Волочение тонкой проволоки своими руками

Волочение проволоки: технология и оборудование — волочильные станы и станки

Волочение, посредством которого производят проволочную продукцию, является несложной технологической операцией. Между тем, чтобы в итоге выполнения такой процедуры получить качественное изделие, осуществлять ее необходимо в правильной последовательности и использовать для этого соответствующее оборудование.

Линия производства проволоки по методу волочения

Основные этапы

Суть технологии, по которой выполняют волочение проволоки, заключается в том, что металлическую заготовку из стали, меди или алюминия протягивают через сужающееся отверстие – фильеру. Сам инструмент, в котором такое отверстие выполнено, называется волокой, его устанавливают на специальное оборудование для волочения проволоки. На то, какими диаметром, сечением и формой будет обладать готовое изделие, оказывают влияние параметры фильеры.

Принцип волочения металла

Выполнение волочения, если сравнивать такую технологическую операцию с прокаткой, позволяет получать изделия, отличающиеся более высокой чистотой поверхности и исключительной точностью геометрических параметров. Такими изделиями могут быть не только различные типы проволоки (электротехническая, используемая для сварки, вязочная и др.), но также фасонные профили, трубы и прутки разного диаметра. Полученные по такой технологии изделия отличаются и лучшими механическими характеристиками, так как в процессе волочения металла с его поверхностного слоя снимается наклеп. Что касается именно производства проволоки, то методом волочения можно получить изделия, диаметр которых находится в интервале от 1–2 микрон до 10 и даже более миллиметров.

Технология волочения сегодня уже хорошо отработана, для ее реализации используются современные модели волочильных станков, работающих без сбоев и позволяющих выполнять технологический процесс на скорости, доходящей до 60 метров готового изделия в секунду. Использование такого оборудования для волочения, кроме того, позволяет обеспечить значительную величину обжатия заготовки.

Технологическая схема волочения проволоки из нержавеющей стали

Изготовление проволоки по технологии волочения включает в себя несколько этапов.

• Исходная заготовка подвергается процедуре травления, для чего используется сернокислый раствор, нагретый до 50 градусов. С поверхности металла, прошедшего такую процедуру, легко снимается окалина, за счет чего увеличивается срок службы матриц волочильных станков.
• Чтобы увеличить пластичность обрабатываемой заготовки, а ее внутреннюю структуру довести до мелкозернистого состояния, выполняют предварительный отжиг металла.
• Остатки травильного раствора, который является достаточно агрессивным, нейтрализуют, после чего заготовку подвергают промывке.
• Чтобы конец заготовки можно было пропустить в фильеру, его заостряют, для чего может быть использован молот или ковочные валки.
• После завершения всех подготовительных операций заготовка пропускается через фильеры для волочения проволоки, где и формируются профиль и размеры готового изделия.
• Производство проволоки завершается выполнением отжига. После волочениия изделие также подвергают ряду дополнительных технологических операций – резке на отрезки требуемой длины, снятию концов, правке и др.

Особенности процедуры

Любой волочильщик проволоки знает такой недостаток волочения, как недостаточно высокая степень деформирования готового изделия. Объясняется это тем, что оно, выходя из зоны обработки волочильного станка, деформируется только до степени, ограниченной прочностью конца заготовки, к которому и прикладывается соответствующее усилие в процессе обработки.

В качестве исходного материала, который подвергают обработке на волочильных станках, служат металлические заготовки, полученные методом непрерывного литья, прессованием и катанием из углеродистых и легированных сталей, а также цветных сплавов. Наибольшую сложность процесс волочения представляет в том случае, если обработке подвергается стальной сплав. В таких случаях для качественного волочения необходимо довести микроструктуру металла до требуемого состояния. Чтобы получить оптимальную внутреннюю структуру стали, раньше использовали такую технологическую операцию, как патентирование. Заключался этот способ обработки в том, что сталь сначала нагревали до температуры аустенизации, а затем выдерживали в свинцовом или соляном расплаве, нагретом до температуры около 500°.

Современный уровень развития металлургической промышленности, используемые в ней технологии и оборудование для получения металлов и сплавов позволяют не готовить металл к волочению таким сложным и трудоемким способом. Стальная заготовка, выходящая с прокатного стана современного металлургического предприятия, уже обладает внутренней структурой, оптимально подходящей для волочения.

Сама технология волочения и волочильное оборудование также совершенствовались на протяжении многих лет. В результате волочильщик проволоки сегодня имеет возможность применять современные волочильные устройства, позволяющие с минимальными трудозатратами гарантированно получать изделия высокого качества. Качество и точность обработки, выполняемой на таких волочильных специализированных станках, обеспечивается не только их оснащением современным рабочим инструментом, но и использованием при их работе комбинированной системы охлаждения, для которого применяются воздух и вода. Выходя с такого станка для волочения, готовое изделие обладает не только требуемым качеством и точностью геометрических параметров, но и оптимальной микроструктурой.

На каком оборудовании выполняется волочение металлов

Оборудование, которое волочильщик проволоки использует в своей профессиональной деятельности, называется станом. Обязательным элементом оснащения волочильной специализированной машины является «глазок» – волока. Диаметр волоки, разумеется, всегда должен быть меньше, чем размеры поперечного сечения протягиваемой через нее заготовки.

Соотношения первоначального и финального диаметров проволоки при различных типах волочения

На сегодняшний день производственные предприятия применяют волочильные специализированные станки двух основных типов, которые отличаются друг от друга конструкцией тянущего механизма. Так, различают:

• станки, в которых готовое изделие наматывается на барабан, чем и обеспечивается тянущее усилие;
• оборудование с прямолинейным движением готовой проволоки.

Прямоточный волочильный стан с программным управлением

На устройствах второго типа, в частности, выполняют волочение труб и других изделий, которые не требуют намотки на бухты. Именно проволоку, а также трубные изделия небольшого диаметра производят преимущественно на станках, оснащенных барабанным механизмом. Такие станки в зависимости от конструктивного исполнения могут быть:

• однократными;
• многократными, работающими со скольжением или без него, а также те, в которых используется принцип противонатяжения заготовок.

Многониточный волочильный стан обладает большей производительностью и выгоден на крупных предприятиях

Наиболее простой конструкцией отличается однократный станок для волочения. Манипулируя таким оборудованием, волочильщик проволоки выполняет ее протягивание за один проход. На волочильном устройстве многократного типа, которое работает по непрерывной схеме, формирование готового изделия осуществляется за 2–3 прохода. Крупные предприятия, производящие проволоку в промышленных масштабах, могут быть оснащены не одним десятком волочильных станков разной мощности, на которых изготавливается продукция различного назначения.

Основным рабочим органом любой волочильной машины, как уже говорилось выше, является фильера, для изготовления которой используют твердые металлокерамические сплавы – карбиды бора, молибдена, титана, термокорунд и др. Отличительными характеристиками таких материалов являются повышенная твердость, исключительная устойчивость к истиранию, а также невысокая вязкость. В отдельных случаях, когда необходимо изготовить очень тонкую проволоку из стали, фильера может быть изготовлена из технических алмазов.

Фильеры волочильной машины

Фильера устанавливается в прочную и вязкую стальную обойму. Это так называемая волочильная доска. За счет своей пластичности такая обойма не оказывает значительного давления на фильеру и одновременно снижает растягивающие напряжения, которые в ней возникают.

На современных предприятиях волочение металлов часто проводят с использованием сборных волок, которые позволяют эффективно выполнять такой процесс даже в условиях повышенного гидродинамического трения. Кроме того, применение такого инструмента снижает расход электроэнергии и увеличивает производительность работы оборудования на 20–30%.

Подготовка металлических заготовок

Волочильщик проволоки, используя специализированное оборудование, только в том случае сможет добиться качественного конечного результата, если поверхность заготовки будет соответствующим образом подготовлена. Такая подготовка заключается в удалении окалины, для чего могут быть использованы следующие методы:

• механический;
• химический;
• электрохимический.

Более простым и экономически выгодным является механический способ очистки от окалины, который используют для заготовок из углеродистых сталей. При выполнении такой очистки заготовку просто гнут в разные стороны, а затем обрабатывают ее поверхность при помощи металлических щеток.

Технология работы окалиноснимателя

Более сложной и затратной является химическая очистка от окалины, для выполнения которой используют растворы соляной или серной кислоты. Специалист, выполняющий такую сложную и достаточно опасную операцию, должен быть хорошо подготовлен и строго соблюдать все правила безопасности работы с агрессивными растворами. Без химического способа очистки не обойтись, если проволоку необходимо сделать из заготовок, выполненных из нержавеющих и других типов высоколегированных сталей. Следует иметь в виду, что сразу после выполнения химической очистки поверхность заготовки следует тщательно промыть горячей, а затем холодной водой.

Электрохимический способ очистки от окалины основан на методе травления в электролитическом растворе. В зависимости от особенностей выполнения такой метод может быть анодным и катодным.

Волочение медной проволоки

Чтобы более подробно познакомиться с технологией волочения, можно рассмотреть ее на примере того, как делают медную проволоку. Заготовки для выполнения такой операции получают методом литья, после чего их сплавляют между собой и прокатывают. Чтобы волочение медной проволоки было выполнено максимально качественно, с поверхности заготовки необходимо удалить оксидную пленку, для чего ее обрабатывают раствором кислоты.

Намотка готовой проволоки на барабан

Сам процесс волочения мало чем отличается от производства сварочной проволоки (или любой другой). Проволочный стан в таком случае тянет заготовку, пропуская ее через фильерные отверстия определенного диаметра. Для изготовления медной проволоки очень небольшого диаметра (до 10 мкм) ее формирование может осуществляться в специальном смазочном составе (погружной метод). В качестве таких составов, в частности, могут использоваться:

• комплексные растворы;
• специальные эмульсии;
• комплексные вещества.

Использование таких составов, через которые проволока проходит в процессе своего формирования, позволяет получать изделия, наружная поверхность которых отличается максимальной чистотой.

Источник

Характеристика и технология процесса волочения проволоки

Одним из распространённых вариантов обработки металла стало волочение проволоки, технология, характеристика процесса зависят от конкретного производства. Технология известна человечеству уже не одно десятилетие. Этот метод используют для того, чтобы увеличить протяжённость, а также снизить поперечные параметры заготовки.

О сути операции, процессе выполнения

Волочение – это название для процесса, при котором происходит протягивание заготовок через отверстия, которые сужаются. При этом исходный материал может быть любым:

1. Алюминий.
2. Сталь.
3. Медь – она тоже допускает использование такого инструмента, как фильеры для волочения проволоки.

Волока – это инструмент, который используется для решения задачи. Фильера – название отверстия, конфигурацией определяющего форму профиля в готовом виде, после обработки.

По сравнению с прокаткой в исполнении волочильщика, методика волочения гарантирует повышение чистоты и точности на поверхности проволоки. То же касается труб, прутков и других деталей с различными габаритами. После такой обработки меняются характеристики материала, только в лучшую сторону. Это связано с тем, что детали в готовом виде получают дополнительное укрепление.

Особенно популярна технология при изготовлении фасонных профилей, требующих высокой прочности. Удачно получаются трубы с разным диаметром, проволоки с сечением в пределах от 1-2 микрон до 10 миллиметров. Возможны и большие показатели. Призма волочения помогает добиться точного результата.

Сам процесс волочения состоит из нескольких этапов, среди которых:

• Сначала исходное сырьё проходит травление в сернокислом растворе, температура которого составляет примерно 50 градусов. Данную операцию выполняют для продления срока службы у матриц. Эффект достигается за счёт снятия окалины с заготовок.
• После первого этапа осуществляют отжиг металлической поверхности, предварительный. Его выполняют с целью увеличения различных характеристик исходного материала. Так обеспечивается мелкозернистая структура у основания. Кроме того, современные методы защищают провод от повреждений.
• Агрессивный раствор нейтрализуют, чтобы можно было провести травление. После заготовки промывают. Без этого волочение труб невозможно.
• Концы исходного металлического сырья заостряются при помощи молота или ковочных волков.
• Непосредственно процесс волочения.
• Выполнение отжига. На этом волочение труб заканчивается.

Готовая проволока может подвергаться дополнительным операциям по обработке, включая резку изделий на требуемые по длине отрезки, правку, снятие концов и так далее. Отпечатки на изделиях не появляются.

О других важных особенностях процедуры

Согласно мнению специалистов, технология отличается только одним существенным недостатком. Это то, что показатель деформации проволоки получается слишком маленьким. Так получается из-за ограничения, причиной которого служит прочность конца выхода у заготовки. Какая сила деформации прилагается – такой получаем и результат. Следы волочения тоже бывают разными.

Исходный материал всегда должен быть катаным, прессованным, непрерывно литым. Это касается углеродистых и легированных сталей, цветных металлов. Литьё будет качественным только в том случае, если у основания присутствует определённая структура. О следах пятен тогда можно будет забыть.

Патентирование – технология, которая раньше всегда использовалась для стальных проволок. При данной процедура сначала материал нагревался до температуры аустенизации. А затем проводили экспозицию при помощи соляного или свинцового расплава. Выдержка предполагала сохранение температуры примерно на уровне 500 градусов по Цельсию. Это тоже отличие от волочения.

Особенности оборудования для проведения работы

Для волочильных технологических операций используют специальные станки. Они оборудованы так называемым «глазком». Именно через него протягивают проволоку. Волока по сравнению с ней наделяется меньшим диаметром. Станы можно разделить на следующие по устройству механизма тянущего типа:

1. Агрегаты с наматыванием металла на барабан.
2. Машины, предполагающие движение по прямой линии. И сохранение суммарного обжатия.

Есть и специальные станы, созданные для производства изделий, не требующих комплектовки в бухты. Речь идёт о трубах и прутках. Именно проволоку, другие детали небольшого размера изготавливают с использованием барабанов. У такого оборудования тоже выделяют несколько разновидностей:

• Многократные станы, функционирующие без скольжения либо со скольжением.
• Однократные.
• Многократные станы с противонатяжением заготовок.

Использование всего одного прохода для завершения операции предполагается в самом простом механическом станке. Многократные станы предполагают использование 2-3 проходов. Волочение проволоки подразумевает, что схема используется непрерывная. У самых крупных предприятий, как правило, на вооружении стоит по полтора-два десятка агрегатов. Латунная щепа у них не появляется.

Саму проволоку при выполнении операции, когда используются станы, укладывают в стальную обойму, которая отличается прочностью и вязкостью. Она ни в коем случае не сжимает изделие, но снижает напряжения растягивания, которые могут появляться в момент выполнения операции по волочению. Волоки изготавливают из технических алмазов, это позволяет катанку из стали минимальной толщины. Здесь станы становятся незаменимыми помощниками.

Волоки сборной конструкции в последнее время получают всё большее распространение. Высокое трение не мешает изготавливать качественные проволоки. Операция не требует серьёзных расходов электроэнергии. А производительность станов будет больше, на 20-30 процентов. Это важная характеристика процесса волочения.

Информация об удалении окалины

Надо тщательно подготовить поверхность к дальнейшей технологической обработке. Тогда и результат процесса волочения будет гораздо лучше. Для удаления окалины современные производства используют следующие технологии:

1. Электрохимический метод.
2. Механический способ.
3. Химический вариант. Например, когда используется эмульсия для волочения медной проволоки.

Сначала проволоку укладывают между роликами спецконструкции, потом периодически происходит перегибание, в различных плоскостях. Наконец, металл из катанки и других вариантов очищается при помощи специальных щёток.

Химический метод избавления от окалины потребует серьёзных вложений денежных средств. В данном случае применяется соляная либо серная кислота. И для самих сотрудников операция связана с повышенной опасностью. Потому такие процессы применяются, только когда другие варианты недоступны по той или иной причине.

К оборудованию и самой работе допускают только тех, кто прошёл специальное обучение. Химические варианты процедуры станут незаменимыми, если окалину требуется удалить с нержавеющих, кислотостойких высоколегированных марок сталей. Это отличный вариант для тех, кого волнует, как защитить кабель от истирания при волочении.

Электрохимическая очистка предполагает осуществление травления электролитического типа. Технология делится на катодные и анодные разновидности. Эффективность и безопасность второго варианта выше. В данном случае роль анода играет очищаемая заготовка. Катодом становится медь, железо либо свинец.

Заготовку надо тщательно промыть после того, как с неё удалили окалину, используя химический метод. Иначе конструкция не избавится от проблемных элементов:

• солей железа;
• грязи;
• шламов;
• остатков травильных элементов;
• раствора кислоты.

Эти компоненты просто засохнут, если не провести обработку сразу после завершения операции. Сначала конструкцию промывают в холодной воде, потом переходят к давлению в холодной. Величина давления с отжигом – примерно 700 Па.

Видео: волочение проволоки в Германии.

Удаление окалины механическим путём и волочение

В настоящее время запущено большое количество линий, которые относятся к комбинированной разновидности. В частности, производители совмещают устройства удаления окалины с волочильными станами. Есть и другие варианты комбинирования. Смазка для волочения помогает при любом из них.

Такое решение и использование методики даёт владельцам сразу несколько преимуществ:

1. Нет необходимости совершать дополнительные операции.
2. Все действия совершаются в одном месте.
3. Катанка легко транспортируется в волочильное производство.

Стандартные и старые линии волочения трудно совместить с травильными станками из-за серьёзных габаритов. Но современные технологии позволили снять ограничение при расчете.

Объединение агрегатов имеет и другие положительные стороны:

• Сокращение персонала, требуемого для выполнения операций.
• Сокращение расходов, связанных с процессом.
• Удаление окалины механическими способами стоит дешевле, если сравнить с применением оборудования для химических процессов.
• Травильный агрегат не даёт отходов, что позволяет сохранить безопасность при любых условиях. Рассчитать итоговые свойства становится проще.

Многониточные станки требуют использования тщательного подхода при подготовке основания, проволочную конструкцию надо защищать. Необходимо грамотно подобрать так называемую технологическую смазку, средства охлаждения.

Источник