Контрольные вопросы:
1. Как изменяется размер полосы при волочении?
2. Для чего при волочении необходимо уменьшать внешнее трение?
3. При волочении вольфрама и молибдена как их предварительно нагревают?
4. Какие виды изделий можно получить волочением?
5. Чем отличается волочение от других способов ОМД?
6. Какой геометрический показатель наиболее точно представляет степень деформации при волочении?
7. Что такое скорость волочения?
8. От чего зависит выбор скорости волочения?
Глава II Лекция 2 Волочение сплошных профилей
§ 2.1. Общие сведения
Преимущественное влияние на течение процесса волочения оказывают прочностные и пластические свойства протягиваемого металла, степень и скорость деформации, форма профиля волочильного канала, материал волоки, качество трущихся поверхностей и смазка, а также тепловые процессы, происходящие при волочении. Чтобы установить условия, способствующие получению оптимальных характеристик протянутого изделия (точность размеров, минимум остаточных напряжений, чистота поверхности, уровень механических свойств, качество макро- и микроструктуры), а также условия, препятствующие получению этих свойств, т.е. способствующие появлению различных дефектов. Зная эти условия, можно так организовать процесс, чтобы получить оптимальные результаты.
Наиболее прост и распространён, а потому и лучше изучен процесс волочения круглого сплошного профиля через канал конической или близкой к ней формы. Такой процесс может служить базой для исследования более сложных процессов волочения.
§ 2.2. Деформационные условия процесса волочения круглого профиля
Процесс деформации протягиваемого металла в круглом волочильном канале состоит в следующем.
К круглой заготовке А с начальным сечением Fн приложена сила волочения P, под воздействием которой полоса протягивается через канал волоки В (рис. 4) с выходным сечением Fк. Стенки канала давят на протягиваемую полосу и обжимают её по всей контактной поверхности в каждой её точке. Элементарные силы давления волоки на протягиваемый металл dN вызывают со стороны металла элементарные реактивные силы, равные по величине активным, но направленные в противоположные стороны. Вследствие движения металла в канале на контактной поверхности возникают элементарные силы трения dT, направленные по касательным к поверхности канала в различных её точках и действующих на металл в направлении, обратном его движению. Величина этих элементарных сил определяется по закону Кулона – Аммонтона dT = fn dN, где fn – коэффициент трения по нормальному давлению, не зависящий от давления. Этот закон, учитывая силы от механического взаимодействия трущейся пары, не принимает во внимание силы межатомного и межмолекулярного притяжения, возникающие на контактной поверхности. Ввиду того, что межатомные силы притяжения в технических процессах ОМД из-за влияния смазки, окислов, газовой среды, разделяющих контактные поверхности, ничтожно малы по сравнению с силами механического взаимодействия трущейся пары; в практических расчетах эти силы не учитывают.
Скорость скольжения на контактной поверхности возрастает от входа в канал к выходу из него, так как по закону практического постоянства объёмов скорость движения металла в канале увеличивается пропорционально уменьшению его поперечного сечения. Т.о., скорость скольжения на выходе из канала равна скорости волочения vв, а скорость скольжения у входа в канал равна
.
Соответственно изменяются и скорости движения металла по контактной поверхности. Коэффициент трения скольжения зависит от скорости скольжения, температуры, качества поверхности, условий смазки и т.п.
Весь комплекс перечисленных сил, действующих на протягиваемый металл в деформационной зоне, вызывает в подавляющем большинстве элементарных объёмов напряжённо-деформированное состояние, характеризующееся двумя сжимающими напряжениями, из которых одно – радиальное, а другое – окружное, и одним – осевым, преимущественно растягивающим напряжением, а также двумя поперечными деформациями – укорочения и одной деформацией – удлинения, являющейся максимальной, т.к. она по знаку отличается от двух других.
Рис. 4. Механическая схема процесса волочения круглого сплошного профиля