Станы прокатки-волочения

Волочильными станами  называют машины, в которых изделия  протягивается через глазок (волоку), размеры сечения которого меньше сечения исходной заготовки.

 

Эти агрегаты в зависимости  от принципа работы тянущего устройства, могут быть двух видов:

с прямолинейным движением  металла;

с намоткой обрабатываемых металла на барабан.

 

Станы с прямолинейным  движением обрабатываемой заготовки (цепные и реечные) применяют для  волочения и калибровки прутков, труб и других изделий, которые не сматываются в бухты. Станы с  намоткой металла на барабан применяют  для производства проволоки, специальных  профилей и труб небольшого диаметра. В зависимости от числа барабанов  и характера их работы эти агрегаты делятся на:

1) однократные; 

2) многократные, работающих со скольжением;

3) многократные, работающих без скольжения;

4) многократные, работающих  с противонатяжением.

 

Однократными называют агрегаты, в которых процесс осуществляется в один проход, а многократными - станы, в которых сталь подвергается непрерывному волочению в несколько  проходов.

 

В современных калибровочных  цехах устанавливают по 15-20 станов различной мощности и различные  агрегаты для выполнения всех технологических  операций, связанных с подготовкой  металла к волочению, термической  обработки, отделки и, наконец, упаковки.

 

Цепные волочильные станы  предназначены для производства прутков, труб и разнообразных фасонных профилей. Они отличаются только степенью механизации отдельных операций.

 

Волочильный цепной стан, приведенный  на рис. 5.3, состоит из станины 1, на одном  конце которой установлена стойка 2, в которой укрепляют волоку и неприводную звезду 3, а на другом конце устанавливают приводную звездочку 4. Между этими звездочками натянута бесконечная цепь 5, верхняя часть которой движется по направлению от волоки к приводной звездочке. Движение цепи осуществляется вращением звездочки 4, которая приводится от двигателя 6 через редуктор 7.

Рисунок. 5.3. Волочильный цепной стан

 

 

По направляющим верхней  части станины движется на катках тележка 8 для захвата переднего  конца металла, который протягивается  через волоку. На тележке смонтированы клещи 9 и крюк 10, который с помощью рычага 11 цепляется за палец одного из звеньев цепи. Рычажную передачу между крюком и клещами обеспечивает зажим клещами переднего конца протягиваемого металла, с силой, пропорциональной усилию волочения. Таким способом достигается захват обрабатываемого металла.

 

Когда протягиваемый пруток, пройдет через волоку, тележка за счет упругих сил цепи получит импульс, благодаря которому ее скорость станет несколько большей скорости движения цепи. При ускорении тележки крюк 10 под действием груза 11 поднимается, освобождая тележку от цепи. С помощью специального механизма 12 тележка возвращается в исходное положение до стойки волоки и процесс повторяется.

 

Рельсовый волочильный стан отличается от цепного приводом и его расположением. В одном случае рейка прикреплена к тележке, а привод установлен стационарно, в другом рельсы закреплены неподвижно на станине стана, а привод установлен на тянущей тележке.

 

Станы с стационарным приводом строят для производства профилей больших сечений и одновременного волочения нескольких прутков. Станы с подвижным приводом применяют только для небольших сечений.

 

Станы однократного волочения  с намоткой обрабатываемого материала  на барабан используют главным образом  для производства проволоки, прутков, некоторых специальных профилей и труб небольшого диаметра. Изделия  укладывают на барабане только в один ряд, что ограничивает емкость барабана, т.е. массу бунта.

 

Наиболее широко применяют  в проволочном производстве машины многократного волочения, работающие со скольжением и без скольжения. На рис. 5.4 а, приведена схема стана  со скольжением, в котором для  увеличения скорости проволоки установлены  передаточные шестерни разного диаметра, при одинаковых тяговых роликах. На рис. 5.4, б приведена схема стана, в котором увеличение скорости проволоки  происходит за счет разницы диаметров  ступеней у роликов и за счет того, что правый ролик делает больше оборотов, чем левый.

Рисунок. 5.4. Схемы волочильных  станов, работающих со скольжением:

 а - с передаточными  шестернями, б - с разными диаметрами ступеней роликов.

1 - двигатель; 2 - передаточные  шестерни, 3 - волоки, 4 - тяговые ролики, 5 - фигурка с проволокой, 6 - барабан 

 

 

Станы многократного волочения  со скольжением, как видно из приведенных  схем, устроены очень просто, однако их устойчивость в работе может нарушаться при сносе волок. В результате происходят обрывы провода. Кроме этого, при скольжении провод может перерезать ролики. Поэтому для указанных  станов необходим тщательный расчет маршрутов волочения.

 

Станы многократного волочения  без скольжения бывают непрерывно-петлевого, непрерывно-прямоточного и магазинного  типа. В станах непрерывно-петлевого  типа (рис. 5.5, а) проволоку последовательно  проходит через волоку 1, тяговый  ролик 2, натяжной ролик 4, направляющий ролик 3, снова через волоку и т.д. На тяговом ролике всегда находится неизменное число (7-10) витков провода, что исключает его скольжение по ролику.

Рисунок. 5.5. Схемы волочильных  станов, работающих без скольжения:

 а - непрерывно-петлевого  типа, б - магазинного типа

1 - волоки, 2 - тяговые ролики-барабаны, 3 - направляющие ролики, 4 - натяжные  ролики, 5 - пружины; 6 - уравнительные  рычаги; 7 - зубчатые секторы; 8 - реостаты 

 

 

Положение подвижного натяжного  ролика зависит от действия пружины 5 и усилия волочения, которое создается  тяговым роликом. Скорости тяговых  роликов и, следовательно, натяжение  проволоки регулируются автоматически  с помощью натяжного ролика, уравнительного рычага 6, зубчатого сектора 7 и реостата 8. В зависимости от положения  рычага реостата число оборотов предыдущего  электродвигателя уменьшается или  увеличивается, а следовательно, увеличивается или уменьшается натяжение проволоки. Машины петлевого типа работают с противонатяжением, которое создается натяжными роликами.

 

В непрерывно-прямоточных  станах проволока переходит с  одного ролика на другой без натяжных или направляющих роликов, а скорости регулируются действием усилия волочения  на тяговые ролики. Такие станы  применяют преимущественно для  производства толстой проволоки.

 

В станах без скольжения магазинного  типа (рис. 5.4, б) на барабанах 2 привычно существует значительный запас провода, что позволяет временно приостанавливать и снова пускать отдельные  барабаны, не прекращая работу всего  стана. В случае остановки любого промежуточного барабана запас провода  на предыдущем барабане увеличивается, а работа следующего барабана продолжается пока существует провод на остановленном  барабане. Окружные скорости барабанов  таких станов рассчитывают так, чтобы  запас провода на любом барабане несколько превышал количество проволоки, которую может протянуть следующий  барабан.

 

На многократных волочильных  станах кратность волочения принимают  от 2 до 25 в зависимости от протягиваемого металла, необходимых конечных размеров и механических свойств проволоки.

Основной инструмент при  волочении - это волоки разнообразной  конструкции. При производстве полых изделий из истонченной стенкой кроме волок, до волочильного инструмента относятся оправки (длинные и короткие).

 

Волока обычно состоит  из двух деталей:

обоймы 1

волоки 2 (рис.5.6).

 

Такая конструкция волоки обусловлена особыми условиями  ее работы и свойствами материала, из которого она изготовлена.

Рисунок. 5.6. Разрез волоки

 

 

Для увеличения стойкости  волок против стирания их делают из твердых сплавов металлокерамическим  способом (из карбидов вольфрама и  титана, иногда ванадия, молибдена, тантала, бора и др.).. Применяют также волоки из керамических твердых сплавов - микролита, термокорунда, отличающихся высокой износостойкостью и в то же время их стоимость во много раз ниже обычных волок из вольфрамовых сплавов. При волочении тончайшей стальной проволоки (менее 0,2 мм) для изготовления волок применяют технические алмазы.

 

Все эти материалы наряду с высокой твердостью и стойкостью против истирания отличаются низкой вязкостью. Во избежание разрушения такой волоки в процессе работы, ее укладывают с предыдущим затягиванием (запрессовкой и др.). В обойму из довольно вязкой и прочной стали. При этом заметно уменьшаются  растягивающие напряжения, в кольцевом  направлении волоки в момент волочения  или исключаются напряжениями сжатия со стороны обоймы.

 

Вместе с такой конструкцией одинарной волоки в последние  годы широкое применение получают сборные  волоки, обеспечивающие волочения в  условиях гидродинамического трения. На рис. 5.7 показана сборная волока со встроенной мыльницей. Как смазка используется мыльный порошок иногда с добавкой порошкообразной серы (до 1/3 массы). Сборная волока, улучшая условия  смазки, обеспечивает:

повышение производительности волочильных станов до 30%;

снижает до 20% расход энергии  на волочение;

увеличивает устойчивость в 3...4 раза и более.

Рисунок. 5.7. Сборная  волока для волочения проволоки  в режиме гидродинамического трения:

1 - рабочий твердосплавный  вкладыш, 2 - напорный вкладыш, 3 - зажимная  втулка, 4 - корпус, 5 - гайка, 6 - уплотнение; 7 - упорная шайба. 

 

 

При волочении прутков  и труб больших сечений волоки изготавливают без обоймы из инструментальной стали (графитизированная сталь, сталь У8, У12, ШХ15, Х12М и др.).. Различные оправки и стержни, применяемые при волочении полых изделий, изготовляют из инструментальных сталей и твердых сплавов. Для увеличения устойчивости стальных оправок их обычно хромируют, а иногда цианируют или цементируют и всегда термически обрабатывают для повышения жесткости.

 

Независимо от конструкции  волоки ее отдельные участки имеют  свою форму и наименование. Продольный разрез профиля наиболее часто применяемой конической волоки (см. рисунок). Она состоит из следующих участков. Деформирующая или рабочая зона IIIы имеет коническую форму с углом при вершине 2а. Перед рабочей зоной находится смазочная зона II, которая заполнена технологическими смазками. За деформирующей зоной расположен калибрующий пояс, IV, имеющий цилиндрическую форму. Исходная зона или распушка V выполняется в форме конуса с углом в или чаще сферической формы.

 

Считается, что наиболее оптимальным  профилем деформирующей зоны волочильного канала есть конус. Угол рабочего конуса 2а принимается равным 8...24°, причем он должен быть тем меньше, чем выше жесткость и меньше сечение протягиваемого металла, а также чем меньше значение вытяжки и коэффициента контактного трения.

 

Длина рабочего конуса принимается 0,5...0,7 от диаметра получаемого изделия. Длина пояска калибрующей fr = (0,3...I) • d. При волочении стальной проволоки наибольшую эксплуатационную стойкость показали волоки с 6 = 0,5.