Технология волочения труб из медных сплавов

Технология волочения труб из медных сплавов

Автор: редакционная статья

Определение. Классификация видов. Способы волочения. Конструкция волочильного стана.

Волочение

Волочение — обработка металлов давлением, при которой изделия (заготовки) круглого или фасонного профиля (поперечного сечения) протягиваются через отверстие, сечение которого меньше сечения заготовки.
В результате поперечные размеры изделия уменьшаются, а длина увеличивается. Волочение широко применяется в производстве пруткового металла, проволоки, труб и другого. Производится на волочильных станах, основными частями которых являются волоки и устройство, тянущее через них металл.

По типу волочения

  • сухое (волочение через ванночку с мыльным порошком)
  • мокрое (через мыльную эмульсию)

По чистоте обработки:

  • черновое (заготовительное)
  • чистовое (заключительная операция, для придания готовому изделию требуемых формы, размеров и качества);

По кратности переходов:

  • однократное
  • многократное (с несколькими последовательными переходами волочения одной заготовки);

По параллельности обработки:

  • однониточное
  • многониточное (с количеством одновременно протягиваемых заготовок 2, 4, 8);

По подвижности волоки:

  • через неподвижную волоку
  • через вращающуюся относительно продольной оси волоку;

По нагреву заготовки:

  • холодное волочение
  • горячее волочение

Способы волочения

Барабанное волочение
Волочение проволоки, труб или профилей на волочильном стане барабанного типа
Беззабивочное волочение
Беззабивочное волочение — волочение с проталкиванием переднего конца заготовки через волоку без предварительного изготовления захватки.
Безоправочное волочение

Безоправочное волочение — волочение труб из сталей, цветных металлов и сплавов, при котором внутренняя поверхность заготовки при протягивании не контактирует с технологическим инструментом. Безоправочное волочение обычно осуществляют в две волоки, первая из которых служит для центровки трубы, а во второй осуществляется основное обжатие трубы по диаметру. Безоправочное волочение применяют чаще для промежуточных проходов с целью уменьшения диаметра протягиваемых труб. В ряде случаев (трубки малого диаметра) его используют и как отделочную операцию. Недостатки безоправочного волочения — низкое качество внутренней поверхности труб и большие различия в толщине стенки трубы после волочения

Волочение без скольжения

Производство проволоки на стане многократного волочения, с накоплением её запаса между соседними волоками, благодаря чему исключается проскальзывание проволоки относительно поверхностей барабанов.

Бухтовое волочение труб

Волочение трубы из заготовки, смотанной в бухту и (или) со сматыванием протянутой трубы в бухту; получило промышленное применение с 1930-х гг., широко используется при получении труб из цветных металлов и сплавов (меди, латуни и др.). При бухтовом способе применяются как оправочное, так и безоправочное волочение на трубоволочильных бухтовых станах и барабанах. Данным способом получают трубы (трубки) диаметром от 1 до 70 мм с толщиной стенки от 0,2—0,3 мм до 3 мм соответственно. Скорости волочения до 25—30 м/с, длина обрабатываемых труб до 5—6 км. В качестве технологических смазок при бухтовом волочении применяют растительные, и минеральные масла, водные эмульсии, олеиновую кислоту, натуральную и синтетическую олифу. При волочении алюминиевых труб используются более густые смазки, напр, масло Вапор с добавками веретенного. Внутрь трубы смазка заливается (впрыскивается) автоматически со стороны заковываемой части трубной заготовки.

Гидродинамическое волочение

Волочение проволоки с использованием комбинированных волочильных устройств, включая напорную волоку, кольцо-насадку и рабочую волоку. Смазка перед напорной волокой захватывается движущейся проволокой и вовлекается в микрозазор в кольцах-насадках. Микрозазор от кольца к кольцу уменьшается, давление смазки всё больше повышается, и у входа в деформационную зону рабочей волоки создаются условия жидкостного трения. Поэтому гидродинамическое волочение позволяет использовать не только эмульсии или лёгкие масла, но и достаточно густые смазки, например натриевое мыло. Создаваемые условия жидкостного трения позволяют проводить гидродинамическое волочение с повышенными скоростями при высоком качестве поверхности и точности протягиваемых изделий и существенно повышают стойкость волочильного инструмента.
Из-за необходимости использования насосов высокого давления и сложности заправки проволоки в волоки гидродинамическое волочение используют только в случаях, когда исключается возможность применения других, более простых способов волочения.

Длиннооправочное волочение

Волочение труб с протягиванием заготовки через волоку с длинной подвижной недеформируемой оправкой, которую затем извлекают из трубы.

Короткооправочное волочение

Волочение труб с обработкой внутренней поверхности заготовки короткой цилиндрической оправкой, удерживаемой в очаге деформации стержнем, закреплённым на станине волочильного стана

Мокрое волочение

Волочение с погружением волоки в жидкую смазку

Волочение на деформируемой оправке

Волочение труб с протягиванием заготовки через волоку на длинной подвижной оправке, деформируемой с заготовкой;

Волочение на закреплённой оправке

Один из наиболее, распространённых, методов волочения труб с середины XIX в. Закреплённая (короткая) оправка чаще всего цилиндрическая, иногда ей придают цилиндроконическую форму, что улучшает её центровку в очаге деформации. Закреплённые оправки выполняются полыми для труб большого диаметра и сплошными для тонкостенных труб меньшего диаметра;

Волочение на самоустанавливающейся оправке

Волочение труб с обработкой внутренней поверхности заготовки незакреплённой самоустанавливающейся оправкой, удерживаемой в очаге деформации уравновешиванием действующих на неё втягивающих и выталкивающих сил.

Волочение проволоки

Один из древнейших технологических процессов обработки металлов давлением. Волочением получают проволоку из сталей широкого сортамента, цветных металлов и сплавов диаметром от 16 до 25, скорости волочения до 50 м/с. Для тяжёлого (грубого) волочения обычно используют стальные волоки, толстое и среднее волочение проводят через твёрдосплавные, тонкое и тончайшее — через алмазные волоки. В качестве смазок при волочении проволоки обычно используют жидкие смазки и эмульсии. Единичные обжатия по переходам снижаются от 30-35 % при тяжелом и толстом волочении до 6-12 % при наитончайшем.

Волочение профилей

От простых прямоугольных до самой сложной формы. Крупные профили волочат на линейных волочильных станах, профили меньшего сечения — на барабанах или комбинированных прокатно-волочильных агрегатах. Для построения рациональной системы переходов при волочении профилей сложной формы используются теоретический и графический методы: В. В. Зверева, Прайслера, ЭГДА, песчаной насыпи, «сходственных контуров» и др.

Профилировочное волочение

Волочение труб некруглой (фасонной) формы с использованием двух технологических схем. По первой готовую трубу получают из заготовки круглого сечения безоправочным волочением в волоке с каналом фасонного сечения. По второй волочат на оправках фасонную заготовку, сечение которой подобно сечению готовой трубы. Волочение фасонных труб из фасонной заготовки позволяет снизить трудоемкость процесса, повысить точность размеров и качество внутренней поверхности труб.

Волочение прутков

Волочение преимущественно холоднодеформированных (тянутых) прутков круглого, квадратного и шестигранного сечений из цв. металлов и сплавов. Прутки малых сечений волочат на барабанах в один или несколько переходов. Волочение крупных прутков (диаметром > 25—30 мм) осуществляется в отрезках на цепных станах. Единичные и суммарные вытяжки при волочении прутков (обычно 1,25—1,4) определяются пластичностью протягиваемого материала. В отделочных (калибровочных) проходах вытяжки снижаются до 1,10-1,15. Наиболее прогрессивна технологическая схема производства тянутых прутков из цветных металлов и сплавов: бухтовая заготовка — однократное волочение (калибровка) — отделка на автомат, линиях типа «Schumag».

Технология волочения труб: альтернативы нет

Волочение является одним из древнейших и наиболее распространенным сегодня видом обработки металлов давлением. Несмотря на появление других способов изготовления труб (горячая прокатка или прессование, холодная прокатка; появление сварных труб в качестве альтернативы бесшовным), волочение остается незаменимым процессом в трубном производстве.

Волочение является одним из древнейших и наиболее распространенным сегодня видом обработки металлов давлением. Несмотря на появление других способов изготовления труб (горячая прокатка или прессование, холодная прокатка; появление сварных труб в качестве альтернативы бесшовным), волочение остается незаменимым процессом в трубном производстве.

В современных условиях волочением получают трубы из различных сталей, цветных металлов и сплавов на их основе наружным диаметром 0,1-765 мм (по некоторым данным даже до 1000 мм) с различной толщиной стенки (минимальная – 0,015 мм).

Среди крупнейших производителей труб с использованием процессов волочения значатся страны с развитой металлургией, на долю которых приходится более 70% выпуска таких труб – США, Япония, Германия, Великобритания, Китай, Южная Корея, Франция, Россия, Украина.

В Великобритании, США, Японии, Австрии процесс волочения труб более развит в сравнении с холодной прокаткой. В России и Украине трубы волочением изготавливают в основном с применением безоправочного волочения и волочения на короткой неподвижной оправке. В Великобритании основным способом производства холоднодеформированных труб является волочение на длинной подвижной оправке. В США распространен способ волочения на плавающей (самоустанавливающейся) оправке (в отличие от других стран). В тоже время барабанные станы для волочения труб малых диаметров в бухтах широко используются в Германии, США, Великобритании, Японии и других странах.

Читайте также  Гидравлические испытания запорной арматуры это

Особенности деформирования волочением

Волочение – пластическая деформация металла, заключающаяся в протягивании заготовки через отверстие волоки, размеры которого меньше размеров поперечного сечения заготовки. Различают волочение: черновое (заготовительное) и чистовое (заключительная операция для придания готовому изделию требуемых формы, размеров и качества); одно- и многократное (с несколькими последовательными переходами волочения одной заготовки); одно- и многониточное (с количеством одновременно протягиваемых заготовок 2, 4, 8); через неподвижную и вращающуюся относительно продольной оси волоку; холодное и теплое (с нагревом заготовки до температуры) и др.

Получили самостоятельное применение такие способы волочения как: барабанное или бухтовое волочение труб – волочение труб или профилей из заготовки, смотанной в бухту и (или) со сматыванием протянутой трубы в бухту на волочильном стане барабанного типа. При бухтовом способе применяются как оправочное (плавающая, самоустанавливающаяся оправка), так и безоправочное волочение на трубоволочильных бухтовых станах и барабанах. Данным способом получают трубы диаметром от 1 до 70 мм с толщиной стенки от 0,2 до 3 мм. Скорости волочения до 30 м/с, длина обрабатываемых труб до 6000 м.

Наиболее распространены следующие способы волочения:

— безоправочное волочение – волочение труб, при котором внутренняя поверхность заготовки при протягивании не контактирует с технологическим инструментом. Применяются чаще для промежуточных проходов с целью уменьшения наружного диаметра (далее – D) протягиваемых труб. В ряде случаев (трубки малого диаметра вплоть до капиллярных, достигнутый минимальный D = 0,1 мм) его используют и как отделочную операцию.

— длиннооправочное волочение – с протягиванием заготовки через волоку с длинной (подвижной) недеформируемой оправкой, которую затем извлекают из трубы. Волочение на длинной (подвижной) оправке используют для уменьшения D и толщины стенки (S), изготовления труб D менее 40 мм с очень тонкими стенками (S = 0,1 мм и менее).

— короткооправочное волочение – с обработкой внутренней поверхности заготовки короткой цилиндрической (цилиндроконической) оправкой, удерживаемой в очаге деформации стержнем, закрепленным на станине волочильного стана. Волочение на короткой (неподвижной) оправке применяют для уменьшения D и толщины стенки трубы, а также для улучшения чистоты внутренней поверхности трубы (достигается минимальная шероховатость Ra = 0,14 мкм).

— волочение на самоустанавливающейся оправке – с обработкой внутренней поверхности заготовки незакрепленной (плавающей) самоустанавливающейся оправкой, удерживаемой в очаге деформации уравновешиванием действующих на нее втягивающих и выталкивающих сил. Волочение на плавающей оправке применяют: для изготовления труб большой длины, а также в случаях, когда необходимо разгрузить стержень для крепления оправки от осевых усилий и устранить его вибрацию. При этом способе волочения достигается улучшение качества внутренней поверхности труб и повышение стойкости оправок.

— профилировочное волочение – волочение труб некруглой (фасонной) формы с использованием двух технологических схем. По 1-й трубу получают из заготовки круглого сечения безоправочным волочением в волоке с каналом фасонного сечения. По 2-й волочат на оправках фасонную заготовку, сечение которой подобно сечению готовой трубы. Это позволяет снизить трудоемкость процесса, повысить точность размеров и качество внутренней поверхности труб;

Для волочения труб широкое распространение получили цепные волочильные станы. В настоящее время применяются механизированные трубоволочильные станы: одноцепные и двухцепные с волочением одной, двух и трех труб одновременно, барабаны для волочения длинных труб малых диаметров. В СНГ распространены станы с усилием до 15000 кН, на которых протягивают трубы длиной до 15 м со скоростью 0,75-2 м/с. Бухтовое волочение производят на вертикальных барабанных трубоволочильных станах. Диаметр волочильного барабана — 1000-1500 мм, а для труб малого диаметра 750 мм.

Практическое применение волочения при производстве труб.

Волочение находит широкое применение при производстве труб по различным технологическим схемам:

— традиционные (базовые) при изготовлении труб из углеродистых и коррозионностойких сталей, из цветных металлов и сплавов на их основе с применением комбинированных технологий с использованием волочения;

— короткие при изготовлении труб из тугоплавких металлов с использованием гидропрессованной и кованой заготовки малых размеров, сварной тонкостенной заготовки с использованием волочения;

— сквозные по схеме «выплавка металла – заготовка – получение черновой трубы – получение готовой трубы – отделка» с использованием волочения.

В Украине волочение в производстве труб применяется на следующих предприятиях: «Интерпайп Нижнеднепровский трубопрокатный завод» (ТПЦ-3; специализированный участок по производству труб для ПЭДов, ПЭНов и др.), «Днепропетровский трубопрокатный завод» (два трубоволочильных цеха объединили в единый комплекс; пр-во труб из углеродистых сварных и бесшовных труб-заготовок); «Днепропетровский завод прецизионных труб» (трубы из различных материалов – коррозионностойкие сплавы); «Сентравис Продакшн Юкрейн» (нержавеющие бесшовные трубы); «ЮТиСТ» (труба из углеродистых сталей); «Никопольский трубный завод» (труб широкого сортамента из широкого спектра материалов); «Трубный завод «ВСПО-Ависма» (трубы из титановых сплавов); «Днепровский завод «Алюмаш» (трубы из алюминиевых сплавов); «Артемовский завод по обработке цветных металлов» (медные и латунные трубы).

Производство труб волочением является многопроходным процессом, цикличность которого определяется размерами готовой трубы и исходной заготовки. При изготовлении труб волочением имеют место ряд многочисленных вспомогательных операций (термообработка, травление, обезжиривание, промывка, сушка, нанесение подсмазочных покрытий и смазки, правки, обрезка головок и порезка на необходимые длины, формовка головок, нанесение консервационных покрытий и др.).

К заготовке для волочения предъявляют повышенные требования, так как большинство дефектов переходит на готовые трубы. Так, заготовку для безрисочных труб подвергают расточке и последующему контролю с помощью перископа. Недостатки безоправочного волочения – низкое качество внутренней поверхности труб и большая разнотолщинность стенки трубы после волочения.

Применение волочения труб на подвижной оправке не получило широкого развития в СНГ, так как не всегда обоснованно и оправдано предпочтение было отдано станам холодной прокатки (валкового и роликового типов). В то же время при производстве некоторых видов труб (например, труб с микронными стенками и др.) этот способ волочения является единственным способом. Серьезным фактором, сдерживающим применение процесса волочения на подвижной оправке, является необходимость осуществления после волочения трудоемких операций по снятию трубы с оправки.

Важный фактор, определяющий качество труб — применение высокоэффективных технологических смазок, которые должны либо легко удаляться после деформации, либо полностью возгоняться при термической обработке.

Отжиг труб с особо тонкими стенками следует производить в защитной атмосфере, либо вакууме, так как толщина слоя образующейся окалины соизмерима с допусками на геометрические размеры трубы. Величина допустимой вытяжки за проход ограничивается еще и наличием различного рода дефектов (наружных дефектов, несплошностей, нарушений кристаллической решетки и т.п.).

Приоритетные направления развития технологий производства труб с применением процессов волочения

1. Интенсификация процесса волочения без оправки возможна при условии учета всех факторов процесса: расходуемой мощности, усилия, напряжения волочения, при этом энергетические параметры зависят от степени деформации, физико-механических свойств обрабатываемого металла, геометрических размеров трубы, формы волочильного инструмента. Это обусловлено тем, что полная мощность формоизменения расходуется на: изгиб сечения при входе в очаг деформации и выходе из него, преодоление сил трения на поверхности контакта металла с инструментом и внутреннее сопротивление металла, причем в зависимости от угла наклона образующей волоки соотношение между составляющими полной мощности изменяется.

2. Развитие волочения на короткой оправке проходит параллельно с развитием холодной прокатки на станах ХПТ и ХПТР при производстве холоднодеформированных труб широкого сортамента из углеродистых и низколегированных марок стали. Это определяется: высокой скоростью процесса (в сравнении со скоростью при холодной прокаткой), простотой обслуживания станов при настройке и переходе на другой размер, получение высокой точности размеров труб (D и S) и чистоты внутренней поверхности труб (Ra), возможностью изготовления профильных труб при относительной простоте инструмента. Однако, повышенное число проходов при короткооправочном волочении, что обусловлено ограничением разовых деформаций по сравнению с прокаткой труб широкого сортамента, увеличение расходного коэффициента металла (р.к.м.) — всё это делает его экономически нецелесообразным при производстве труб общего назначения. Применение инструмента оптимальной формы из материалов с низким коэффициентом трения приведет не только к снижению расхода энергии, но и к возможности увеличения разовых деформаций трубы за проход, а следовательно, к снижению цикличности, расхода инструмента и др. Схема напряженного состояния оказывает существенное влияние на степень деформации, поэтому снижение противодействующих сил трения на границе контакта «металл-инструмент» является важным фактором при снижении цикличности.

Читайте также  Технология сварки опор трубопроводов

3. Перспективным направлением в современных условиях при производстве прецизионных труб является внедрение сквозных технологий. Структурно сквозные технологии состоят из отдельных самостоятельных (завершенных) в технологической цепочке блоков – модулей (I-V) по схеме: сырье; I блок – выплавка металла; II блок – получение исходных заготовок (слитков); III блок – изготовление передельной заготовки; IV блок – изготовление готовых труб; V блок – обеспечение специальных служебных свойств товарных труб. По мере разработки и внедрения научно-методологических основ этих технологий возникает реальная возможность организации мини-производств или мини-заводов для производства труб широкого сортамента высокого качества (включая прецизионные).

4. С целью снижения коэффициента трения и износа технологического инструмента (волоки, оправки) целесообразно применять нанопокрытия на рабочей (контактирующей) поверхности.

5. С целью снижения цикличности целесообразно использовать в качестве исходной заготовки тонкостенную сварную заготовку размером максимально приближающимся к размеру готовой трубы.

6. С целью интенсификации процессов волочения и обеспечения высокого качества продукции применять целесообразно приложение внешнего воздействия в очаге деформации или к деформируемой трубе: ультразвуковых колебаний, магнитного поля, кручения и др.

Лекция №6. Волочильное производство. Виды волочения. Сортамент продукции. Волочение труб, прутков, проволоки. Оборудование и инструмент. Технология волочения проволоки

Волочением называют пластическую деформацию при протягивании проволоки, прутка, профиля, трубы через сужающийся канал инструмента (волоки). Усилие растяжения, приложенное к выходящему из волоки концу изделия, расходуется на формоизменение заготовки и преодоление сил трения о канал волоки. Обжатие за проход ограничено прочностью выходящего конца изделия и, как следствие, обрывом металла. Характеристикой процесса служит вытяжка λ.

Волочение относится к холодной пластической обработке. Кроме формоизменения и вытяжки достигается упрочнение (наклеп) материала, улучшается качество поверхности и точность размеров.

Различают волочение на цепных станах (для получения труб, прутков и профилей ограниченной длины) и волочение на станах барабанного типа (для получения длинномерной продукции, например, проволоки).

Заготовки для волочения – это сплошные (катаные, прессованные) круглые и фасонные профили в бухтах или отрезках, бесшовные или сварные трубы. Готовые изделия волочильных цехов – это проволока диаметром от 0,01 до 6 мм, трубы диаметром до 400 мм, калиброванные прутки и профили, профильные (овальные, прямоугольные и т. п.) трубы.

Производительность процесса волочения определяется скоростью на выходе из волоки (скоростью волочения), вытяжкой за проход, затратами времени на начало процесса и замену инструмента.

Скорость волочения составляет 1–10 м/с для прутков, профилей и труб и до 50 м/с для тонкой проволоки. При таких скоростях скольжения неизбежны проблемы износостойкости волок, обеспечения качества поверхности изделий. Первостепенная роль при волочении принадлежит технологической смазке и управлению процессом трения. Радикальным средством уменьшения износа, повышения скорости и производительности является волочение в режиме гидро- или пластогидродинамического трения.

Перед волочением заготовку термически обрабатывают, удаляют с нее окалину и подготавливают ее поверхность для закрепления смазки. Термическая обработка снимает наклеп и обеспечивает получение оптимальной структуры. Смягчающий отжиг повторяют после 70–85 %-го обжатия для стали и 99 %-го для цветных металлов (меди, латуни). Окалину после термической обработки удаляют механическим, химическим, электрохимическим способами, а также одновременно несколькими способами. Механическая очистка состоит в периодическом изгибании полосы между роликами, обдуве дробью или песком. Такой способ малоэффективен для удаления прочной окалины, поэтому чаще применяют химический способ.

После травления заготовку промывают, на ее поверхность наносят подсмазочный слой путем желтения, омеднения, фосфатирования, известкования. При желтении на заготовку наносят тонкий слой гидроксида железа Fе(ОН)3, который вместе с нанесенной затем на него известью играет роль наполнителя для смазки. Фосфатирование состоит в нанесении пленки фосфатов марганца, железа и цинка. К пленке фосфатов хорошо прилипает смазка и коэффициент трения снижается до 0,04 – 0,06. Известкование в растворе нейтрализует остатки кислот и образует пленку наполнителя для смазки. Для волочения с большими обжатиями и давлениями рекомендуется омеднение заготовки в растворе купороса; коэффициент трения при этом равен 0,08 – 0,12. После нанесения покрытия заготовку сушат в камере при 300–350 о С.

Для увеличения производительности концы бухт сваривают электроконтактной сваркой. Это снижает потери времени на заправку заготовки в волоки до минимума.

Проволоку изготовляют на машинах многократного волочения с числом волок 5–22. За каждой волокой скорость проволоки увеличивается пропорционально вытяжке λ, достигая на выходе 40–50 м/с (на наиболее современных машинах). Автоматизированный электропривод позволил объединить в один непрерывный агрегат волочильную проволочную машину и установку для отжига проволоки «на проход». При производстве труб и прутков также стремятся объединить в один агрегат волочильную машину, механизмы для правки, резки, острения концов, установки оправок и т. д.

К волочильному инструменту относятся волоки и оправки. Канал волоки (рисунок 6.1) имеет следующие зоны: входную для облегчения ввода заготовки, смазочную и рабочую для ввода смазки и обжатия заготовки, калибрующий поясок, обратный конус и выходную зону для предохранения изделия от образования рисок и царапин. Основные характеристики волоки – это материал, угол a и ширина калибрующего пояска. Длина пояска составляет 0,4 – 1,0 длины рабочей зоны. Угол α обычно равен 6–15°.

1 – входная зона; 2 – смазочная зона; 3 – калибрующая зона; 4 – обратный конус; 5 – выходная зона

Рисунок 6.1 – Схема канала волоки

По диаметру изделий, мм, волочение подразделяется на толстое (3,5 – 1,5), среднее (1,6 – 0,25), тонкое (0,4 – 0,1) и тончайшее (0,02 – 0,008). Наибольшей износостойкостью обладают волоки из природных (до 2,4 мм) и синтетических (поликристаллических до 4,6 мм) алмазов, однако они нуждаются в интенсивном охлаждении. Размеры и форма канала стандартизованы. Алмазные волоки вставляют в оправы из латуни или бронзы и заливают легкоплавким сплавом. Для изделий диаметром 1 – 50 мм применяют в основном сборные волоки из обоймы с запрессованной в нее твердосплавной вставкой. Размеры и материалы вставок на основе карбидов вольфрама и кобальта стандартизованы.

Для мелкосерийного производства и производства труб диаметром до 300 мм применяют волоки из сталей У8 – У12, Х12М, ШХ15 и др.

В цепном волочильном стане (рисунок 6.2) передний конец прутка или трубы 1 проталкивается через волоку 2 и захватывается клещами каретки 3. Каретка сцепляется с пластинчатой цепью 4, перематываемой с помощью привода 5. На входной стороне стана имеется приспособление для подачи и удержания стержня оправки.

Рисунок 6.2 – Схема цепного волочильного стана

Скорости волочения на современных станах достигают 3–5 м/с, усилие волочения составляет 30–1500 кН, причем одновременно протягивается до трех заготовок. Недостатки цепных станов таковы: ограниченная длина изделий, большие затраты времени на подготовку к волочению очередной заготовки. Разработаны автоматизированные линии волочения прутков, в которых специальные захваты попеременно тянут заготовку через волоку без остановки процесса.

Технологическая схема применительно к получению проволоки показана на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 – Типовая технологическая схема волочения

Литература 1 осн. [9-15], 6 осн. [57-98], 7 доп [8-251], 9 доп [3-341].

1. Какие существуют виды волочения?

2. На каком волочильном оборудовании получают проволоку?

3. С какой целью при волочении применяют смазку?

4. Какие подготовительные операции проводят для реализации процесса волочения?

5. В чем заключаются особенности технология волочения на цепном стане?

6. Какой специализированный инструмент применяют при волочении труб?

Волочение и холодная прокатка труб

Трубы в холодном состоянии обрабатывают для достижения высокого качества их поверхности, а также когда невозможно получить трубы заданных размеров другими способами. Холодной обработкой производят трубы диаметром менее 0,1 с толщиной стенки менее 0,01 мм. Различают два способа обработки трубы в холодном состоянии: холодную прокатку и волочение, при этом получают тонкостенные трубы диаметром 1—450 и толщиной стенки 0,1—3 мм.

Заготовкой для производства холоднокатаных и холоднотянутых труб служат в основном горячекатаные или реже электросварные трубы.

Волочение труб

Трубы при волочении изготовляют за несколько проходов с постепенным уменьшением диаметра и толщины стенок. Перед волочением трубы выполняют ряд подготовительных операций: осмотр, зачистку, разрезку на части, забивку концов, травление, нанесение технологических покрытий и смазки.

Волочение труб (рис. 206) осуществляют несколькими способами: без оправки, на короткой оправке, на длинной оправке и на деформируемом сердечнике.

Волочение без оправки применяют в том случае, когда необходимо уменьшить только диаметр трубы. Деформацию проводят с помощью волоки, неподвижно закрепленной в упоре (люнете) волочильного стана. Волочение на короткой оправке применяют для одновременного уменьшения диаметра и толщины стенки трубы.

Читайте также  Сварка труб пнд малого диаметра

В настоящее время получил распространение способ волочения на плавающей оправке— разновидность способа волочения на короткой оправке. В основу конструкции всех волочильных станов положен общий принцип: применение непрерывно движущихся цепей для перемещения трубы в процессе волочения. На современных волочильных станах все операции механизированы. Длина труб после волочения ограничена длиной волочильного стана. Наиболее совершенны и производительны волочильные агрегаты, где процесс производства труб проводят на барабан в бунты. Длина труб может достигать 100 мм и более, а скорость волочения 100 — 200 м/мин.

Волочение на непрерывных волочильных станах является весьма прогрессивным способом производства труб.

Холодная прокатка труб

Холодную прокатку труб осуществляют на станах периодической и поперечной прокатки: валковых (ХПТ) и роликовых (ХПТР). На двухвалковых станах холодной прокатки труб (ХПТ) изготовляют трубы диаметром 16 — 450 со стенкой толщиной 0,4 — 3,5 мм, на роликовых станах ХПТР изготовляют в настоящее время трубы с особо тонкими стенками 0,1 —3 мм и диаметром 120 мм.

Станы ХПТ разделяют в зависимости от максимального диаметра прокатываемой трубы. Цифры в наименовании стана указывают на диаметр обрабатываемой трубы, например на стане ХПТ-32 можно получать трубы диаметром 32 мм.

Отечественной промышленностью выпускаются станы следующих типов: ХПТ-32, ХПТ-55, ХПТ-75, ХПТ-90, ХПТ-120, ХПТ-250, ХПТ-450; роликовые станы ХПТР 8-15, ХПТР15-30, ХПТР 30-60 и ХПТР-60-120 (первая цифра указывает минимальный диаметр труб, полученный на данном стане, вторая — максимальный).

Прокатка труб на станах ХПТ в ряде случаев более эффективна, чем волочение. При холодной прокатке труб можно уменьшить сечение заготовки за один цикл на 75 — 85 %, процесс прокатки состоит из нескольких основных и вспомогательных технологических операций.

Прокатка труб на стане ХПТ заключается в деформации заготовки обжатием ее в калибрах на неподвижной конической оправке (рис. 207). По окружности калибра имеются вырезы переменного сечения (ручьи), исходный размер которых соответствует наружному диаметру заготовки: конечный размер — наружному диаметру готовой трубы. Схема деформации металла на станах роликового типа ХПТР аналогична холодной прокатке труб на валковых станах. У ХПТР при возвратно-поступательном движении клети ролики, которые размещены в корпусе клети, катятся по наклонным тапкам. При схождении кольцевой зазор между роликами и оправкой изменяется и образует замкнутый круглый калибр, обжимающий трубу.

Продолговатая газовая полость

Волочение является распространенным способом холодной деформации металла. Холодное волочение трубы осуществляют на трубоволочильных станах различными способами. Трубы при волочении изготовляют. как правило, за несколько проходов протягиванием через волочильное кольцо (волоку), диаметром которого определяется наружный диаметр трубы. Волочением получают трубы из стали и сплавов диаметром 0.2. 1000 мм, с толщиной стенки 0,015. 50 мм. Волочение труб осуществляют несколькими способами: без оправки; па короткой, плавающей и длинной оправках: раздачей; во вращающихся роликовых волоках (рис. 1).

Волочение без оправки применяют в том случае, когда необходимо уменьшить только диаметр трубы. При этом волока неподвижно закреплена в упоре (люнете). Вытяжка за проход составляет 1.10. 1,50.

Волочение на короткой оправке применяют для одновременного уменьшения диаметра и толщины стенки трубы. Между оправкой, закрепленной на стержне в определенном положении, и волокон образуется кольцевой зазор. При прохождении через кольцевой зазор труба обжимается как по диаметру, так и по толщине стенки. Вытяжка за проход составляет 1.20. 1.80.

Волочение труб на плавающей (самоустанавливающейся) оправке применяют также для уменьшения диаметра и толщины стенки, при этом оправка удерживается в очаге деформации силами трения. Такой способ волочения позволяет производить трубы большой длины с лучшим качеством внутренней поверхности, при этом значительно увеличивается стойкость оправок и повышается суммарная деформация. Вытяжка за проход составляет 1.30. 1.90.

Волочение труб на длинной оправке, которая перемещается вместе с трубой в процессе волочения, также служит для уменьшения диаметра и толщины стенки, причем деформация происходит с преимущественным обжатием стенки. Вытяжка за проход составляет 1.70. 2.40. Такой способ производства является единственно возможным для получения труб малого диаметра (менее 3,0 мм) с тонкими стенками (менее 0.2 мм).

Волочение труб раздачей применяют для производства тонкостенных труб большого диаметра и калибровки труб по внутреннему диаметру, для производства двухслойных труб и исправления брака по внутреннему или наружному диаметру. Процесс раздачи осуществляют протягиванием конической оправки через трубу, разбортованную с одного конца, который устанавливают в опорном кольце стана (люнете).

Рис. 1. Способы холодного волочения труб: а — без оправки; б — на короткой оправке; в — на самоустапавлнваюшейся оправке; г — на длинной оправке; д — раздача; е — в роликовых волоках.

В последнее время процесс волочения ведут в режиме жидкостного трения, что позволяет уменьшить трение между трубой и инструментом. и. следовательно, степень деформации может быть увеличена.

Волочение труб во вращающихся роликовых волоках применяют обычно для производства труб с симметричным профилем.

Наряду с вышеописанными способами применяют волочение на пластически деформируемом сердечнике, который деформируется совместно с трубой, при этом его диаметр равномерно уменьшается, а затем методом растяжения и разрыва сердечник удаляется из полости трубы. Для производства труб из малопластичных и труднодеформируемых сталей успешно применяют теплое волочение. Нагрев труб перед волочением до сравнительно невысоких температур порядка 200. 300 °С позволяет увеличить суммарную деформацию примерно в 3-4 раза по сравнению с холодным волочением. Процесс волочения состоит из ряда подготовительных, основных и отделочных операций (рис. 2).

Рис. 2. Технологическая схема многопроходного волочения труб.

Исходная заготовка со склада 1 поступает на инспекторские стеллажи 2 для осмотра и разбраковки. При необходимости заготовка подвергается ремонту 3 и резке на мерные длины 4. После этого производят формирование захватной головки на пневматических молотах, острильных или ковочных машинах 5. При волочении труб из специальных сталей производят отжиг б и правку 7; после этого набирают пакеты 8. которые подвергают травлению в ванне 9 с целью удаления окалины с наружной и внутренней поверхностей. При изготовлении труб малого диаметра и большой длины (до 10 м) травление осуществляют струйно-циркуляционным методом, затем производят промывку заготовок горячей водой в ванне 10 и холодной водой из брандспойта 11. После этого производят нейтрализацию в щелочном растворе в ванне 12. затем фосфатирование в ванне 13 с целью нанесения на поверхность заготовки цинкофосфатной пленки, обладающей высокой смачиваемостью и адсорбционной способностью. При безоправочном волочении производят омеднение. Заготовки с покрытием подвергают промывке в ванне 16 холодной водой и сушке в печи 15. Затем заготовки погружают в ванну 16 с раствором мыла, которое сцепляется с ранее нанесенной пленкой и служит смазкой при волочении. На этом процесс подготовки заканчивается, и трубы поступают на волочильный стаи 17.

После волочения при необходимости отрезают захватную головку 18 и забивают передний конец трубы 19. Если же возможно дальнейшее волочение трубы, то операцию 18 не производят, а только подбивают головку 19 и трубу подвергают промежуточной термической обработке в печи 20. затем правят на кулачковом прессе 27. После этого повторяют цикл, начиная с набора пакетов 8. После последнего прохода готовые трубы подвергают безокислительному отжигу в печи 22 и передают на отделку, где они проходят правку 23 вначале на кулачковом прессе или роликовом правильном станс, затем на правильном стане с косым расположением валков. После правки концы труб обрезают на станках 24.

Трубы могут подвергаться по требованию заказчика гидроиспытаниям на прессе 25 и проходят технологические испытания 26. Затем на поверхность трубы наносят консервационную смазку или специальные покрытия 27 и сдают их на склад готовой продукции 28.

Просмотров: 8559 Создан: 2012-12-06 Источник: Трубные технологии

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: