СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРУТКОВЫХ И ПРОВОЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ
METHOD OF MANUFACTURING ROD AND WIRE METAL ARTICLES

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства прутков и проволоки волочением.
Известно, что прутки и проволоку изготавливают по технологичной схеме, совмещающий прокатку или прессование заготовки и последующее волочение через конические волоки. Предварительно передний конец заготовки заостряют, формируют захватку, которую вводят в инструмент (волоку), защемляют зажимом текущего устройства и протягивают через волочильный инструмент. При деформировании в волочильном инструменте в заготовке возникает напряжение волочения, которое может приводить к обрыву переднего конца заготовки (см. Перлин И.Л., Ерманок М.З. Теория волочения. - М.: металлургия, 1971. - с. 18).
Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является способ волочения изделий, включающий предварительное формирование на заготовке захватки и деформацию заготовки в конических волоках с использованием технологической смазки. При деформации обжатия за проход определяют в соответствии с зависимостью
,
0
1
где d и d - диаметр заготовки до и после деформации соответственно;
f - коэффициент трения в зоне деформации;
п
α - приведенный угол конусности волоки, при этом захватку формируют с диаметром, соответствующим диаметру заготовки после данного прохода (патент РФ №210108 от 10.01.1998 г. ). Данный способ принят в качестве прототипа.
При этом большую роль играет предельная вытяжка, которая определяется как отношение , превышение которой приведет к обрыву металлоизделия и нарушению процесса волочения, что при многократном волочении приведет к снижению производительности при волочении.
Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого решения, - предварительное формирование на протягиваемой заготовки захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через рабочий канал монолитной волоки.
s
в
Недостатком известного способа, принятого за прототип, является неточность определения коэффициента предельной вытяжки, при котором произойдет обрыв заготовки, поскольку он не учитывает в полной мере технологические параметры процесса волочения, в частности, наличие противонатяжения, механические свойства протягиваемого металла (сопротивление деформации σ, предела прочности при растяжении σ), коэффициента запаса прочности, гарантирующего сохранение прочности и переднего конца протягиваемой заготовки и повышение надежности волочения.
Задачей изобретения является повышение точности определения предельной вытяжки, при которой произойдет обрыв заготовки за счет учета основных параметров технологии и введения коэффициента запаса прочности.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе производства прутковых и проволочных металлоизделий, выполняющем предварительное формирование на изделии захватки с заостренным и коническими участками и последующее волочение через рабочий канал монолитной волоки, предельную вытяжку при волочении определяют по формуле
где  - предельная вытяжка;
0
1
d, d - диаметр заготовки на входе в зону деформации и выходе из нее соответственно, мм;
в
σ - предел прочности протягиваемого металла, МПа;
0
σ - напряжение противонатяжение при волочении, МПа;
s
σ - сопротивление деформации протягиваемого металла, МПа;
k - коэффициент запаса прочности;
ƒ - коэффициент трения между протягиваемым металлом и волочильным инструментом (волокой);
п
α - приведенный угол волоки, учитывающий наличие калибрующего пояска, °.
Признаки предлагаемого способа, отличительные от прототипа, - определение предельной вытяжки из соотношения (1) в зависимости от условий волочения, механических свойств протягиваемого металла и коэффициента запаса прочности.
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 волочения. Напряжение волочения в установившемся режиме при этом может достигать критической величины, что может привести к обрыву переднего конца изделия и нарушению процесса волочения.
В реальных условиях напряжение волочения определяется по формуле (см. Перлин И.Л., Ерманок М.З. Теория волочения. - М.: металлургия, 1972. - с. 216).
0
1
0
s
п
где  - коэффициент вытяжки; d, d - диаметр заготовки на в ходе в зону деформации и выходе из нее соответственно; σ - напряжение противонатяжение при волочении; σ - сопротивление деформации протягиваемого металла; ƒ - коэффициент трения между протягиваемым металлом и волочильным инструментом (волокой); α - приведенный угол волоки, учитывающий как длину зоны деформации, так и длину калибрующего пояска волоки.
Предельным режимом процесса является достижение напряжения волочения предела прочности протягиваемого металла на разрыв
в
где σ - предел прочности протягиваемого металла на разрыв.
Из условия прочности (3) после подстановки соотношения (2) получаем
Из соотношения (4) получим предельное значение коэффициента вытяжки, превышение которого приведет к обрыву протягиваемой заготовки
С целью гарантированного предотвращения обрыва протягиваемом заготовки в формулу (5) ввели коэффициент запаса прочности, при этом окончательно получим
где k - коэффициент запаса прочности.
Из соотношения (6) определяют предельно допустимое значение вытяжки
Пример реализации предлагаемого способа.
в
s
П
0
Волочению подвергали титановый пруток с σ=600 МПа; σ=520 МПа; α=10°; σ=10 МПа; ƒ=0,15; k - коэффициент запаса прочности принят равным 1,5.
пр
По формуле (1) получили предельную вытяжку λ=1,47, превышение которой приведет к обрыву протягиваемого изделия.
пр
По формуле прототипа вытяжка составила λ=1,72, превышение которой приведет к обрыву переднего конца заготовки.
Предлагаемый способ позволяет более точно определить предельное значение коэффициента вытяжки, превышение которого приведет к обрыву протягиваемой заготовки и нарушению режима волочения.