Сварка металлов прочно завоевала ведущее место в промышленности, строительстве и других областях народного хозяйства. Существует огромный рынок производителей и потребителей различного оборудования, комплектующих и расходных материалов, необходимых для полноценного осуществления процесса сварки.
Предназначение сварочной проволоки может быть различным. Она может использоваться для изготовления электродов. Еще один аспект применения сварочной проволоки — это использование ее в качестве плавящегося электрода. Применяются такие сварочные электроды во время электродуговой полуавтоматической сварки. Для полуавтоматической сварки используют сварочную проволоку двух модификаций — порошковую и сплошную. Сварочная проволока может подразделяться по способу изоляции на самозащитную и газозащитную. Применяют сварочную проволоку также при ручной аргонодуговой сварке неплавящимся электродом. В данном случае сварочная проволока служит присадочным прутком. Проволока сварочная может быть еще и газосварочной. Алюминиевую сварочную проволоку используют в основном для сварки алюминия и различных его сплавов.
На данном этапе развития промышленности в основном при сварке используют омедненную и неомедненную сварочную проволоку. Современная промышленность использует сварочную проволоку не только для сварки такой привычной стали и ее сплавов, также она находит применение для сварки различных конструкций из меди, латуни, чугуна и других металлов.
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:
«технологические процессы ОМД» : “Проектирование технологического ...
... Сырье для производства проволоки и технологические требования, предъявляемые к нему Материалом для производства стальной проволоки является катанка, получаемая горячей прокаткой на сортовых или проволочных станах. Для изготовления катанки используют стали, выплавляемые ...
1. 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.
2. 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.
3. 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,
4.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.
5. Макроструктура катанки не должна иметь при проверке на изломах усадочной раковины и рыхлости, пузырей, расслоений, трещин, шлаковых включений и флокенов, видимых без невооруженным глазом.
6 . 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 заэвтектоидных сталей.
7.Величина действительного зерна в катанке должна быть в пределах 7… 10 для сорбитизированной; 6… 10 для ускоренно-охлажденной; 4… 7 для охлажденной на воздухе.
8.Глубина обезуглероженного слоя на поверхности катанки не должна превышать 2,0 % от диаметра катанки. Величина обезуглероженного обычно регламентируется стандартами на катанку.
9. 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.
1.2 Проволока сварочная
Стандартом предусматривается 77 марок сварочной проволоки различного химического состава: 6 марок низкоуглеродистой проволоки, 30 марок легированной проволоки и 41 марка высоколегированной проволоки ( Св-08, Св-08А, Св-08АА, Св-08ГА, Св-08Г2С, Св-18ХГС, Св-06Х119Н9Т и другие ).
В легированной проволоке содержится от 2,5 до 10% легирующих компонентов, в высоколегированной — свыше 10%.
Буквы и цифры в наименовании марок проволоки означают:
- Св — проволока сварочная;
08 — 0,8% углерода ( среднее содержание );
- А — нормальное, АА — еще более низкое содержание вредных примесей серы и фосфора;
- Г — проволока, легированная марганцем.
Проволока марки Св-08А изготовляется из кипящей стали, химический состав которой приведен в табл.1.
Таблица 1 — Химический состав сварочной проволоки марки 08А ( по ГОСТ 2246-70 )
|
Марка проволоки |
Содержание элементов, % |
Назначение проволоки |
|||||||
|
Углерод |
Кремний |
Марганец |
Хром |
Никель |
Сера |
Фосфор |
|||
|
Не более |
|||||||||
|
Св-08А |
не более 0,10 |
не более 0,03 |
0,35-0,60 |
не более 0,12 |
не более 0,25 |
0,03 |
0,03 |
Ответственные изделия |
|
Сварочная проволока выпускается следующих диаметров: 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0 мм.
Проволока диаметром до 3 мм применяется для шланговой сварки, диаметром от 1,6 до 6 мм — для ручной дуговой сварки штучными электродами; от 2 до 5 мм — для автоматической сварки под флюсом; проволока больших диаметров применяется для наплавочных работ.
В низкоуглеродистой проволоке содержание мышьяка не должно превышать 0,08%.
С согласия потребителя в проволоке марки Св-08А допускается остаточное содержание алюминия до 0,05%.
По соглашению сторон проволока поставляется намотанной на катушки или в кассеты и допускается поставка проволоки в мотках повышенной массы или на крупногабаритных катушках. Концы проволоки должны быть легко находимы. Допускается контактная стыковая сварка отдельных кусков проволоки одной плавки: при этом зона сварного соединения должна соответствовать требованиям настоящего стандарта.
На поверхности низкоуглеродистой проволоки не допускается наличие технологических смазок, за исключением следов мыльной смазки без графита и серы. Поверхность проволоки должна быть чистой и гладкой, без трещин, расслоений, плен, закатов, раковин, забоин, окалины, ржавчины, масла и других загрязнений. На поверхности проволоки допускаются риски ( в том числе затянутые), царапины, местная рябизна и отдельные вмятины. Глубина указанных пороков не должна превышать предельного отклонения по диаметру проволоки. По требованию потребителя проволока изготавливается с улучшенной поверхностью.
По требованию потребителя проволока должна изготовляться из стали, выплавленной электрошлаковым ( Ш ) или вакуумно-дуговым ( ВД ) переплавом или в вакуумно-индукционных печах ( ВИ ).
При этом дополнительные требования к металлу проволоки ( ужесточение норм по содержанию вредных и посторонних примесей, введение ограничений по содержанию газов. Неметаллических включений и т. п.) устанавливается соглашением сторон.
Каждая партия проволоки сопровождается сертификатом ( удостоверением ), содержащим основные технические данные.
Таблица 2 -Допускаемые отклонения по диаметру сварочной проволоки ( ГОСТ 2246-70 )
|
Номинальный диаметр проволоки, мм |
Предельное отклонение для проволоки, предназначенной |
||
|
для сварки (наплавки) |
для изготовления электродов |
||
|
1,0; 1,2; 1,4; 1,5 |
-0,09 |
— |
|
|
Плотность металла 7,85марка стали Ст 08А,с содержанием углерода С=0,08% |
|
|
Промывка холодной проточной водой струевым душем под давлением не менее 0,39 МПа, затем промывается из Брандспойта под давлением не менее 0,78 МПа, а затем промывается в ванне с горячей водой нанесение подсмазочного слоя ( бурирование =3,0-10 мин) сушка (при температуре t=180-200°C; продолжительностью =20-30 мин.) |
|
|
промывка в проточной воде ( при температуре окружающей среды) промывка в горячей воде ( температура 180°С) нанесение подсмазочного слоя( бурирование: температура 85-95°C, продолжительностью 3,0-10 мин) сушка |
|
|
Суммарное обжатие =89%,единичное обжатие =21%,9 протяжек, тип стана UDZАТ 320 |
|
|
Перемотка, контроль качества, приемка, упаковка, маркировка. |
|
|
Транспортировка |
|
2.2 Режимы волочения
Волочение проволоки в цехе №11 осуществляется согласно ТИ 173-МТ.ПР.-191.
Требования, предъявляемые к заготовке для волочения:
- Заготовка в волочильное отделение должна поступать с картой движения металла.
— Каждая партия заготовки должна поступать связанной вязкой проволоки диаметром не менее 4,0мм с фанерной биркой отжигальщика и травильщика, где указана марка стали, диаметр проволоки, номер плавки, номер печи, фамилия отжигальщика и травильщика.
- На каждый поступивший, на волочение моток или шпулю должна быть навешана бирка, где указывается марка стали и плавка.
— Поверхность заготовки, поступившей из травильного отделения должна удовлетворять требованиям технологической инструкции 90-2005. Заготовка, поступающая с термотравильных агрегатов, должна быть со сплошным тонким слоем известково-солевого покрытия. Заготовка, поступающая с колпаковых печей не должна иметь на поверхности окалины.
- Механические свойства заготовки должны удовлетворять требованиям соответствующим ТУ и ТИ на термообработку заготовки.
— Волочение проволоки производится на твердосплавных сборных волоках. Волоки должны быть тщательно отполированы. Геометрия и качество поверхности канала волоки должно проверяться по затяжке отожжённой проволоки. Осмотр протянутых отрезков проволоки и рабочих поверхностей волок должен производиться под лупой 16* увеличения. Волоки должны иметь угол рабочего конуса 10-12.
- В качестве смазки проволоки применяется сухой мыльный порошок.
- Диаметры проволоки по протяжкам, и количество протяжек устанавливается в соответствии с приложениями к данной инструкции.
- Заправка проволоки на станах производится на минимальной скорости. При установившемся процессе волочения скорость устанавливается в зависимости от диаметра проволоки, марки стали и типа оборудования.
- Тип оборудования выбирается в зависимости от диаметра проволоки и числа протяжек.
- Допускаемые отклонения на проволоку готовых и передельных размеров должны соответствовать по ГОСТ 3282.
- В процессе волочения волоки должны непрерывно охлаждаться проточной водой. Во время волочения дл нормального подъёма витков проволоки барабаны должны быть тёплыми.
Конец проволоки, заостренный для заправки в волоку должен быть тоньше внутреннего диаметра проволоки и не иметь резких переходов, вмятин и заусенцев.
В процессе волочения необходимо проверять размер проволоки и качество её поверхности.
При намотке проволоки на шпули от каждого свариваемого мотка набирают образцы на принадлежность к марке. Бирки со свариваемых мотков переносятся на шпулю и привязываются к ней пачкой. На каждый протянутый моток немедленно привязывается плавочная бирка, которая была на нём до волочения.
Заготовка для шлифовального отделения диаметром 2,6мм и тоньше, идущая на отжиг в колпаковых печах, в избегании вмятин, связывается ленточной вязкой не менее чем в 4 местах.
3.1 Подготовки поверхности катанки к волочению
Сварочная проволока изготавливается по ГОСТ 2246-70. Проволока должна изготавливаться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту.
Каждая марка стали имеет свою маршрутную технологию изготовления Мы рассмотрим технологический процесс изготовления сварочной проволоки марки 08А диаметром 1 мм:
- подготовка поверхности по ТИ 173 — МТ. Пр. -90:
- а) травление кислотное;
- б) нанесение подсмазочного слоя (бура).
- волочение катанки на передельный диаметр 3,02мм по ТИ 173-МТ.ПР.-191;
- отжиг заготовки 3,02мм в колпаковых печах по ТИ 173-МТ.ПР.-91(99);
- волочение на «подтяжку» согласно ТИ173-МТ.ПР.-42;
- волочение на готовый диаметр 1 мм согласно ТИ173-МТ.ПР.-42;
- перемотка проволоки в кассеты;
- контроль качества.
Подготовка поверхности к волочению
По Ти173-МТ.ПР.-90 состоит из следующих операций:
- травление;
- промывка в холодной проточной воде, затем в горячей технической воде;
- нанесение подсмазочного слоя;
- сушка в баковых сушилках.
Подготовка навески
Катанка и проволока проходит операции по подготовке поверхности в навесках. Подготовка навески. В одной навеске, подлежащей обработке в травильном отделении должна находиться проволока одного диаметра, одной марки стали и одинаково темообработанная.
Вязка на мотках проволоки передельных размеров должна быть распущена и мотки обрабатываются в равномерно распущенном состоянии, так чтобы обеспечивался свободный доступ травящей среды по всем внутренним виткам проволоки в мотке.
Перед посадкой навески в ванну тройного состава металлические бирки снимаются с мотков и связываются вместе. По окончании обработки поверхности бирки снова навешиваются на мотки. Кроме того, на обработанную навеску навешивается личная бирка травильщика.
Травление
На поверхности заготовки, прошедшей травление, не допускается недотрав и перетрав участков, налёт железного купороса, солей, ржавчины, окалины. При наличии грязи на мотках катанки и проволоки навеска перед травлением обязательно промывается.
При недостаточной интенсивности травления, рекомендуется производить травление с промежуточными промывками. В качестве травильного раствора могут использоваться растворы: 3-й раствор, раствор серной кислоты, раствор соляной кислоты.
Промывка
После травления металл промывается первоначально холодным струевым душем под давлением не менее 0,39МПа до тех пор, пока не станет стекать чистая вода. Затем промывается из Брандспойта под давлением не менее 0,78МПа до чистой поверхности, затем промывается в ванне с горячей водой (вода техническая).
Нанесение подсмазочного слоя
Обработка в растворе буры производится с целью:
- нейтрализации следов кислоты на поверхности заготовок;
- получения на поверхности заготовки плёнки, улучшающей условия волочения за счёт лучшего захвата мыльной смазки.
Концентрация раствора буры должна быть 150-180г/л, температура 85-95 С. Обработка заготовки осуществляется путем 2-3-го погружения навески в чан с раствором буры.
Для приготовления раствора применяется бура (Na2B4O7 *10H2O), поставляемая по ГОСТ 8429, марки Б и техническая вода. В нагретую до 70 С воду загружается бура. В раствор буры добавляется столярный клей и малярный клей. По мере загрязнения раствора, но не реже 2 раз в месяц производится полная замена его новым. При замене раствора чаны должны быть чистыми.
Сушка
Металл после нанесения подсмазочного слоя сушится в баковых сушилках. Температура сушильных камер должна быть не ниже 180 С. Время сушки проволоки 20-30мин.
Порядок сдачи металла из травильного отделения
При отправке металла из травильного отделения рама связывается вязкой диаметром не менее 3,0мм, на раму навешивается фанерная бирка с указанием карты движения, марки стали, диаметра проволоки, состояния металла, фамилии травильщика.
Термическая обработка проволоки по ТИ173-МТ.ПР,-91
Целью термообработки является получение необходимых физико-механических и максимально пластических свойств, необходимых для волочения её максимальным обжатием.
Отжиг проволоки производится на якорях. На якорь загружается проволока одной марки, одного диаметра, одной карты движения. Разрешается разгружать на якорь металл 2 партий (карт движения металла) . При этом после отжига проволока снова группируется по партиям.
Максимальная масса садки не должна превышать 2000кг.
На ярлыке указывается марка стали, диаметр проволоки, количество якорей (Садок) данной партии металла и при необходимости, количество партий металла в данной садке, номер печи, номер стенда, номер садки и номер карты движения металла. Маркировочные ярлыки хранятся в специально отведённом месте.
Отжигальщик записывает в специальный журнал номер печи, номер стенда, номер садки, марку стали, диаметр и массу загружаемого металла, количество мотков или шпуль, номер карты движения металла, время посадки и пересадки нагревательного колпака, время загрузки садки.
Якорь с металлом устанавливается на стенд и порывается жароупорным муфелем.
После установки муфеля затвор тщательно засыпается сухим песком. Затем производится продувка стенда защитным газом. После окончания продувки на стенд устанавливается нагревательный колпак.
После установки нагревательного колпака на стенд отжигальщик проверяет готовность печи к работе и включает печь (включает вилку КИП).
После чего пирометрист включает приборы и задаёт режим отжига печи.
После нагрева и выдержки пирометрист отключает печь. Отжигальщик отключает вилку разъёма термопарной цепи и при помощи крана переносит печь на другой подготовленный стенд. Подъём нагревательного колпака нужно производить медленно с остановками 4-5раз в течении 1,5-2,0мин.
Отожженный металл осторожно разгружается с якоря и аккуратно укладывается на площадке садками.
Отправка отожжённого металла из термического отделения производится по картам движения металла с наличием маркировочных ярлыков.
Проволока, не отвечающая требованиям данной нормативной документации дополнительно маркируется отличительной биркой с указанием вида несоответствия.
Волочение на готовый диаметр
Волочение проволоки диаметром 3,02мм согласно ТИ173-МТ.ПР.-42 осуществляется на волочильном стане UDZAT 320.
Маршрут волочения проволоки диаметром 3,02мм по ГОСТ 2246-70
|
Диаметр готовой проволоки, мм |
Диаметр заготовки, мм |
Диаметр проволоки по протяжкам, мм |
|
|
1,0 |
3,02 |
3,02-2,6-2,3-2,04-1,81-1,61-1,43-1,27-1,13-1 |
|
Перемотка проволоки в еврокассеты
Перемотка проволоки в еврокассеты производится на перемоточных станах Robomatik SS/1-900.
Правила приёмки, упаковка, маркировка
Проверка качества поверхности, намотки, увязки, маркировки, контроль диметра проволоки производится на каждой кассете.
Для проверки временного сопротивления разрыву проволоки набирают от каждой партии 2% мотков (кассет), но не менее 3 кассет.
Каждая кассета должна быть упакована в ингибированную плёнку «Универсал ПТК-5» с добавлением силигателя, затем в картонную коробку и поддон.
Рекомендуется в качестве влагопоглотителя использовать силикагель по ГОСТ3925, содержание влаги в силикагеле перед закладкой должно быть не более 2%. Силикагель закладывают в упаковочное пространство в мешочка; из нетканого полотна из расчёта 30-40г на одну кассету.
Каждая упакованная кассета должна быть замаркирована ярлыком по форме №5 из «Каталог маркировочных ярлыков», на котором указывается: товарный знак завода — изготовителя, условное обозначение проволоки по НД, номер плавки, штамп ОТК.
1) В качестве сырья выбирается катанка диаметром 8,0 мм. Диаметр катанки принимается с плюсовым допуском, диаметр готовой проволоки — с минусовым допуском:
dкат = 8,0 + 0,3 = 8,3 мм
dгот.пр. = 1,0 — 0,09 = 0,91 мм
Данные припуски были приняты из максимальной энергоемкости процесса по протяжке исходного металла на готовый размер:
диаметр 8,3 мм диаметр 0,91 мм
2) Оцениваем суммарное обжатие Q от заготовки до готового размера:
Q = 100%, (6.1)
где Q — суммарное обжатие, %;
- dкат. — диаметр катанки, мм;
- dкат. — допускаемое предельное отклонение на катанку в соответствии с требованиями стандарта, мм;
- dгот.пр. — диаметр готовой проволоки, мм;
- dгот.пр.
— допускаемое предельное отклонение на готовую проволоку в соответствии с требованиями стандарта, мм.
Q = 100% = 98,795%
3) На основе рекомендаций выбираем среднее допустимое обжатие по переделам Qср. = 85% и для принятого среднего обжатия определяем среднюю вытяжку по выражению:
ср. = (6.2)
где ср. — средняя вытяжка;
- Qср. — среднее допустимое обжатие.
ср. = = 6,67
4) Определяем для принятых средних суммарных обжатий расчетное количество переделов из зависимости:
N = (6.3)
где N — расчетное количество переделов,
- суммарная вытяжка;
- ср. — средняя вытяжка.
= = = 82,99
Тогда количество переделов:
N = = 2,33
то есть, принимаем 2 передела.
5) Уточняем величину средней вытяжки за счет округления количества переделов до целого числа по формуле:
lgср. = = = 0,96 (6.4)
ср. = 9,1
Найдем среднее обжатие:
Qср. = = = 0,89 = 89% (6.5)
6) Для полученных уточненных значений Qср. распределяем суммарные обжатия по переделам.
Принимаем для:
- I передела Qср. = 85%;
- II передела Qср. = 89%.
7) Определяем размеры передельных заготовок, начиная от готового размера проволоки:
диаметр 8,3мм (?) диаметр 0,91мм
Расчет начинаем от конечного диаметра:
II передел:
= (6.6)
d2 = dгот.пр. (6.7)
где — среднее обжатие на II переделе;
- d2 — начальный диаметр проволоки II передела, мм;
- dгот.пр.
— диаметр готовой проволоки, dгот.пр. = 0,91мм;
- средняя вытяжка на II переделе.
= = 9,1
d2 = 1 = 3,02мм.
I передел:
= (6.8)
dкат. = d2 (6.9)
где — среднее обжатие на I переделе;
- d2 — диаметр передельной заготовки после I передела, мм;
- dкат. — диаметр передельной заготовки до I передела, мм;
- средняя вытяжка на I переделе.
= = 6,7
dкат. = 3,02 = 7,82мм.
Размеры передельных заготовок:
диаметр 8мм диаметр 3,02мм диаметр 1мм
7. 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 (безобрывность) 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 ГОСТу и ТУ;
- желаемые физико-механические свойства готовой проволоки.
Расчет маршрута волочения включает:
- расчет суммарного обжатия, диаметра и качества исходной заготовки, обеспечивающих получение готовой проволоки с заданными механическими свойствами;
- расчет оптимального ряда переходов: выбор кратности волочения, единичных обжатий, распределение величин обжатий между переходами, расчет номинальных диаметров промежуточных волок;
- 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.
1. Определяем число протяжек и диаметры проволоки при каждой протяжке II передела по формуле:
= , (7.1)
= , (7.2)
где — единичная вытяжка на II переделе;
- = — средняя вытяжка на II переделе, = 9,1;
- единичное обжатие на II переделе, 21% ([3] стр. 29).
= = 1,27
= = 9,23 9
Значит, на II переделе 9 протяжек.
Выходной диаметр протяжки определяем по следующей зависимости:
= , (7.3)
где — диаметр проволоки до протяжки, мм;
- конечный диаметр проволоки на i — той протяжке, мм;
- единичная вытяжка на II переделе, = 1,27
= 1 = 1,13мм (7.4)
Таким образом, рассчитываем диаметры проволоки, получаемые при каждой протяжке. Данные расчетов заносим в таблицу 7.1
Таблица 7.1 — Маршрут волочения на II переделе
|
Номер протяжке |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
|
Конечный диаметр проволок, мм |
1 |
1,13 |
1,27 |
1,43 |
1,61 |
1,81 |
2,04 |
2,3 |
2,6 |
3,02 |
|
II передел: диаметр 3,02мм диаметр 1мм
Для среднего волочения используем машину магазинного типа с двойными барабанами UDZAT 320 ([1], стр. 74)
Характеристика стана:
- диаметр барабана 320мм;
- скорость волочения 18м/с;
- мощность привода 9кВт;
- максимальная сила волочения 3,1кН;
- кинематическая вытяжка 1,22.
2. Определяем число протяжек и диаметр проволоки в каждой протяжке I передела по формуле:
= , (7.5)
= , (7.6)
где — единичная вытяжка на I переделе;
- = — средняя вытяжка на I переделе, = 6,7;
- единичное обжатие на I переделе, 20% ([3] стр. 29).
= = 1,25
= = 8,56 9
Значит, на I переделе 9 протяжек.
Выходной диаметр протяжки определяем по следующей зависимости:
= , (7.7)
где — диаметр проволоки до протяжки, мм;
- конечный диаметр проволоки на i — той протяжке, мм;
- единичная вытяжка на I переделе, = 1,25
= 3,02 = 3,38мм (7.8)
Таким образом, рассчитываем диаметры проволоки, получаемые при каждой протяжке. Данные расчетов заносим в таблицу 7.2
Таблица 7.2 — Маршрут волочения на I переделе
|
Номер протяжке |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
|
Конечный диаметр проволок, мм |
3,02 |
3,38 |
3,78 |
4,23 |
4,73 |
5,29 |
5,91 |
6,61 |
7,39 |
8,26 |
|
I передел: диаметр 8,3мм диаметр 3,02мм
Для грубого волочения используем стан UDZSA 630 Германия ([1], стр. 72)
Характеристика стана:
- скорость волочения 18м/с;
- максимальная сила волочения 6,2кН.
8. Определение усилия волочения по переделам
Предел прочности заготовки определяем по формуле:
(8.1)
где предел прочности, ;
- предел прочности отожженной заготовки, ;
- С — содержание углерода;
- для Св-08А, С=0,08%;
- L — истинная (логарифмическая) деформация;
- где µ — единичная вытяжка каждого передела;
- n=0,6 при содержании углерода менее 0,25%.
Определяем усилия волочения по каждому переделу, используя формулу Красильникова:
= 0,6 (8.2)
где — усилие волочения, Н;
- диаметр исходной заготовки на соответствующем переделе, мм;
- предел прочности отожженной заготовки ;
- единичное обжатие на переделе.
II передел:
= 135 кгс/мм2 = 1323 Н/мм2, ([3], стр. 66)
= 0,6 3,022 662,2 = 1660,6
I передел:
= 70 кгс/мм2 = 686 Н/мм2, ([3], стр. 66)
= 0,6 82 686 = 11780,7
9. Проверка волочильного оборудования на предмет превышения температуры проволоки в очаге деформации
По формулам Красильникова предельно допустимая температура поверхности проволоки для волочения tпов. ? 700, средняя температура по сечению проволоки tср. ? 250.
- Определим предельно допустимую температуру поверхности проволоки для волочения по формуле:
tпов. = to + 3 Qед. ув гот. + 0,06 ув гот. , (9.1)
где — скорость проволоки при выходе из последней волоки, м/с;
- d — диаметр проволоки на выходе из волоки, мм;
- to — температура проволоки перед входом ее в очаг деформации, 50;
- ув гот. — предел прочности, кгс/мм2;
- Qед. — величина единичного обжатия.
- Среднюю температуру сечения проволоки определяем по формуле:
tср. = to + 5 Qед. ув гот., (9.2)
где to — температура проволоки перед входом ее в очаг деформации, 50;
- ув гот. — предел прочности, кгс/мм2;
- Qед. — величина единичного обжатия.
II передел:
= 15м/с для стана UDZAT 320 ([1], стр. 74).
Сравнивая рекомендуемое значение = (5…18)м/с ([3], стр. 77) и выбранного стана, выбираем меньшую скорость волочения:
- tпов. = 50 + 3 0,21 135 + 0,06 135 = 203,51 <
- 700
tср. = 50 + 5 0,21 135 = 191,8 < 250
I передел:
= 8,3м/с для стана UDZSA 630 ([1], стр. 72).
Сравнивая рекомендуемое значение = 18м/с ([3], стр. 77) и выбранного стана, выбираем меньшую скорость волочения:
- tпов. = 50 + 3 0,2 125,4 + 0,06 125,4 = 209,5 <
- 700
tср. = 50 + 5 0,2 125,4 = 175,4 < 250
10. Расчет производительности оборудования
Производительность одной машины за 1 час рассчитывается по формуле:
Пчас = W m 3600 k, (10.1)
где Пчас — производительность оборудования, час;
- W — скорость движения проволоки на выходе из последней волоки, м/с;
- k — коэффициент использования стана;
- для грубого и среднего волочения k = 0,75;
- для тонкого волочения k = 0,95;
- m — масса одного погонного метра проволоки, кг.
m = V = l S = l , (10.2)
где — плотность металла, = 7,85 103кг/м3;
- l — длина одного погонного метра проволоки, м;
- d — конечный диаметр проволоки, м;
- S — площадь поперечного сечения проволоки, м2;
- V — объем одного погонного метра проволоки, м3.
I передел:
Пчас = W 3600 k l = 18 3600 0,75 7,85 103 1 = = 2731,4 кг/час = 2,731 т/час
II передел:
Пчас = W 3600 k l = 15 3600 0,75 7,85 103 1 = =249,6 кг/час = 0,249 т/час
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%.
7.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
7.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:
- где -диаметр проволоки до протяжки, мм;
- конечной диаметр проволоки на i-ой протяжке, мм;
- единичная вытяжка на II переделе,1,2345;
- Таким образом рассчитаем диаметры проволоки, получаемые при каждой протяжке. Данные заносим в таблицу 7.1
Таблица 7.1- Маршрут волочения на II переделе
|
Номер протяжки |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
|
Конечный диаметр проволоки, мм |
3,05 |
2,74 |
2,47 |
2,22 |
2,0 |
1,8 |
1,62 |
1,46 |
1,31 |
1,18 |
|
Для волочения используем стан магазинного типа UDZSA 2500 ([1],с 72).
Характеристика стана:
- максимальное сила волочения-24,5 кН
- максимальная скорость волочения- 18м/с
- 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 7.2-Маршрут волочения на I переделе
|
Номер протяжки |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
|
Конечный диаметр проволоки, мм |
6,7 |
5,95 |
5,33 |
4,76 |
4,26 |
3,81 |
3,41 |
3,05 |
|
Для грубого волочения используем машину магазинного типа UDZSA 630 ([1], 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
8.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),
- единичное обжатие на переделе.
Тогда предел прочности:
где — предел прочности патентированной заготовки,
,- диаметры проволоки по переделам, мм
II передел:
( [2],c.66)
2644,59 Н < 6200 Н для стана UDZSA 630
I передел:
( [2],c.66)
12834,69 Н < 24500 Н для стана UDZSA 2500
9.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.
II передел:
где =15м/с-рекомендуемая скорость, ([3],c.77)
Сравнивая значение =18м/с для стана UDZSA 630 и рекомендуемое значение, =(8,3…15) м/с выбираем меньшую скорость волочения
I передел:
где =8,3м/с-рекомендуемая скорость, ([3],c.77)
Сравнивая значение =18м/с для стана UDZSA 2500 и рекомендуемое значение, =(3,3…8,3) м/с выбираем меньшую скорость волочения.
10.Расчет производительности оборудования
Производительность одной машины за 1 час рассчитывается по формуле:
- где -производительность оборудования, час;
- скорость движения проволоки на выходе из последней волоки, м/с;
- коэффициент использования стана;
- для грубого и среднего волочения =0,75;
- для тонкого волочения =0,95;
- масса одного погонного метра проволоки, кг.
где -плотность металла,
- длина одного погонного метра проволоки, м;
- конечный диаметр проволоки, м;
- площадь поперечного сечения проволоки,
- объем одного погонного метра проволоки,
II передел:
I передел:
Библиографический список
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/tehnologiya-proizvodstva-provoloki/
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.
2.Никифоров Б.А., Харитонов В.А., Копьёв А.В. Технология волочения проволоки и плющения ленты: Учебное пособие. Магнитогорск: МГТУ, 1999-354с.
