процесс изготовления проволоки из цветных металлов и сплавов. Производство стальной проволоки

Составьте свой план. Для различных ювелирных проектов потребуются разные виды проволок, поэтому вам придется по-новому выбирать проволоку всякий раз, как вы начнете создавать новое ювелирное изделие из проволоки.

Металлы условно делят на черные и цветные.

А) К черным относят железо и его сплавы (чугун, сталь).

Железо – один из наиболее распространенных в природе металлических элементов.

Технически чистое железо – серебристо –белый тугоплавкий пластичный металл с высокой прочностью и твердостью. Но из-за высокой стоимости очистки металла от примесей применение железа в производстве ТНП ограничено. Используют главным образом железоуглеродистые сплавы.

Чугун – сплав железа с углеродом (углерода от2,14% до6,7%)

Сталь – сплав железа с углеродом (углерода до 2,14%).

По химическому составу стали подразделяются на углеродистые легированные.

С увеличением содержания углерода в стали увеличивается ее твердость и хрупкость, следовательно, снижается надежность изделия. В легированные стали кроме железа и углерода входят добавки цветных металлов – хром, никель, молибден, ванадий, вольфрам и др.

Хром – увеличивает твердость и стойкость коррозии. Из такой сравнительно не дорогой нержавеющей стали изготавливают ножи и столовые приборы.

Никель – увеличивает прочность. При совместном введения большого количества хрома и никеля сталь приобретает жаропрочность и высокую стойкость к коррозии в жидкой среде. Поэтому хромоникелевые стали применяют для изготовления посуды, столовых приборов.

Молибден, ванадий, вольфрам – придают высокую твердость и красностойкость, т.е. способность сохранять твердость при нагревании докрасна.

Такие стали используют для изготовления изделия металлорежущих инструментов.

Б) К цветным металлам относятся: алюминий, медь, цинк, олово, никель, хром.

Для хозяйственных изделий применяют сплавы меди:

Мельхиор – сплав меди (80%) и никеля (20%)

Нейзильбер – сплав меди (65%), никеля (15%) и цинка (20%)

Латунь - сплав меди и цинка (до 50%)

Бронза – сплав меди и олова.

В производстве ТНП из цветных металлов наиболее часто используют алюминий.

Алюминий – это белый металл с высокой устойчивостью к коррозии, нетоксичный, пластичный, но нестоек в кислой и щелочной среде. Поэтому алюминиевая посуда непригодна для кипячения белья, хранения маринадов, солений, кисломолочных продуктов. Из алюминия изготавливают упаковочный материал (фольгу), электропровода, детали холодильников, посуду.

Сплав алюминия с медью (дюралюмин) по свойствам близок к стали, но имеет пониженную устойчивость к коррозии. Его применяют для изготовления металлических частей мебели и спортивного инвентаря.

Медь – красноватый металл, тяжелый, пластичный, с очень высокой тепло и электропроводимостью, устойчив к коррозии. Но во влажной среде быстро тускнеет, покрывается зеленым налетом. При это образуются очень токсичные соединения меди. Используются для производства электропроводов и в производстве сплавов.

Латунь – большое содержание цинка обеспечивает высокую прочность и пластичность. Используют для производства изделий сложной конфигурации – чайники, кофейники, самовары, гильзы охотничьи.

Мельхиор и нейзильбер – внешне напоминает серебро, используются для производства столовой посуды, декоративных и ювелирных изделий.

Бронзы – обладают хорошими литейными свойствами, поэтому используют для производства подсвечников, люстр, декоративных изделий (статуэтки, вазы).

канатная проволока волочение патентирование

Введение

2. Технологические варианты изготовления канатной проволоки

6. Расчет режимов волочения

Библиографический список

Введение

Проволока канатная используется в основном для производства канатов различного назначения. Развитие основных отраслей промышленности невозможно без применения стальных канатов. Так, в горнодобывающей промышленности стальной канат является основным тяговым и подъемным звеном шахтных подъемных установок, которое обеспечивает доставку полезных ископаемых из недр земли. Стальные канаты используют при добыче нефти, газа, строительстве промышленных сооружений и жилых зданий. Работа металлургических предприятий, имеющих огромное количество разнообразного кранового и другого подъемно-транспортного оборудования, немыслима без применения стальных канатов. В последнее время стальные канаты различного диаметра и конструкций широко применяют в качестве арматуры в железобетонных изделиях, резинотехнических (автопокрышки, рукава высокого давления, конвейерные ленты и др.). Стальные канаты специальных конструкций широко используют на морских и речных судах, морском промысле, в авиации и др.

1. Требования к катанке и к конечной продукции

1.1 Катанка для волочения стальной проволоки

Качество катанки является одним из главных факторов, определяющих технико-экономические показатели и качество продукции сталепроволочного производства.

Факторы прокатного производства определяют диапазон размеров катанки, точность формы и размеров ее поперечного сечения, макро- и микроструктуру и величину зерна, вид и количество поверхностных дефектов, количество и структуру окалины, механические свойства и их однородность по длине бунта, технологичность переработки катанки в проволоку, массу бунтов.

Катанку, идущую на изготовление проволоки, прокатывают в основном на непрерывных проволочных станах. Такие станы характеризуются высокими скоростями прокатки и производительностью.

Катанка поставляется по ГОСУ 1050-88 "Прокат сортовой, калиброванный со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали";

Общие требования к катанке, подвергаемой волочению в проволоку, можно сформулировать следующим образом:

Для производства проволоки необходима катанка диаметром от 5,0 до 9,0 мм. Допускается изготовление катанки других размеров в соответствии с ГОСТ 2590. Нижний предел определяется экономической целесообразностью горячей прокатки, а верхний - возможностями волочильного оборудования.

Допускаемое отклонение диаметра и овальность оказывают влияние на равномерность свойств проволоки по длине и стойкость волочильного инструмента, особенно на первой протяжке. Равномерность свойств проволоки очень сильно зависит от допуска на диаметр при волочении ей непосредственно из катанки. Овальность катанки сказывается на равномерности деформации и захвате смазки в первой волоке.. Лучшие показатели катанки по допуску ±0,1...0,15 мм, овальности 0,2...0,4 мм.

Количество и состав окалины на катанке определяют условия её травления или удаления механическими способами. Количество окалины должно быть минимальным, так как это излишние потери металла, а состав окалины не всегда поддается регулировке. Количество окалины на углеродистой катанке, прокатанной на современных станах, снижается до 3-5 кг/т,

Неметаллические включения в углеродистой катанке: оксиды - нежелательны; сульфиды - не более 1 балла по ГОСТ 1778-81; сульфиды + оксиды + силикаты - не более 2.. .2,5 балла.

Макроструктура катанки не должна иметь при проверке на изломах усадочной раковины и рыхлости, пузырей, расслоений, трещин, шлаковых включений и флокенов, видимых без невооруженным глазом.

.Структура катанки должна обеспечивать максимальную пластическою деформацию волочением в состоянии поставки.

Требования к структуре определяются составом стали. Для углеродистых сталей с С> 0,5 % наилучшей является мелкодисперсный пластинчатый перлит - сорбит, без значительного выделения цементита для заэвтоктоидных сталей.

Величина действительного зерна в катанке должна быть в пределах 7... 10 для сорбитизированной; 6... 10 для ускоренно-охлажденной; 4... 7 для охлажденной на воздухе.

Глубина обезуглероженного слоя на поверхности катанки не должна превышать 2,0 % от диаметра катанки. Величина обезуглероженного обычно регламентируется стандартами на катанку.

Прочностные свойства катанки и ее вязкие характеристики (относительное удлинение и сужение площади поперечного сечения) определяют по ГОСТ 1497-84. Механические свойства катанки из углеродистой стали приведены в табл. 1.

Таблица 1 - Механичекские свойства катанки в состоянии поставки

Марка сталиСорбитизированнаяВременное сопротивление разрыву, H/мм, не болееОтносительное удлинение, % не менееОтносительное сужение, % не менее6010001135

1.2 Проволока канатная

Проволоку для стальных канатов изготовляют методом холодного волочения из катанки диаметром 6,5 мм. Материалом служит мартеновская или конверторная стали с содержанием от 0,6% С.

Волочение сорбитизированной катанки позволяет обходиться без ее предварительного патентирования.

Наиболее благоприятной микроструктурой для стальной проволоки на готовом размере принято считать сорбит, а в отдельных случаях тростит.

Стальную канатную проволоку изготовляют круглого сечения (ГОСТ 7372-79) диаметром1,2 мм.

Повышенный технический ресурс стальных канатов определяется главным образом качеством канатной проволоки. Она должна иметь большую прочность при высоких пластических свойствах, высокую стойкость против истирания и расплющивания, быть пригодной для сложных условий работы в канате - воспринимать статические, динамические и знакоизмененные нагружения. Проволока в канате испытывает растяжение, изгиб, кручение и одновременно в большинстве случаев подвергается абразивному износу (истиранию).

В некоторых случаях проволока подвергается воздействию большого перепада температур (от -50 до +400° С). Получить проволоку с универсальными свойствами не представляется возможным, поэтому ее свойства и технология изготовления должны определяться конкретными условиями ее нагружения в канате.

Качество канатной проволоки оценивается величиной допусков на диаметр, а также временным сопротивлением разрыву проволок как в отдельном мотке, так и в поставляемой партии. Некоторые свойства проволоки приведены в табл. 2-3. Канатная проволока должна быть высоко пластичной, чтобы знакопеременные изгибные нагружения не разрушаясь.

Поверхность проволоки должна быть ровной и гладкой без рисок и царапин, срезов, следов коррозии и других дефектов, снижающих стойкость канатов в эксплуатационных условиях. Проволока должна иметь высокие усталостные свойства. С повышением содержания углерода и марганца увеличивается прочность проволоки и ее сопротивляемость внешнему истиранию. Содержание примесей серы, фосфора, никеля, меди, хрома и других должно быть минимальным, так как они ухудшают качество канатной проволоки.

По механическим свойствам светлую проволоку подразделяют на высшую - марка В и первую - марка I. Оцинкованная; проволока, кроме марок В и I. Проволока марки В обладает наилучшими качествами и высокими пластическими свойствами, поэтому она применяется в канатах, предназначенных для наиболее ответственных целей (например, для подъема и спуска людей на шахтах, лифтах и некоторых типах сталелитейных кранов).

Из проволоки марки I изготовляется основная масса канатов большинства грузоподъемных устройств

Таблица 2 -Номинальная прочность канатной проволоки

Диаметр проволоки, ммНоминальная прочность, кгс/ммСветлая3,0-0,7120-200

Таблица 3 -Допускаемые отклонения по диаметру канатной проволоки (ГОСТ 7372-79)

Диаметр проволоки, ммСветлая проволока 1,0; 1,05; 1,10; 1,15; 1,20; 1,30; 1,40;±0,021,50

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВАРИАНТЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАНАТНОЙ ПРОВОЛОКИ

Рисунок 1-Технологичекие варианты изготовления канатной проволоки.

П- патентирование; ПП - подготовка поверхности; В - волочение; ГЦ - горячее цинкование; ЭЦ - электролитическое цинкование; ГТЛ - гальвано-термическое латунирование; ТТА и ТЦА - термотравильный и термоцинковальный агрегаты.

.1 Производство проволоки из средне - и высокоуглеродистой стали

Применяя термообработку - патентирование, из средне- и высокоуглеродистой стали изготавливают высококачественную холоднотянутую проволоку высокой прочности от 120 до 320 кгс/мм2 следующих видов:

Проволоку канатную и типа канатной (например, бортовую, для сталеаллюминиевых проводов, металлокорда и других видов изделий)

Проволоку пружинную холоднотянутую (не подвергаемую закалке);

Проволоку арматурную для напряженно- армированного бетона.

К проволоке этих видов предъявляют высокие требования по комплексу механических свойств- высоким прочностным свойствам, повышенным вязким и усталостным свойствам.

Проволоку изготовляют диаметром от 0,14 до 8,0 мм светлую и с металлическими покрытиями- цинком, медью, латунью, алюминием.

Для производства холоднотянутой проволоки с сорбитной структурой применяют наиболее качественную по химической и металлографической чистоте- углеродистую нелегированную сталь с содержанием углерода С = 0,35...1,0% и марганца Mn =0,3...0,8%.

Основным способом термообработки заготовки является патентирование. На переделах применяют процессы нормализации и патентирования. Для производства проволоки используют катанку диаметром 5,5... 10мм, желательно сорбитизированную с прокатного нагрева, т.к, при этом удается сократить один проволочный передел.

Для производства проволоки с сорбитной структурой применяют наиболее совершенные технологии; технологическое оборудование и методы обработки. На свойства готовой проволоки велико влияние режимов и технологии на всех переделах, начиная с выплавки стали (способа раскисления), горячей прокатки и кончая проволочным переделом.

Проволока холоднотянутая с сорбитной структурой занимает центральное место в метизной отрасли как наиболее квалифицированная продукция, используемая практически во всех отраслях народного хозяйства. На основании производственного опыта и исследований в области проволочного производства можно сформулировать основные принципиальные положения технологии производства холоднотянутой проволоки из средне- и высокоуглеродистой стали и сорбитной структурой.

Чем выше прочность готовой проволоки, тем меньше единичные обжатия при волочении, больше дробность деформации.

При волочении проволоки готовых размеров суммарное обжатие (на последнем переделе) должно быть не менее 55%.

При изготовлении проволоки высокой прочности лучше использовать сталь с повышенным содержанием углерода, нежели применять чрезмерно высокие деформации, которые приводят к перенаклепу и хрупкости металла.

Высокие вязкие свойства в холоднотянутой проволоке могут быть сформированы, если волочение производится с ограничением деформационного нагрева на машинах блочного типа, с накоплением проволоки и хорошим охлаждением металла и волок по всему маршруту волочения.

Чем больше прочность и суммарная деформация, тем выше должны быть требования к химической и металлографической чистоте стали.

Сорбитизированная катанка обладает высокой пластичностью, поэтому при изготовлении передельной заготовки катанку обрабатывают в мотках на травильной линии с целью подготовки поверхности к волочению.

При изготовлении готовой светлой проволоки больших размеров d > 2,6 - 3,0 мм катанку подвергают патентированию и подготовке поверхности к волочению на термотравильных агрегатах или обработку производят раздельно - в начале патентирование, затем подготовку поверхности к волочению на травильной линии.

2.2 Режимы волочения

Высокий комплекс механических свойств (циклостойкость) в готовой проволоке обеспечивают строгим ограничением степени суммарных и единичных деформаций при волочении в зависимости от заданной марки прочности и диаметра проволоки. Ограничение степени деформации по верхнему значению объясняется необходимостью сохранить в металле достаточный запас пластичности.

Перенаклеп при волочении отрицательно сказывается на циклостойкости проволоки (работоспособности - "живучести" проволоки в канате). Ограничение суммарной деформации по минимуму (> 1,0; >60 %) объясняется стремлением получить высокие вязкие свойства в готовой проволоке. На метизных заводах при производстве канатной проволоки применяют примерно следующие суммарные обжатия (табл.4).

Таблица 3 - Суммарные деформации, применяемые при изготовлении канатной проволоки

Диаметр проволоки, мм?в, кгс/мм2, %1,8-1,0140-20078-89

При волочений канатной проволоки светлой и оцинкованной ограничивают величину единичных обжатий, чтобы не ускорять протекание деформационного старения вследствие нагрева проволоки. Чем выше прочность готовой проволоки,- тем меньше величина единичных обжатий и ниже скорость волочения.

Ограничение скорости волочения преследует главную цель

снизить температуру контактной поверхности в очаге деформации и сохранить сплошную смазочную пленку. При волочении канатной светлой и оцинкованной проволоки в маршруте применяют единичные обжатия в пределах 0,25 - 0,15.

3. Описание основных технологических операций

3.1 Подготовка поверхности катанки к волочению

Технологический процесс подготовки поверхности катанки к волочению включает в себя следующие технологические операции:

подготовка навески (рамы),

промывка патентированной заготовки в горячей воде,

травление в растворе серной кислоты,

промывка в холодной воде,

промывка в горячей воде,

3.1.1 Травление

Удаление окалины производится химическим способом - травлением в растворе серной кислоты. Навеска погружается в ванну с травильным раствором. Режимы травления катанки приведены в таблице 5.

Таблица 4 - Режимы травления катанки.

ПодтравливаниеПромывка оборотной нейтрализованной водой при температуре окружающей средыОбъемная концентрация, г/дм32S04FeS0430-90Не более 15060-9030-40ТравлениеПромывка оборотной нейтрализованной водой при температуре окружающей среды, затем горячей водойОбъемная концентрация, г/дм3Температура раствора, °СВремя выдержки, минH2S04Fe S0490-150Не более 8060-7020-30

Практически конец травления определяется визуально по виду поверхности середины бунта, которая должна иметь матовый металлический цвет.

После травления раму необходимо поднять над ванной и дать стечь остаткам травильного раствора.

Поверхность катанки, заготовки после травления должна быть чистой, гладкой, без остатков окалины на поверхности.

Не допускаются:

недотрав - остатки окалины на поверхности или на отдельных участках;

перетрав - темный цвет и шероховатая поверхность с сажистым налетом.

3.1.2 Промывка навески

Первоначально промывка навески производится холодной водой. Сначала холодным струевым душем с оборотной нейтрализованной водой под давлением не менее 4атм. для удаления основного количества остатков кислоты и солей железа. Время душирующей промывки 0,5мин. После этого производится погружная промывка в стационаре. Время погружной промывки 0,5мин.

После холодной промывки раму необходимо промыть в ванне с горячей оборотной нейтрализованной водой при температуре 30-50°С.

3.1.3 Бурирование заготовки

Бурирование заготовки производится в растворе буры. Режимы бурирования приведены в таблице 6.

Таблица 5 - Режимы бурирования катанки и проволоки-заготовки

Объемная концентрация буры, Температура раствора, °С,Выдержка, минПервое погружениеВторое погружение120-150Не менее 852,0-3,00,5-1,0

3.1.4 Сушка проволоки

С целью удаления влаги бурированная и известкованная заготовке должна подвергаться сушке. Сушка заготовки производится в электрических сушилах или в сушилах с газовым обогревом при температуре 160-200°С. Время сушки 20-30 мин.

4. Волочение на передельную заготовку

Волочение ведется на волочильных машинах UDZSA 2500 магазинного типа.

Волочильные блоки машины многократного волочения с накоплением проволоки на промежуточных барабанах принципиально не отличаются от однократных. Каждый барабан (блок) служит для протягивания проволоки, её накопления и размоточным устройством для последующего барабана (блока).

Схема работы многократной волочильной машины магазинного типа представлена на рис.2.

Рисунок 2-Схема работы многократной волочильной машины магазинного типа

Заготовка с фигурки ф протягивается через первую волоку В1 и наматывается на первый волочильный барабан Б1 называемый промежуточным, на котором создается определенный запас проволоки. Затем проволока огибает верхний и нижний направляющие ролики, протягивается через волоку В2 и наматывается на второй барабан Б2 с помощью поводка и роликов 2. Эта операция повторяется несколько раз, в зависимости от числа барабанов, до полной заправки машины. Любой промежуточный волочильный барабан у машины магазинного типа, кроме своей основной функции, заключающейся в сообщении проволоке необходимого усилия, служит также для наматывания на него определенного запаса проволоки, являясь своего рода магазином.

Каждый такой волочильный барабан-магазин имеет постоянную на данной ступени скорость волочения.

На барабане происходит постоянное накопление проволоки и вращение поводка совпадает с направлением вращения барабана. При наполнении барабана проволокой его останавливают вместе со всеми предыдущими барабанами, и часть проволоки сматывают на следующий барабан, после чего остановленный барабан снова запускают в работу.

Недостатки: многократный перегиб проволоки на роликах, затрудняющий заправку машины, особенно при волочении толстой проволоки; перегрев и износ фрикционного кольца на чистовых переходах, что ограничивает скорость волочения (15...20 м/с).

Преимущества машин: возможность волочения фасонной проволоки, так как нет скручивания; удобство обслуживания стана - можно снимать готовую проволоку с чистового барабана или перезаправлять приемную катушку без остановки машины; простота конструкции стана.

5. Описание технологического процесса патентирования

Технологический процесс патентирования и подготовки поверхности осуществляется на термотравильных агрегатах (ТТА).

Технологический процесс патентирования и подготовки поверхности проволоки - под канатную, состоит из следующих технологических операций:

Размотка заготовки с катушек;

нагрев в печи;

охлаждение в расплаве свинца

очистка проволоки от свинца;

охлаждение водой;

травление;

электрохимическая пассивация (при необходимости-);

промывка водой (холодной и горячей);

бурирование;

5.1 Размотка

Размотка заготовки производится с вращающихся катушек.

5.2 Термическая обработка

Нагрев заготовки осуществляется в проходной газовой печи малоокислительного нагрева, состоящей из зоны предварительного нагрева, осуществляемого за счет тепла отходящих продуктов сгорания природного газа, в последующих 4-х зонах - с регулируемым температурным режимом.

Маршрут прохождения заготовки в печи должен обеспечивать:

одинаковое расстояние между нитками;

прямолинейность;

отсутствие контакта заготовки с окалиной.

На входе и выходе из печи каждая нить заготовки должна проходить через соответствующее ей направляюще устройство.

5.3 Охлаждение заготовки в расплаве свинца

В ваннах изотермического распада применяется расплав свинца по ГОСТ 3778.

При прохождении заготовки в свинцовой ванне должны обеспечиваться следующие требования:

одинаковое расстояние между нитями (параллельность);

глубина погружения в расплаве свинца не менее 100 мм;

Поверхность расплава свинца должна быть полностью покрыта слоем сухой известковой пушонки, либо дробленым антрацитом (фракцией 3-4 мм), либо сухим коксом аналогичной фракции. Толщина засыпки должна быть не менее 50 мм.

На выходе из свинцовой ванны заготовка должна проходить через слой древесного угля толщиной не менее 200 мм или антрацита. Или кокса (фракцией не более 5 мм). Засыпка производится для предотвращения выноса свинца поверхностью заготовки.

5.4 Охлаждение и промывка в воде

Охлаждение и промывка заготовки после термообработки производиться в проточной воде без подогрева

5.5 Травление

Химическое травление производится в раствора серной кислоты с массовой концентрацией 180-250 , не более 150 , при температуре70-90 °C.

При прохождении заготовки через травильную ванну, нити заготовки должны быть полностью погружены в травильный раствор.

5.6 Промывка

После травления заготовка должна промываться в проточной воде при температуре окружающей среды, затем в горячей воде (температура > 60 С). При промывке нити заготовки должны быть полностью погружены в воду.

Качество травления определяется визуально по виду поверхности, которая должна иметь матовый металлический цвет.

5.7 Бурирование

Бурирование производится в растворе следующей массовой концентрации:

тринатрий фосфат

температура 85-95 °C.

При прохождении проволоки через ванну бурирования, нити проволоки должны быть полностью погружены в раствор.

5.7 Сушка

Сушка производится горячим воздухом, который подается вентилятором в сушильную камеру. Температура воздуха на выходе из калорифера 180-200°С.

6. Расчет режимов волочения

Расчет технологии изготовления стальной канатной проволоки ГОСТ 7372-79; С=0,6 %; ; .

На основе нормативной документации (по ГОСТ 7372-79) для разрабатываемой проволоки размеры исходной катанки принимаются с плюсовым допуском, а готовой проволоки с минусовым допуском

То есть при проверочном расчете маршрута волочения исходят из максимальной энергоемкости процесса при протяжке исходной катанки на готовый размер:

6,7мм?1,18мм

2. Оцениваем суммарное обжатие от заготовки до готового размера:

где -суммарное обжатие, %;

Диаметр катанки, мм;

Допускаемое предельное отклонение на катанку в соответствии с требованиями стандарта, мм;

Диаметр готовой проволоки, мм;

Допускаемое предельное отклонение на готовую проволоку в соответствии с требованиями стандарта, мм.

где -средняя вытяжка;

Среднее допустимое обжатие;

Определяем для принятых средних суммарных обжатий расчетное количество переделов из зависимости:

где - расчетное количество переделов;

Суммарная вытяжка;

Средняя вытяжка.

Тогда количество переделов:

То есть принимаем 2 передела.

Уточняем величину средней вытяжки за счет округления количества переделов до целого числа по формуле

Тогда среднее обжатие:

Для получения уточненных значений средних обжатий распределяем их по переделам. При распределении средних обжатий по переделам руководствуемся правилом, при котором обжатие исходной заготовки (катанки) принимается по возможности минимальным с учетом:

а)существенного отклонения в геометрии катанки,

б)значительного отклонения в сечении,

в)из-за относительной сложности качественной подготовки поверхности катанки по сравнению с подготовкой поверхности на промежуточных переделах.

Принимаем для:

I передел =79,5%;

II передел =85%.

Определяем размеры передельных заготовок, начиная от готового размера проволоки:

6,7мм (?) ?1,18мм

Расчет начинаем от конечного диаметра:

II передел:

где -среднее обжатие на II переделе;

Диаметр передельной заготовки до II передел, мм;

Диаметр передельной заготовки после II передела, мм;

Средняя вытяжка на II переделе.

I передел:

где -среднее обжатие на I переделе;

Диаметр передельной заготовки до I передел, мм;

Диаметр передельной заготовки после I передела, мм;

Средняя вытяжка на I переделе.

Размеры передельных заготовок:

6,7мм?3,05мм?1,18мм

Расчет маршрута волочения в составе одного передела и выбор волочильного оборудования.

Маршрут волочения- ряд последовательных ступеней изменения размеров поперечного сечения металла при его протягивании через несколько волок на многократном волочильном стане. Правильно рассчитанный маршрут волочения обеспечивает:

требуемые геометрические размеры и механические свойства готовой проволоки;

устойчивость (безразрывность) процесса волочения;

высокие технико-экономические показатели всего процесса волочения.

Для проведения производственного расчета маршрута волочения круглой проволоки исходными данными являются:

номинальный диаметр готовой проволоки и предельные отклонения по нему согласно ГОСТ и ТУ;

Желаемые физико-химические свойства готовой проволоки.

Расчет маршрута волочения включает:

а)расчет суммарного обжатия, диаметра и качества исходной заготовки, обеспечивающих получение проволоки с заданными механическими свойствами;

б)расчет оптимального ряда переходов: выбор кратности волочения, единичных обжатий, распределение величин обжатий между переходами, расчет номинальных диаметров промежуточных волок;

в)выбор оборудования волочильного стана, который по своим кинематическим, динамическим и геометрическим размерам (диаметр конечного барабана) наиболее пригоден для волочения проволоки с заданными диаметром и физико-механическими свойствами.

Определяем количество протяжек (кратность волочения).

II передел:

?3,05мм ?1,18мм

Число протяжек:

где - единичная вытяжка на II переделе;

Средняя вытяжка на II переделе, 6,67;

Единичное обжатие на II переделе, 20%;

Значит на II переделе 9 протяжек.

Выходной диаметр протяжки определяем по следующей зависимости:

Единичная вытяжка на II переделе,1,2345;

Таким образом рассчитаем диаметры проволоки, получаемые при каждой протяжке. Данные заносим в таблицу 7.1

Таблица 6.1- Маршрут волочения на II переделе.

Номер протяжки9876543210Конечный диаметр проволоки, мм3,052,742,472,222,01,81,621,461,311,18

Для волочения используем стан магазинного типа UDZSA 2500 (,с 72).

Характеристика стана:

максимальное сила волочения-24,5 кН

диаметр заготовки-9,0…7,0; диаметр готовой проволоки- 1,6…3,0

I передел:

6,7мм ?3,05мм

Число протяжек:

где - единичная вытяжка на I переделе;

Средняя вытяжка на I переделе, 5;

Единичное обжатие на I переделе, 21%;

Значит на I переделе 7 протяжек.

Выходной диаметр проволоки определяем по следующей зависимости:

где -диаметр проволоки до протяжки, мм;

Конечной диаметр проволоки на i-ой протяжке, мм;

Единичная вытяжка на II переделе,1,25;

Таким образом, рассчитаем диаметры проволоки, получаемые при каждой протяжке. Данные заносим в таблицу 7.2

Таблица 6.2 - Маршрут волочения на I переделе

Номер протяжки76543210Конечный диаметр проволоки, мм6,75,955,334,764,263,813,413,05

Для грубого волочения используем машину магазинного типа UDZSA 630 (, с.71)

Характеристика стана:

максимальное сила волочения-6,2 кН

максимальная скорость волочения- 18м/с

диаметр заготовки-4,5…3,5; диаметр готовой проволоки- 0,9…1,2

Определение усилия волочения по переделам

Определяем усилия волочения по каждому переделу, используя формулу Красильщикова:

где -усилие волочения, H;

Диаметр исходной заготовки на соответствующем переделе, мм;

Предел прочности после термической обработки (патентирования или отжига),

Тогда предел прочности:

где - предел прочности патентированной заготовки,

Диаметры проволоки по переделам, мм

II передел:

2644,59 Н < 6200 Н для стана UDZSA 630

I передел:

69 Н < 24500 Н для стана UDZSA 2500

Проверка волочильного оборудования на предмет превышения температуры проволоки в очаге деформации

Проверку проводим, используя данные о выбранном волочильном стане и принятых параметрах изделия. Р.Б. Красильщиков предложил следующие эмпирические формулы для определения температур проволоки при волочении.

где -скорость волочения, м/с;

Диаметр проволоки после волочения, мм;

Температура проволоки перед входом ее в очаг деформации, 50°C;

Предел прочности после термической обработки (патентирования или отжига), ;

Единичное обжатие на переделе.

Установлено, что (средняя температура поперечного сечения проволоки) не должна превышать 250°C во избежание старения стальной проволоки после волочения, а (температура контактной поверхности проволоки в конце очага деформации) -700°C в целях предотвращения образования на поверхности проволоки хрупких зон мартенсита закалки.

Сравнивая значение =18м/с для стана UDZSA 630 и рекомендуемое значение, =(8,3…15) м/с выбираем меньшую скорость волочения

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Белалов Ч.Р., Клековкина Н.А., Клеклвкин А.А., Никифоров Б.А., Гун Г.С., Корчунов А.Г., Зюзин В.И., Кулеша В.А., Савельев Е.В. Производство стальной проволоки: Монография. Магнитогорск: МГТУ,2005.-543с.

Никифоров Б.А., Харитонов В.А., Копьёв А.В. Технология волочения проволоки и плющения ленты: Учебное пособие. Магнитогорск: МГТУ, 1999-354с.

Красильников Л.А., Красильников С.А. Волочильщик проволоки. «Металлургия» 1977.-240с.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Проволока - один из самых востребованных видов изделий из металла. Она может быть стальной, медной, титановой, из алюминия, цинка, никеля и их сплавов. Бывают и биметаллические и полиметаллические проволоки. Без проволоки невозможно представить себе электротехнику - но не только.

Нужна и при производстве пружин, гвоздей электродов, свёрл. Хотя для таких целей используется даже не сама проволока, а ее полуфабрикат - стальная катанка. Посмотрим, как ее, а потом и проволоку, производят из цельной стали.Собственно, изготавливают катанку так же, как и всякий иной прокат: заготовку в виде бруска (блюма) раскаляют до состояния "красной мягкости", а затем пропускают через вальцы, которые вытягивают горячий металл в катанку с сечением до 10 мм. - и далее поступает на мотальный станок, где и укладывается кольцами.

Ответственное охлаждение

После этого наступает этап охлаждения катанки. Оно может быть естественным (в этом случае катанка получает маркировку ВО) и ускоренное (маркировка УО).

Естественное охлаждение дает более мягкую и пластичную катанку (а затем и проволоку), а ускоренное - более жесткой и упругой. Ускорить охлаждение катанки могут промышленные установки-вентиляторы или потоки воды. При первом способе охлаждения в маркировке катанки будет указываться УО1, а при втором – УО2.

Ускоренно охлажденную катанку (предназначенную для производства проволоки в дальнейшем) зачищают от окалины, которой на катанке УО1 не должно быть более 18 килограмм на тонну, а для катанки УО2 – не более 10 кг/т. Окалина удаляется либо механическим путем (тогда катанка пропускается через специальный станок-окалиноломатель), либо химическим, когда поверхность катанки протравливают раствором серной кислоты с добавлением поваренной соли, тринатрийфосфата и др. добавок.

Химический способ дает более ровную поверхность, но он же чреват приобретением металлом т.н. «травильной хрупкости». Механический способ в этом отношении безопасен, поскольку - но он менее надежен и выдает шероховатую поверхность.

Гвозди, болты и ГОСТы

Какой же из способов очистки катанки лучше? Это зависит от того, что из нее собираются делать.

Для гвоздей требуется заготовка с гладкой поверхностью, а для изготовления арматуры, электродов или болтов подойдет и шероховатая.

Кроме того, на поверхности катанки, предназначенной для производства проволоки, могут образовываться специфические дефекты - заусенцы либо закаты. Заусенцы - это выпуклости, которые при дальнейших операциях будут сдираться и «закатываться» (отсюда и название другого дефекта - закаты).

Плохо влияют на свойства металла в катанке заварившиеся пузыри – волосовины - и «усадочные раковины», которые возникают, если перед прокаткой металл был нагрет слишком сильно и оттого утратил часть углерода, «выгоревшего» при прокаливании.

Для проверки качества катанку подвергают испытаниям, главным из которых является проверка эластичности. Качественная катанка может спокойно выдерживать изгиб на 180 градусов вокруг штырька, имеющего такой же диаметр, как и у подвергаемой испытанию катанки. Более подробно ознакомиться с требованиями, предъявляемыми к такому , можно в ГОСТе 30136–95.

В этом ГОСТе диаметры катанки в 5, 5,5, 6, 6,3, 6,5, 7, 8 и 9 мм определены как стандартные и обязательные к изготовлению для всех производителей. По желанию заказчика металлургические предприятия могут производить катанку с сечением и больше 9 мм, но такие заказы бывают довольно редко.

В силу технологических особенностей дешевле всего обходится производство катанки диаметром 8 мм – она и пользуется наибольшим спросом. Добавляет «калибру» 8 мм. и удобство расчетов:

Один метр катанки диаметром 8 мм. имеет массу около 400 г. (395 г., если быть точным),

-в тонне такой катанки будет 2531 метр (то есть 2,5 километра «с небольшим запасом»).

Это очень удобные цифры - их легко запомнить, не надо заглядывать в специальные таблицы.

Поставка и маркировка

Готовая катанка сматывается в бухты весом не менее 160 кг. Обычно каждая бухта представляет собой сплошной отрезок, который маркируется по требованиям ГОСТ 7566. На каждый моток крепится маркировочная метка, в которой указывается завод-изготовитель, диаметр катанки, сорт и марка стали, номер плавки. Тем не менее, допускается сматывание в одну бухту и двух отрезков катанки – но если только один отрезок не будет больше 10% от массы мотка. При этом производитель должен гарантировать свариваемость изделий и поставить два маркировочных ярлыка – по одному на каждый отрезок.

По техническим условиям ТУ 14-15-254-91 катанка по ТУ изготавливается 4-х классов:

класс ВК - катанка канатная высококачественная;

класс ВД - катанка высокой деформированности;

класс КК-катанка канатная качественная;

класс ПД - катанка конструкционная.

Катанка в деле и производстве

Катанка считается полуфабрикатом, но довольно широко используется и сама по себе. Стальная катанка служит средством крепления при перевозке по железной дороге крупногабаритных грузов. Ей же скрепляют несущие элементы конструкций и армируют железобетон (для этого очень хорошо подходит самая дешевая 8-миллиметровая катанка). Продукцию толщиной 6,5 мм используют для упрочения кирпичной кладки, устройства громоотводов и изготовления тросов, применяемых при строительстве вантовых мостов. Однако главное назначение катанки – все-таки роль промежуточного полуфабриката при производстве гвоздей, сварочных электродов, намотки пружин - и, разумеется, производстве проволоки.

Производство проволоки

Технология превращения катанки в проволоку на первый взгляд особой хитрости не представляет: металл заготовки последовательно протаскивают (проволакивают) через все более узкие глазки (волоки) – до тех пор, пока не будет достигнут необходимый малый диаметр проволоки.

Однако на самом деле волочение требует нескольких этапов, а именно:

Травление полуфабриката (катанки) в 50% растворе серной кислоты при температуре около 50 градусов очистки от окалины;

Предварительный отжиг металла, который производится для придания металлу мелкозернистой структуры;

Нейтрализация сернокислого раствора и промывка заготовок;

Утончение концов катанки при помощи молота или специальных валков;

Производство самого волочения;

Выполнение финального отжига.

Само волочение может быть:

- однократным , если заготовка протягивается через одну волоку, после чего накручивается на барабан и снимается.

- многократным , когда проволока протягивается последовательно через несколько волок, которых может быть до 15 и более. Такая технология уменьшает время, которое затрачивается на производство проволоки, обеспечивает высокую производительность и постоянство условий обработки (которые могут сильно нарушаться при повторении однократных волочений).

Но при всех достоинствах многократного волочения на заводах применяют сдвоенные волоки. При этом они при работе нагреваются от трения нагреваются до столь сильно, что нуждаются в системе охлаждения, для которой обычно используется водный раствор мыла, который одновременно является и смазкой.

Однако на самом деле волочение – это только половина дела. При этом процессе металл подвергается огромным нагрузкам на растяжение, в результате чего его кристаллическая решетка деформируется, а внутренние напряжения накапливаются. Полученная таким путем проволока получается малопластичной, приобретает хрупкость, плохо гнется и легко ломается.

И чем больше удлиняется катанка при волочении – тем сильнее проявляются эти неприятные эффекты.

Поэтому важным этапом в изготовлении проволоки является ее повторная термообработка – отжиг, который должен восстановить кристаллическую решетку и снять перенапряжения в металле. Для этого требуется уже протянутую проволоку нагреть и медленно охладить.

Существует два вида отжига, применяемых в производстве проволоки:

светлый – он производится в колпаковых печах в атмосфере из какого-то инертного газа. Поверхность полученной этим способом проволоки будет чистой, безо всякой окалины, но и цена продукции – более высокой. В маркировке этот вид термообработки будет обозначен литерой «С»;

темный – он происходит в присутствии кислорода, отчего проволока покрывается слоем окислов и окалиной. Наличие окалины плохо влияет на товарный вид, проволока пачкается, но на ее рабочие качества это не влияет никак – зато обходится "темный" вариант отжига гораздо дешевле. Проволока после такой обработки маркируется буквой «Ч».

Отожженные изделия приобретают пластичность и становятся удобны при плетении различных видов сеток.

Вязальной проволокой называют длинномерный прокат, для изготовления которого используется низкоуглеродистая сталь общего назначения. Благодаря применению специальных операций термообработки, эта продукция сохраняет высокую прочность и приобретает пластичность. Вязальная проволока – материал, востребованный в строительстве для связывания арматурных каркасов, в торговле – для упаковки товаров, в изготовлении канатов, ландшафтном дизайне. Из таких металлоизделий изготавливают сетки для ограждений, вольеров, клеток, создают габионы.

Производство и основные характеристики

Для изготовления такой проволоки используется сталь с содержанием углерода до 0,25%. В качестве заготовки применяется проволока-катанка, конечный продукт производится холодным волочением. При продавливании через отверстие требуемого диаметра кристаллическая структура поверхности деформируется. Для ее восстановления используют термическую операцию – отжиг, в результате которого существенно снижаются напряжения, возникшие в металле при волочении. Металлопродукция без отжига отличается хрупкостью, легко ломается, тяжело поддается изгибанию.

По способу проведения различают два типа такой термообработки:

• Светлый отжиг. Проводится в печах в инертной газовой среде. Поверхность конечного продукта, маркируемого буквой «С», – светлая, чистая, без следов окалины. Такая проволока не пачкает руки и окружающие предметы.
• Темный. Его производят в воздушной среде, поэтому поверхность такого проката темная, с остатками окалины. Работать с такими металлоизделиями лучше в перчатках и спецодежде.

Продукция, получаемая после светлого и темного отжигов, по техническим свойствам не различается.

Термообработанная вязальная проволока обладает следующими ценными характеристиками:

• сочетание прочности и пластичности;
• отсутствие трещин, благодаря медленному охлаждению в естественных условиях после отжига;
• доступная стоимость;
• простота использования – металлоизделия пластичны, им легко придавать требуемую форму, связывать.

Проволока изготавливается с покрытием и без него. Диаметр металлопродукции первого типа составляет 0,16-10,0 мм, с покрытием – 0,2-6,0 мм. Требуемый тип вязальной проволоки вы можете приобрести на http://metalloprokat.navigator-beton.ru/prajjs_list/provoloka-vyazalnaya.html . Эта продукция поступает в продажу в мотках и бухтах. Металлоизделия, предназначенные для вязки арматурных каркасов, могут поступать отрезками, уже готовыми к использованию, – с кольцами по краям.

Виды защитных и декоративных покрытий для вязальной проволоки

Для изготовления цинкового защитного покрытия используются различные виды цинкования:

• Горячее. Реализуется в ваннах с расплавленным цинком. Получаемый слой – толстый, качественный, долговечный. Недостаток способа – низкая экологичность.
• Гальваническое. Обеспечивает образование более тонкого поверхностного слоя.
• Холодное. Осуществляется с помощью специальных готовых составов с высоким содержанием цинка – более 96%. Такой вариант обычно применяется для обработки небольших участков.

В маркировке изделий с цинковым покрытием указывается его класс – «1Ц» или «2Ц». Второй тип продукции имеет более толстый защитный слой.

Для создания плетеных конструкций, для которых важен комплекс эксплуатационных и декоративных характеристик, рекомендуется приобретать оцинкованные изделия с дополнительным полимерным покрытием. Его получают способом порошкового окрашивания с последующей полимеризацией. Эти процессы осуществляются в заводских условиях в специальных камерах. Цвет можно выбрать в соответствии с перечнем RAL.

Вязальная проволока для изготовления «колючки»

Наиболее простой и дешевый способ строительства ограждения, обладающего хорошими защитными свойствами, – использование стандартной одноосной проволочной нити с «колючками». Для ее изготовления используется оцинкованная вязальная проволока диаметром 2,8 мм. Колючки изготавливаются либо из такой же оцинкованной проволочной нити, либо привязыванием кусков оцинкованного листа.

Для сооружения забора потребуются опорные столбы, устанавливаемые друг от друга на расстоянии не более 3 м. Между столбами натягивают колючую проволоку рядами с такой дистанцией между нитями, чтобы на участок было невозможно проникнуть. Для придания жесткости конструкции нити натягивают перпендикулярно рядам или крест-накрест.

Такую проволоку на участке можно использовать не только в утилитарных, но и чисто декоративных целях для изготовления оригинального украшения клумб. Небольшие отрезки «колючки» можно окрашивать в разные цвета и создавать с их помощью необычные элементы декора участка.

Изготовление габионов из вязальной проволоки

Современным вариантом устройства ограждений вокруг участка, зонирования внутреннего пространства, укрепления склонов и береговых линий является использование габионов. Это несложные конструкции, в состав которых входят проволочные сетки, заполняемые каменными материалами различных цветов и размеров. Иногда с целью экономии в центр габионов закладывают строительный мусор, и только наружные слои изготавливают из декоративно привлекательного щебня. Корзины изготавливают:

• коробчатыми, высотой до 1 м, длиной до 6 м;
• тюфячными, высота которых обычно не превышает 0,3 м;
• цилиндрическими, благодаря способности таких сеток принимать любые формы, их используют для создания криволинейных форм.

Диаметр проволочной нити определяется габаритами конструкции. Для продления срока службы такого ограждения рекомендуется применять оцинкованный прокат.

Как рассчитать необходимое количество проволоки?

Перед покупкой продукции необходимо определить ее требуемое количество в килограммах. С этой целью производят расчет требуемого метража, а затем умножают его на массу 1 метра металлоизделия необходимого диаметра. С этой целью можно воспользоваться таблицей или произвести вычисления с использованием онлайн-калькулятора.