CC BY
35
УДК 621.771.2; 669.226.9; 669.234
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ЮВЕЛИРНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИЗ НОВЫХ СПЛАВОВ ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ
С.Б. Сидельников, Ю.Д. Дитковская, В.А. Лопатин
Приведены результаты автоматизированного проектирования режимов технологических процессов изготовления проволоки из новых сплавов на основе палладия и серебра. Рассчитаны режимы сортовой прокатки и волочения проволоки и проведено их сравнение с заводскими режимами обработки. Расчетным путем установлено, что предложенные режимы для обработки новых сплавов позволяют усовершенствовать технологические процессы обработки и тем самым добиться повышенных технико-экономических показателей производства.
Ключевые слова: сплавы палладия и серебра, ювелирные цепи, технологические режимы, проволока, сортовая прокатка, волочение, автоматизирование, проектирование технологических процессов, усилие деформации, момент прокатки.
На фоне изменения спроса на ювелирные изделия интересом у потребителей пользуются ювелирные цепи, которые занимают значительный сегмент в объеме производства. В настоящее время большое внимание уделяется повышению конкурентоспособностиотечественных производителей ювелирных изделий, основными задачами при этом являются снижение стоимости, повышение качества и расширение модельного ряда продукции. Отечественным производителям ювелирных изделий, несмотря на повышенный спрос на продукцию, трудно конкурировать с западными из-за высокой стоимости, низкого качества и узкого модельного ряда изделий. Совершенствование материалов, технологий их обработки, проектирование и моделирование технологических процессов с помощью специализированного программного обеспечения являются актуальными задачами в рамках развития ювелирного производства и обработки цветных металлов в целом. В связи с этим ведутся создание новых сплавов на основе золота, серебра и палладия, разработка программного обеспечения для анализа, проектирования и моделирования технологических процессов, совершенствование технологий ювелирного производства.
Технология изготовления ювелирных цепей из сплавов драгоценных металлов, применяемая на ОАО «Красноярский завод цветных металлов им. В.Н. Гулидова» (ОАО «Красцветмет»), характеризуется высокой трудо- и энергоемкостью, большим количеством технологических переде-
27
лов, сравнительно низкими показателями экономической эффективности производства. Основными операциями для изготовления длинномерных деформированных полуфабрикатов являются многопереходные процессы холодной сортовой прокатки и волочения. При этом литая заготовка диаметром 8...10 мм в процессе обработки металла изменяет свою форму и размеры вплоть до получения проволоки диаметром 0,25.0,35 мм. Если обрабатываемый сплав имеет повышенные прочностные свойства и сравнительно низкую пластичность, дробность деформации при прокатке и волочении может привести к быстрому упрочнению металла и обрывам. В связи с этим возникает задача правильного распределения деформационных показателей (коэффициентов вытяжки) по переходам, определения энергосиловых параметров процесса, расчета и прогнозирования свойств деформируемого металла при его обработке на каждом из технологических переделов.
Эта задача усложняется, когда необходимо получить длинномерную продукцию из новых сплавов драгоценных металлов. В последнее время разработаны и запатентованы составы целого ряда ювелирных сплавов драгоценных металлов, обеспечивающие получение качественных изделий с повышенными механическими и эксплуатационными характеристиками, включая новые сплавы палладия 850-й пробы (сплав 1) [1] и серебра 925-й пробы (сплав 2) [2]. Для них с помощью программы "PROVOL" [3] была проанализирована существующая технология производства проволоки для изготовления ювелирных цепей и спроектированы новые технологические режимы сортовой прокатки и волочения. Программа базируется на авторских методиках определения формоизменения и энергосиловых параметров процессов прокатки и волочения драгоценных металлов. Блок-схема программы приведена на рис. 1.
Программа реализована в среде программирования Delphi и включает в себя три основных модуля для проектирования технологических процессов, которые могут использоваться автономно или в комплексе для расчетов в соответствии с применяемой на производстве технологией (рис. 2).
База данных программы позволяет работать с широким рядом современного оборудования и материалов. Модули визуализации могут представлять результаты расчетов в виде таблиц и графиков зависимостей, формировать отчеты в программном продукте MS Excel.
Программа позволяет на основании разработанного маршрута обработки проектировать калибры при сортовой прокатке, формировать чертежи и экспортировать их в среду AutoCAD (рис. 3).
РНОУОЛ
Рис. 1. Структурная схема программы "РЯОУОЬ'
Рис. 2. Окно программы "РЯОУОЬ " для расчета сортовой прокатки
В табл. 1 приведены рассчитанные деформационные (коэффициент вытяжки X) и энергосиловые (усилие Рп и момент прокатки Мп) параметры заводских и предложенных маршрутов сортовой прокатки новых сплавов драгоценных металлов.
Расчет режимов проводился для имеющегося на предприятии оборудования и в соответствии с применяемой на производстве схемой прокатки заготовки диаметром 8 мм до полуфабриката восьмигранного сечения со стороной 1 мм для дальнейшего волочения в три этапа с применением промежуточных отжигов до диаметра 0,25 мм.
Я PRÖTOL l-q ll-в IEä
Справка | База данных | Выход
Главная | Листовая прокатка Сортовая прока-гаа ] Волочение |
Сохранить | Экспорт в AutoCAD
Рис. 3. Пример проектирования переходов прокатки в программе
"РЯОУОЬ"
Предложенные режимы учитывают высокие прочностные свойства сплавов, их упрочнение в процессе обработки, а также энергосиловые ограничения, обусловленные характеристиками применяемого оборудования. Так как новые сплавы обладают достаточным запасом пластичности, из технологической схемы волочения были исключены промежуточные отжиги между этапами сортовой прокатки без риска образования брака.
Разработанные маршруты в сравнении с применяемыми в заводских условиях позволяют обеспечить равномерное распределение вытяжек по проходам, тем самым создавая благоприятные условия для обработки металла и снижения вероятности возникновения брака готовой продукции.
Проведен также анализ существующих и спроектированы рациональные маршруты волочения проволоки из новых сплавов палладия и серебра (табл. 2). Характер распределения коэффициентов вытяжки по переходам для применяемых режимов неравномерный, достигаются значения, близкие к предельно допустимым. Кроме того, оно максимально в первом проходе, что приводит к увеличению напряжения волочения и возможности обрывов проволоки.
Таблица 1
Заводской и разработанные режимы сортовой прокатки
полуфабрикатов из сплавов драгоценных металлов_
№ калибра Заводской режим Разработанные режимы
Сплав 1 Сплав 2 Сплав 1 Сплав 2
Рп, кН Мп, Н* мм Рп, кН Мп, Н*м м X Рп, кН Мп, Н*м м X Рп, кН Мп, Н* мм
1 1,37 65,9 0,54 30,7 0,53 1,95 55,0 1,07 1,35 21,1 0,27
2 1,01 70,3 0,08 33,9 0,01 1,18 54,2 0,52 1,32 20,6 0,20
3 1,07 69,3 0,32 33,0 0,19 1,22 48,7 0,24 1,19 20,7 0,09
4 1,15 62,7 0,23 29,0 0,13 1,33 42,3 0,35 1,24 17,5 0,14
5 1,19 58,3 0,26 26,2 0,20 1,33 37,1 0,21 1,31 15,1 0,09
6 1,20 52,7 0,17 23,5 0,11 1,39 20,4 0,15 1,34 13,1 0,10
7 1,18 49,2 0,18 22,5 0,15 1,55 21,9 0,13 1,38 14,3 0,08
8 1,10 46,6 0,09 22,0 0,05 1,20 23,1 0,11 1,55 15,0 0,11
9 1,20 42,8 0,14 21,0 0,14 1,24 22,3 0,07 1,49 14,2 0,07
10 1,19 39,1 0,09 20,3 0,08 1,21 21,8 0,10 1,46 13,6 0,08
11 1,12 37,6 0,10 20,5 0,11 1,41 20,5 0,08 1,17 13,2 0,03
12 1,20 34,2 0,07 19,6 0,08 1,13 17,5 0,06 1,13 14,2 0,05
13 1,14 30,0 0,06 15,7 0,09 1,37 20,0 0,07 1,26 14,9 0,04
14 1,11 26,3 0,03 11,8 0,02 1,18 22,6 0,08 1,28 14,3 0,06
15 1,16 25,9 0,04 11,6 0,06 1,10 23,3 0,01 1,11 14,0 0,01
16 1,21 24,9 0,03 11,4 0,04 1,23 23,7 0,08 1,23 13,4 0,05
17 1,19 24,3 0,04 11,6 0,06 1,17 24,0 0,03 1,17 13,0 0,02
18 1,16 23,5 0,03 11,8 0,03 - - - - - -
19 1,12 23,3 0,03 12,1 0,05 - - - - - -
20 1,18 22,3 0,03 12,2 0,03 - - - - - -
21 1,24 29,7 0,06 15,1 0,08 - - - - - -
22 1,26 17,8 0,02 8,0 0,03 - - - - - -
23 1,16 27,2 0,04 12,4 0,05 - - - - - -
24 1,13 18,1 0,01 8,5 0,01 - - - - - -
25 1,18 27,0 0,04 13,2 0,05 - - - - - -
26 1,15 17,8 0,01 9,2 0,01 - - - - - -
27 1,21 26,4 0,04 14,3 0,05 - - - - - -
28 1,19 17,4 0,01 10,0 0,02 - - - - - -
Перераспределение вытяжек по проходам при волочении позволило добиться более равномерного изменения деформации, при этом значения усилий волочения (Рв) не превышают допустимых величин. Кроме того, повышаются значения коэффициента запаса п, свидетельствующие о снижении риска образования брака в виде обрыва проволоки.
Таблица 2
Заводской и предложенный маршруты волочения проволоки из новых сплавов драгоценных металлов
Номер прохода Заводской Предложенный
Сплав 1 Сплав 2 Сплав 1 Сплав 2
П Рв, Н П Рв, Н П Рв, Н П Рв, Н
1 1,56 1,48 286,2 1,52 129,11 1,47 1,66 260,9 1,72 119,40
2 1,27 2,12 172,3 2,07 78,47 1,45 1,52 228,2 1,46 105,62
3 1,31 1,90 156,8 1,92 70,44 1,44 1,48 175,0 1,53 80,10
4 1,36 1,69 135,8 1,77 64,01 1,41 1,53 124,7 1,63 61,99
5 1,44 1,44 114,2 1,55 59,21 1,39 1,57 89,2 1,67 49,31
6 1,24 2,20 61,2 2,27 35,05 1,35 1,69 62,1 1,77 37,71
7 1,27 2,03 52,7 2,10 32,16 1,35 1,69 46,5 1,75 30,37
8 1,31 1,84 44,7 1,90 28,94 1,34 1,72 34,3 1,77 23,67
9 1,36 1,65 36,9 1,70 25,23 1,31 1,84 24,6 1,87 17,74
10 1,46 1,37 30,6 1,50 21,97 1,25 2,13 17,0 2,20 12,90
Таким образом, с помощью разработанных программных средств были проанализированы и усовершенствованы маршруты волочения и сортовой прокатки для получения длинномерных деформируемых полуфабрикатов из запатентованных сплавов на основе серебра и палладия, обладающих повышенным уровнем механических и эксплуатационных свойств. Спроектированные режимы позволяют снизить трудоемкость производства, повысить качество готовой продукции, увеличить выход годного и снизить процент брака при изготовлении ювелирных цепей.
Список литературы
1. Сплав на основе палладия 850-й пробы: пат. РФ 2574936. №2014130807; опубл. 10.02.2016. Бюл. №4.
2. Сплав белого цвета на основе серебра 925-й пробы, модифицированный кремнием: пат. РФ № 2513502. Опубл. 20.04.2014. Бюл. № 11.
3. Разработка подсистемы САПР технологических процессов производства ювелирных изделий /С.Б. Сидельников, Н.Н. Довженко, Ю.Д. Гайлис, О.С. Лебедева // Известия МГТУ «МАМИ». Сер. 2 «Технология машиностроения и материалы». 2013. №2(16), Т.2. С. 216 - 220.
32
Сидельников Сергей Борисович, д-р техн. наук, проф., зав.кафедрой, sbs2 70359@yandex. ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет,
Дитковская Юлия Дмитриевна, студентка, sbs2 70359@yandex. ru,Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет,
Лопатин Владимир Александрович, студент, sbs2 70359@yandex. ги,Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет
IMPROVEMENT OF TECHNOLOGICAL MODES OF MANUFACTURING WIRE
OF JEWELERY PURPOSE FROM NEW ALLOYS OF PRECIOUS METALS
S.B. Sidelnikov, Yu.D. Ditkovskaya, V.A. Lopatin
This article represents the results of computer-aided design of technological processes modes for production of wire from new alloys based on palladium and silver. Modes of rolling and wire drawing calculated and compared with the factory processing modes. It has been calculated that the proposed regimes for processing new alloys allow improving the technological processes and thereby achieve higher technical and economic indicators of production.
Key words: alloys of palladium and silver, jewelry chains, technological modes, wire, long rolling, drawing, automation design of technological processes, deformation force, rolling moment.
Sidelnikov Sergey Borisovich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, sbs2 70359@yandex. ru,Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University,
Ditkovskaya Yuliya Dmitrievna, student, sbs2 70359@yandex. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University,
Lopatin Vladimir Aleksandrovich, student, sbs2 70359@yandex. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University
