§ 7.7. Выбор расчётной величины коэффициента контактного трения

Из сказанного ранее следует:

1. При волочении коэффициент трения в общем случае неизбежно изменяется по всей контактной поверхности, поэтому при аналитическом определении напряжений волочения приходится пользоваться средними (в пределах деформационной зоны) значениями этого коэффициента.

2. Средние значения коэффициентов трения, кроме обычных факторов, в значительной степени зависят от угла образующей канала и степени деформации. С ростом угла и степени деформации средние значения коэффициента трения растут до максимума, соответствующего условиям сухого трения. Только при волочении без смазки средние значения коэффициента трения мало зависят от этих параметров. Поэтому при выборе рассматриваемых средних значений необходимо пользоваться только такими средними значениями, которые определены методами, отражающими эти основные особенности процесса волочения. Существуют различные методы определения коэффициента трения по нормальному давлению, среди которых есть наиболее подходящие к процессу волочения (гл.14).

§ 7.10. Напряжения при задаче в волоку вдавливанием (прессованием)

Этот процесс иногда применяют, чтобы исключить операцию заковки концов перед задачей в волоку. По-существу он является прессованием (вдавливанием) и подробно рассмотрен в соответствующей литературе. Сила вдавливания

определяется формулой   . (7-106)

Учитывая особенности волочильного канала, эту формулу можно упростить. Рабочий угол волочильного канала сравнительно мал,

поэтому параметр .  Последний член формулы, учитывающий силу,

идущую на преодоление трения в калибрующей зоне, можно заменить, применяя приведенный угол. При таком упрощении, а также разделив обе части

на   ,  получим       . (7-107)

При этом для f_n целесообразно брать значения примерно на 25% больше, чем для волочения, ввиду увеличенного нормального давления на контактной поверхности (трехосное сжатие).

Следует иметь в виду, что эта формула пригодна лишь для инженерных расчётов в области малых ( 10º) углов α_п .

Лекция 12 Глава IV

Волочение в волоках с подвижными контактными поверхностями

§ 4.1. Вращающиеся монолитные волоки

В рассмотренных процессах значительная часть силы волочения уходит на преололение внешнего трения. Для повышения интенсивности процесса при волочении круглого профиля волоке сообщают вращение в плоскости, перпендикулярной оси канала (рис.61). Показаны силы, действующие при этом на каждую элнментарную площадку контактной поверхности А вращающейся волоки. Каждая такая площадка будет двигаться относительно протягиваемого металла прямолинейно в направлении, обратном его поступательному движению, со скоростью v_вА, сооветствующей скорости волочения v_в, и вращаться со скоростью      v_окА = ωr_А,   (4-1) где ω – угловая скорость волоки; r_А – расстояние элементарной площадки от оси врашения.

Рис. 61. Силы, действующие на металл в канале монолитной вращающейся волоки

Направление  результирующй  скорости  площадки  А  относительно

материала определяется углом β: .   (4-2)

В точке А на металл действуют элементарная сила N, нормальная к его поверхности, и вызываемая ею сила трения Nf_n, действующая в направленииии движения волоки относительно металла, т.е. в направлении вектора v_p. При проектировании силы трения на ось канала и на плоскость, ей перпендикулярную, эта сила разложится на две: Nf_ncosβ и Nf_nsinβ. По сравнению с невращающейся волокой растягивающие силы в каждой элементарной площадке уменьшатся на N_A(1–cosβ). Это уменьшение тем значительнее, чем больше угол β, т.е. чем больше отношение окружной скорости точки А к скорости волочения, тем меньше силы трения, действующие в направлннии, обратном волочению (4-2).

При скорости волочения 1,5 мм/с и окружной скорости 2,5 – 3,0 мм/с, т.е.при tgβ = 1,7…2, напряжения волочения снижаются примерно на 12–15%.

Практического применения этот способ, однако, не получил, т.к. при обычных скоростях волочения для заметного снижения трения пришлось бы вращать волоку с чрезвычайно большим числом оборотов. Действительно, при скорости волочения 100 м/мин и проволоке   5 мм  для получения

tgβ = 2 необходимо (4-2), чтобы , что совершенно

неприемлемо.

Поэтому вращение волоки с возможным (по конструктивным соображениям) скоростями может быть применено лишь для равномерной разработки (износа) волок. Это используют в некоторых устройствах для волочения прутков.

4.2. Дисковые волоки

При волочении в монолитных волоках, особенно профилей сложных форм, силы внешнего трения заметно снижают эффективность прцесса. Повысить эффективность процесса можно лишь, уменьшив силы внешнего трени, для чего применяют дисквые волоки. Рабочие поверхности волочильного канала в этих волоках частично или полностью образованы поверхностью вращающихся дисков, оси которых заключены в хорошо смазываемые подшипники качения или скольжения. Иногода дисковые волоки применяются для волочения круглых профилей из твердых сталей по системе круг – овал – круг. При таких волоках не только облегчается процесс волочения, но и несколько повышаются механическив свойства готовой проволоки. Напряжённое состояние в деформационной зоне дисковой волоки принципиально не отличается от напряжённого состояния в монолитной волоке. Однако соотношение напряжений зависит от формы профиля. Для каждой формы соотношение напряжений должно уранавливаться отдельно.

Волочение в дисковых волоках отличается следующими особеностями:

• Силы внешнего трения в канале отчасти заменяются силами трения в подшипниках дисков;

• Характер течения металла в деформационной зоне близок к прокатке в закрытых калибрах с натяжением полосы;

• Возможность изменять в процессе волочения расстояния между дисками, в результате чего получаются профили переменного сечения.

Рис. 63. Совмещённое волочение прямоугольной полосы через дисквую волку и клиновиднкю монолитную волоку

Дисквые волоки часто применяются для волоченя полос прямоугольного сечения. Возможность изменять в процессе волочения расстояния между дисками позволяет через одну и ту же волоку протягивать полосы разных размеров. При этом, однако, трудно устанавать диски для обработки кромок полосы, т.е. поверхности по узкой стороне поперечного сечения. К процессу волочения в дисковых волоках можно отнести и прокатку на станах Стекля. Был предложен также метод плющения – волочения, т.е. совмещение волочения через дисковую и клиновидную волоки (рис.63). В этом процессе основной деформации материал подвергается в дисковых волоках. В клиновой же волоке полоса немного утоняется, кромкам её придаются точные размеры по ширине. При этом сила волочения меньше, чем при волочении только через клиновидную волоку, и поэтому можко несколько повысить степень деформации за переход.