книги из ГПНТБ / Хаяк, Г. С. Инструмент для волочения проволоки

Г. С. Х А Я К

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ВОЛОЧЕНИЯ ПРОВОЛОКИ

МОСКВА «МЕТАЛЛУРГИЯ»

1974

ПРЕДИСЛОВИЕ

Установленные Директивами XXIV съезда КПСС вы­ сокие темпы развития таких отраслей народного хозяй­ ства, как электротехника, радиотехника, приборострое­ ние, авиационная техника, автомобилестроение и др. вы­ звали рост потребления проволоки. В связи с развитием микроминиатюризации в электронной технике и других отраслях промышленности возросла потребность в тон­ ких и тончайших размерах проволоки. Это определяет необходимость опережающих темпов развития проволоч­ ного производства.

Важнейшим резервом роста выпуска проволоки яв­ ляется повышение производительности труда увеличени­ ем скоростей волочения.

Теоретическая скорость волочения может повышаться до скоростей, соизмеримых со скоростью звука в данной среде [17]. Однако практически допустимая скорость ограничена стойкостью волок и разогревом материала проволоки.

'Статистические данные показывают, что при много­ кратном волочении проволоки потери времени на смену износившихся волок составляют в среднем 6—8 % ма­

шинного времени.

Таким образом, повышение скоростей волочения, улучшение коэффициента использования машинного вре­ мени волочильного оборудования находится в прямой зависимости от стойкости волочильного инструмента.

Благодаря работам советских ученых И. Л. Перлина, Е. В. Пальмова, В. Л. Колмогорова, И. А. Юхвеца и других, а также заводских исследователей, :за послед­ нее время значительно повышена стойкость волок в ре­ зультате снижения сил внешнего трения, возникающих между волокон и протягиваемым изделием. Так, благо­ даря внедрению сборных волок, создающих улучшен­ ные условия смазки, повышена стойкость твердосплав-

Глава I

ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ

РАЗВИТИЕ ВОЛОЧИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА [1]

Предполагают, что в самом примитивном виде волочение нача­ ли применять в древнейший период (еще до появления металличе­ ских орудий) для отделки охотшчей оснастки — стержней дротиков и гарпунов. Стержни изготовляли из сырого дерева и затем калиб­ ровали протаскиванием через костяные выпрямители.

В дальнейшем аналогичное калибрование стали применять, ви­ димо, к кованым пруткам из цветных металлов, используя деревян­ ные калибры i(IV тыс. лет до и. э.). Можно предположить, что та­ кие калибры изготовляли из досок твердых пород дерева выжига­ нием в них конических отверстий.

Затем деревянные калибры были заменены каменными, о чем свидетельствуют камни с просверленными коническими отверстиями, найденные во многих странах мира.

|В те времена (II тыс. лет до н. э.) мастера уже умели высвер­ ливать отверстия в камне для протягивания тонких нитей, приме­ няемых в ювелирном деле. Известно, что в Египте сверлили тонкие отверстия при изготовлении каменных бус. Исследование бус, най­ денных в Судане (II тыс. лет до н. э.), показало, что . сверление осуществляли после шлифовки. Сверлили с одной или двух сторон сверлом диаметром il—2 мм и не менее 14 мм в длину. Предполага­ ют, что сверление проводили медным сверлом или твердым стеблем какого-то растения при помощи абразивного материала, в качестве

ведческом музее. Она представляет собой плоский кусок яшмы с несколькими отверстиями с двусторонним конусом. Два крайние от­ верстия, видимо, .служили для закрепления волоки.

Применение каменных волок подтверждается фактом изготовле­

волочильные доски с коническими отверстиями, которые насчитыва­ ли 2000 лет. Но это не исключает более раннего применения железа

для волочильного инструмента.

В отличие от каменной волоки, железная обладает значитель­ ными преимуществами: более высокими эксплуатационными свойст­

5

Предполагают, что организация .производства железной волоче­ ной проволоки относится к ХЩ —XIV вв. К концу этого .периода относится применение гидравлического двигателя (водяного колеса) для .волочения проволоки.

До XIV—XV вв. в качестве орудий производства в основном применяли простые устройства, приводимые в действие руками че­ ловека или мускульной силой животных. С этого времени начинают применять более сложные механизмы и приспособления с .приводом от водяных или .ветровых двигателей.

С. начала XVIII в. в России проволочное производство начинает

.развиваться наиболее быстрыми темпами.

В 1703 г. на берегу Онежского озера Петром I построены Олонецкие заводы; в 1724 г. организовано волочение железной про­ волоки аа Сестрорецкам оружейном заводе, введены в действие про­ волочные фабрики ,на Урале — на Екатеринбургском железоделатель­ ном заводе и Каменском заводе.

Развитие промышленного производства проволоки из цветных металлов связано с возникновением в Москве и Петербурге шелко­ вых фабрик (4714—4717 гг.), на которых .было организовано про­ изводство проволоки из золота и серебра, в том числе плющеной проволоки для украшений.

Высказывания некоторых авторов того времени сводились к тому, что искусство волочения заключалось в умении сделать хоро­ шую волоку так, чтобы отверстия сохраняли свою круглую форму, для чего волоки следует изготовлять из лучшей стали. Особенно ценили и широко применяли волочильные доски из так .называемой «дикой стали», которая отличалась высокими прочностью и твер­ достью.

Основными поставщиками волочильных досок . на мировом рынке были французские и немецкие фабриканты, сохранившие се­ крет их производства.

(В начале XIX в. в России была опубликована статья академи­ ка Я- Захарова, в которой автор .на основании исследований струк­ туры металла .и химических анализов впервые описал некоторые особенности производства досок и материал, из которого рекомендо­ вал их изготовлять. Из одиннадцати исследованных элементов в «лионской .волоке» были обнаружены железо и углерод. Стало из­ вестно, что эти волоки изготавливали из лучшей стали, причем свойства ее зависят от того, насколько искусно выполнены ее от­ пуск и закалка.

Отверстия в волочильной доске пробивали .в горячем состоянии при температуре ковки, и затем обрабатывали в холодном состоя­ нии. Отверстия .малого диаметра просверливали специальными свер­ лами. Иногда на волочильной доске размещали до 100 и более различных отверстий. Среднее отношение диаметра .предыдущего отверстия к последующему при волочении стальной проволоки со ставляло 1 :0,92, что соответствует .вытяжке 11,17 и среднему отно­ сительному обжатию 14,5%.

Изношенное отверстие восстанавливали горячей подчеканкой и холодной клепкой контура .волочильного-очка. При изготовлении во­ лочильного инструмента особое внимание уделяли закалке и отпуску.

В XIX в. развитие волочильного инструмента связано с исполь­ зованием в качестве -материала литой углеродистой стали. Из -нее изготавливали волоки для тонкой проволоки. Россия получала такие волочильные доски из Австрии. Во второй половине XIX .в, для из­

7

готовления волочильных досок начали применять легированные йта­ л и — вольфрамовые, а затем марганцовистые и хромистые, которые ■обладали 'более ценными эксплуатационными свойствами.

К этому же периоду относится начало применения литых воло­ чильных досок из чугуна. Их отливали в специальные кокиля ;(рис. 4) с коническими пробками для образования волочильных отверстий.

(медь, серебро, латунь, мельхиор и др.). Канал полировали так же, как и стальные волоки.

Наиболее распространенным был канал волоки в форме усечен­

ка соответствовали диаметру и форме волочильного отверстия. Для обработки волочильных отверстий применяли специальный набор ин­ струментов. Ручное производство волочильных досок было трудо­ емким и требовало большого искусства.

IB конце XIX в. были предприняты попытки механизировать об­ работку стальных волочильных досок. Одним из достижений в тех­ нике волочения является появление в XII в. в Англии волок из твер­ дых минералов {сапфир, рубин, алмаз). Однако полагают, что фран­ цузские волочильщики для волочения тончайшей золотой и серебря­ ной проволоки {«тоньше женских волос») применяли волоки из драгоценных камней, но держали это в секрете. До настоящего вре­ мени французские города Безансон и Лион сохранили видную роль в производстве алмазных волок. Эффективность применения драго­ ценных камней .при волочении тончайшей проволоки объясняется вы­ сокой твердостью и стойкостью их на истирание. Так, через руби­

8

новую волоку с отверстием диаметром 0,085 мм было протянуто 1216 км серебряной проволоки. При этом износ канала волоки не обнаружен. В стальную волоку было протянуто ~ 3 км такой про­ волоки, после чего волока вышла из строя.

В результате исследований, проведенных в начале XX в. различ­ ными учеными, были разработаны новые материалы — твердые спла­ вы, характеризуемые высокой износостойкостью и большой твер­ достью, сохраняющейся при нагреве до 900—|1000°С. Из разработан­

Внедрение твердосплавного металлокерамического инструмента привело к большим техническим преобразованиям волочильного про­ изводства. Возросла мощность волочильных станков, увеличены ско­ рости волочения в 2,5—3 раза. Резко .возросла производительность; например, при волочении медной проволоки средних размеров она повысилась не менее чем .в три раза. По данным одной из американ­ ских фирм, стойкость твердосплавной волоки .при волочении медной проволоки диаметром 2,04 мм составила .18 т, тогда как стальной

99 кг.

|Металлокерамичеекие твердые сплавы, основу которых составля­ ет карбид вольфрама с добавками небольшого количества кобаль­ та, практически полностью заменили в проволочноволочильном про­ изводстве сталь и чугун и частично алмазы.

В настоящее время ведутся работы по повышению эксплуатаци­ онных качеств твердых сплавов введением легирующих добавок, по­ вышением плотности и др. Со-вершествуется технология шлифовки и полировки канала твердосплавных волок. Внедряется полировка твердосплавных .волок синтетическими алмазами. По данным одного из заводов, обрабатывающего цветные металлы, стойкость -волок, обработанных синтетическими алмазами, повысилась в 1,5—2,0 раза.

(Современное производство .волок для ’изготовления проволоки полностью механизировано.

СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА ВОЛОЧЕНИЯ

Известно, что металл обладает пластическими свойствами, т. е. ■под действием внешних сил металлическое тело может изменить свою форму и размеры. Свойство металла пастичеоки изменять свою фор­ му широко используют в промышленности для получения листов, лент, труб, проволоки, прутков и т. д. прокаткой, прессованием, во­ лочением, ковкой, штамповкой. Эти методы обычно объединяют под ббщим названием обработка металлов давлением. Нами будет рас­ смотрен процесс волочения как один из способов обработки метал­ лов давлением.

В процессе волочения заготовка в .виде проволоки, прутка или

гак как сечение отверстия делают всегда .меньше тю-перечного се­ чения заготовки !(рис. 6), а длина увеличивается. В зависимости от формы отверстия волоки можно получить проволоку различного профиля |(круг, прямоугольник, овал, трапеция, полукруг и т. д.).

Под действием определенных сил -металл в волоке изменяет свою форму и размеры, т. е. происходит пластическая деформация. По­ казатель, -характеризующий степень деформации ((обжатия) заготов­ ки в процессе .волочения, называется относительным обжатием или

9