Пример оформления задания

Определить удельное давление истечения и усилие прессования при прессовании медных прутков диаметром 70 мм (контейнер 180 мм и слиток длиной 380 мм). Температура нагрева металла 850⁰, длина цилиндрического пояска матрицы 8 мм, угол α = 65º, σ^t_T = 2 кг/мм²; f = 0,25; f´=0,08.

Усилие прессования

Прутки указанного размера прессуются на 1500-тонном прессе с давлением воды в сети 200 aтм при манометрическом давлении около 70 aтм, т.е.

., что соответствует произведенному расчету.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №5

Расчет усилия волочения

Процесс волочения состоит в протягивании прокатанных или прессованных заготовок - проволоки, прутков или труб через постепенно сужающееся отверстие (глазок) матрицы. При волочении происходит увеличение длины изделия за счет уменьшения площади поперечного сечения. Уменьшение площади сечения достигается либо за один пропуск, либо в несколько пропусков путем протягивания заготовки через ряд уменьшающихся отверстий. К недостаткам волочения следует отнести ограниченность деформации за один пропуск и значительную затрату энергии на преодоление трения и изменения формы холодного металла.

Цель работы: изучить способы волочения и рассчитать усилие волочения для прутков из заданного материала различными методами.

Основы теории Способы волочения и механическая схема деформации при волочении

На рис. 5.1 показана схема волочения прутка или проволоки. Утоненный конец прутка, называемый захваткой, вставляют в отверстие матрицы и зажимают клещевым захватом волочильной тележки. Пруток протягивается и становится тоньше. Под действием тянущей силы Р возникают силы реакции N, направленные нормально к образующей поверхности конуса матрицы, которые обжимают металл заготовки. Одновременно действуют силы трения Т, направленные в сторону, противоположную направлению волочения.

Рис.5.1 Схема волочения прутка

Рис. 5.1. Схема волочения прутка

При пластической деформации под влиянием указанных внешних сил в металле возникают напряжения, которые в случае волочения прутка могут быть представлены в виде объемной схемы одностороннего растяжения и двустороннего сжатия (рис.5.1). Главное растягивающее напряжение σ₁ является результатом действия силы Р, а главные сжимающие напряжения σ₂ и σ₃ являются результатом сил реакции N и трения Т.

Соответственно схеме главных напряжений схема главных деформаций может быть представлена в виде объемной схемы с одной деформацией растяжения δ₁ и двумя деформациями сжатия δ₂ и δ₃.

Волочение прутков, проволоки и труб

Исходный материал и сортамент. В качестве исходного материала применяются заготовки (стальных и цветных металлов) трех видов: проволока -катанка или прессованная диаметром 5 – 9 мм; сортовой прокат или прессованный металл разного профиля диаметром 5 – 150 мм; трубы сварные с наружным диаметром 6 – 200 мм; бесшовные катаные 40 – 200 мм и прессованные из цветных металлов 18 – 380 мм. Из указанных заготовок после волочения получаются три вида холоднотянутых изделий: проволока тянутая тончайшая диаметром 0,008-0,10 мм, 0,11 – 0,4 мм, средняя 0,45 – 1,0 мм и толстая 1,1 – 6,0 мм; калиброванный металл диаметром 7 – 148 мм; тянутые трубы с наружным диаметром 1 – 360 мм и толщиной стенки 0,1 < - 10 мм.

Некоторые профили изделий, полученные волочением, показаны на рис. 5.2. Трубы фасонного профиля изготовляются из труб круглого профиля.

Рис.5.2. Профили получаемые волочением

Изделия, подвергнутые волочению, имеют блестящую гладкую поверхность и даже при большой длине отличаются высокой степенью точности размеров. При волочении улучшаются механические свойства металла, в частности предел прочности и твердость. При достаточных обжатиях значения механических показателей возрастают примерно в полтора-два раза по сравнению с механическими показателями прессованной заготовки.

Волочильный инструмент. Волочильным инструментом называют волочильную матрицу; на производстве можно встретить и другие названия (волочильная доска, волочильное кольцо, волока, фильер). Волочильная матрица имеет отверстие (глазок). Глазок имеет четыре зоны: смазочную ворону 2 (рис. 5.1), рабочий конус 1, калибрующий поясок 3 и выходную распушку 4.

Смазочная воронка предназначена для обеспечения подачи смазки в рабочий конус и предохранения заготовки от задиров о края волочильного глазка. Угол наклона ее стенок обычно составляет 40⁰.

Рабочий конус должен обеспечить обжатие заготовки до размера протянутого металла. Наклон образующей конуса составляет от 6 до 12⁰. Чем тверже металл заготовки, тем меньше угол конуса; при волочении труб угол принимается 10-24⁰.

Калибрующий поясок обеспечивает заданную точность и правильность формы и размеров протянутого металла. Длина пояска берется 3 – 7 мм у прутковых матриц и 1 – 3 мм при волочении труб диаметром до 50 мм. Для более крупных труб длина пояска увеличивается до 5 – 10 мм.

Выходная распушка предохраняет выходную полость глазка от выкрашивания и устраняет возможность задиров аготовки о края волоки.