CC BY
12
FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY
4, 2019-
https://doi.org/10.21122/1683-6065-2019-4-48-52 Поступила 04.10.2019
УДК 669. Received 04.10.2019
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРА ШЕРОХОВАТОСТИ ПОСАДОЧНОГО ОТВЕРСТИЯ ОПРАВЫ НА КАЧЕСТВО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОЛОЧИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА И ПРОЦЕСС ВОЛОЧЕНИЯ ПРОВОЛОКИ
И. Н. РАДЬКОВА, Т. В. ГАПЕЕНКО, И. П. ЛАЗЕБНИКОВА, ОАО «БМЗ - управляющая компания холдинга «БМК», г. Жлобин, Гомельская обл., Беларусь, ул. Промышленная, 37. E-mail: nbt. [email protected]. by
Актуальность. Несимметричность канала волоки при обработке и разрушение волок в процессе волочения. Цель. Определить влияние параметра шероховатости посадочного отверстия оправ на качество изготовления волок.
Результаты исследования. Определено влияние параметра шероховатости посадочного отверстия оправ на качество изготовления волок.
Ключевые слова. Шероховатость, оправа, волока, канал, посадочное отверстие, поверхность, волочение проволоки, запрессовка, несимметричность. Для цитирования. Радькова, И.Н. Влияние параметра шероховатости посадочного отверстия оправы на качество изготовления волочильного инструмента и процесс волочения проволоки / И. Н. Радькова, Т. В. Гапеенко, И. П. Лазебникова //Литье и металлургия. 2019. №4. С. 48-52. https: doi.org/10.21122/1683-6065-2019-4-48-52.
INFLUENCE OF ROUGHNESS OF A LANDING APERTURE OF A FRAME ON QUALITY OF PRODUCTION OF THE DRAWING TOOL AND PROCESS OF WIRE DRAWING
I. N. RADZKOVA, T. V. HAPEYENKA. I. P. LAZEBNIKOVA, OJSC «BSW - Management Company of the Holding «BMC», Zhlobin, Gomel region, Belarus, 37, Promyshlennaya str. E-mail: [email protected]
Relevance. Asymmetry of the drawing channel during processing and destruction of the drawing in the process of drawing. Purpose. To determine the effect of the parameter of roughness of the landing hole of frames on the quality of manufacturing of lugs
The results of the study. The influence of the roughness parameter of the bore rims on manufacturing quality dies was defined.
Keywords. Roughness, mandrel, draw die, channel, landing hole, surface, wire drawing, pressing, asymmetry For citation. Radzkova I. N., Hapeyenka T. V., Lazebnikova I. P. Influence of roughness of a landing aperture of a frame on quality ofproduction of the drawing tool and process ofwire drawing. Foundry production and metallurgy, 2019, no.4, pp. 48-52. https: doi.org /10.21122/1683-6065-2019-4-48-52.
Волочение является одним из наиболее распространенных видов обработки металлов давлением и используется для уменьшения поперечного сечения металла с помощью волочильного инструмента -волоки. Качество волок во многом определяет экономические показатели процесса волочения и свойства получаемой проволоки. В процессе волочения проволоки волока испытывает значительные нагрузки, так как в ее канале под действием силы волочения происходит пластическая деформация проволоки. Поэтому один из основных показателей волочильного инструмента - это стойкость волоки [1].
Волока представляет собой твердосплавную волоку-заготовку, запрессованную в стальную оправу с натягом (рис. 1).
Основное назначение оправы - уравновешивание нагрузок, возникающих под действием усилия волочения, для удобства установки и закрепления волоки в период механической обработки ее канала
/¡от*ггг: гл^ггглл^гггггг /лО
-а, 2019 /
входная распушка смазочный конус
рабочий конус
цилиндрическая часть (калибрующий поясок) выходная распушка
оправа стальная
волока-заготовка твердосплавная
Рис. 1. Схема конструкции волоки
и в процессе волочения, охлаждение твердосплавной рабочей вставки в процессе волочения за счет использования смазывающе-охлаждающей жидкости. Эффективное и правильное использование стальной оправы предотвращает разрушение волок в процессе волочения [2, 3].
При изготовлении волочильного инструмента на ОАО «БМЗ - управляющая компания холдинга «БМК» был выявлен дефект канала волоки - несимметричность (рис. 2).
Робочич конус
Цилиндрическая часть
Выходная распушка
Рис. 2. Схема несимметричности канала волоки
При установлении причин образования дефекта «несимметричность канала» контролю подвергали все параметры технологических циклов изготовления волоки: изготовление волоки-заготовки, изготовление оправы, запрессовку волок-заготовок в оправы, доводку канала волоки (шлифование и полирование канала).
Контроль параметров технологического процесса изготовления волочильного инструмента несоответствий не выявил. Однако при измерении шероховатости посадочного отверстия оправ была обнаружена разница в параметре шероховатости между оправами разных партий.
Одним из факторов, влияющим на эффективность использования стальных оправ, является шероховатость внутренней поверхности оправы, имеющей непосредственный контакт с твердосплавной вставкой. Основной причиной образования повышенной шероховатости посадочного отверстия оправы является неудовлетворительное состояние режущего инструмента и подбор режимов резания. Зачастую данному параметру не уделяется должного внимания и степень его влияния на обеспечение стабильного процесса волочения в настоящий момент не достаточно изучена.
КП/Г^ГГШГГ Pfiwrrnw ГТГГГ7 ГЛГГГГТГХХГПГ^гг
Vi!/ 4,2019-
Для проведения исследования влияния параметра шероховатости посадочного отверстия оправы на образование дефекта «несимметричность канала» были отобраны оправы с различной степенью шероховатости.
Для визуального исследования поверхности посадочного отверстия с помощью стереоскопического микроскопа отобранные оправы были сошлифованы на плоско-шлифовальном станке наполовину. На рис. 3, 4 показан вид поверхности посадочного отверстия оправы образцов № 1 и 2. Поверхность образца № 1 имеет неровности в виде грубых поперечных «борозд» (рис. 3), поверхность образца № 2 -неровности в виде поперечных рисок (рис. 4).
Шероховатость образца № 1 составляет Ra = 2,02 мкм, шероховатость образца № 2 - Ra = 0,98 мкм (профилограммы поверхности приведены на рис. 5, 6 соответственно).
Измерение шероховатости поверхности посадочного отверстия проводили с помощью профилометра HÜMMEL TESTER W55 по ГОСТ 2789-73.
Рис. 3. Вид поверхности посадочного Рис. 4. Вид поверхности посадочного
отверстия оправы, образец № 1 отверстия оправы, образец № 2
С целью определения влияния шероховатости на образование дефекта «несимметричность канала» в оправы с разной степенью шероховатости (от 0,96 до 2,12 мкм) были запрессованы, а затем вы-прессованы твердосплавные волоки-заготовки. При визуальном исследовании с помощью стереоскопического микроскопа было установлено, что в оправах с шероховатостью от Ка = 2,01 до Ка = 2.12 мкм возле поверхности посадочной площадки отверстия образуется одностороннее стягивание металла в виде выступа (рис. 7), а также на поверхности посадочного отверстия возникают грубые продольные риски, поперечные волны и пустоты (рис. 8), которые имеют одностороннее место локализации.
Рис. 5. Профилограмма поверхности образца № 1
Л ГГТГгГ; УКтГГЛРПК /С1
-а, 2019 / и I
Рис. 6. Профилограмма поверхности образца № 2
Рис. 7. Вид посадочной площадки оправы Рис. 8. Вид поверхности посадочного отверстия оправы
Образовавшийся односторонний выступ металла оправы приводит к перекосу волоки-заготовки при запрессовке. При дальнейшей обработке канала волоки, шлифовке и полировке перекос приводит к образованию дефекта «несимметричность канала»: нарушается соосность волоки-заготовки и оправы, которая становится причиной возникновения несимметричной обработки канала волоки, т.е. нарушается геометрия рабочего конуса, цилиндрической части, выходной распушки и переходов между данными зонами канала волоки (см. рис. 2).
При исследовании волок, готовых к волочению, но задержанных по причине наличия дефекта «несимметричный канал», также отмечено наличие одностороннего выступа металла возле посадочной площадки оправы.
Несимметричный канал волоки в процессе волочения проволоки влияет на центрирование проволоки в конусе волоки, что в свою очередь приводит к образованию на поверхности проволоки трещин (рис. 9), обрывности проволоки (рис. 10), росту температуры внутри волоки и на поверхности проволоки, ухудшению механических свойств проволоки, склонности проволоки к расслою.
Рис. 9. Поверхностный дефект проволоки - Рис. 10. Вид обрыва проволоки
поперечные трещины
И FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY
I 4, 2019-
Следует также отметить, что шероховатость посадочного отверстия влияет на качество запрессовки волоки-заготовки в оправу, т. е. на контакт между наружной поверхностью волоки-заготовки и поверхностью посадочного отверстия оправы. При недостаточной чистоте обработки при запрессовке волоки-заготовки на поверхности посадочного отверстия оправы образуются грубые продольные риски, волны и пустоты, которые имеют одностороннее место локализации и различную степень глубины и частоты (см. рис. 7). Так как место образования рисок, волн и пустот односторонне, то можно сделать вывод, что поверхность оправы и поверхность волоки-заготовки в зоне отсутствия следов трения имеет слабый контакт. Таким образом, при возникающих односторонних рисках, волнах и пустотах на поверхности посадочного отверстия оправы нарушается натяг, что приводит к выходу волоки-заготовки из оправы в процессе волочения проволоки.
Повышенная шероховатость посадочного отверстия имеет еще и несколько отрицательных факторов, влияющих на процесс волочения проволоки. Недостаточно плотный контакт между волокой-заготовкой и внутренней поверхностью оправы приводит к недостаточному охлаждению волоки в процессе волочения, что в свою очередь приводит к преждевременному износу канала волоки, образованию трещин и разрушений, которые оказывают значительное влияние на образование поверхностных дефектов проволоки (см. рис. 9) или обрывов при волочении (рис. 10).
В дополнение к механизмам механического изнашивания высокие температуры, возникающие при деформации, приводят к появлению термических напряжений, что значительно усложняет картину износа [3].
Таким образом, значение шероховатости посадочного отверстия оправы влияет на качество изготовления волочильного инструмента. Использование оправ со значением шероховатости посадочного отверстия выше 2,01 мкм приводит к возникновению дефекта «несимметричный канал» в процессе изготовления волочильного инструмента, так как при запрессовке волоки-заготовки в оправу происходит стягивание металла оправы с образованием выступа в зоне посадочной площадки, а также к нарушению натяга, так как при запрессовке на поверхности посадочного отверстия образуются локализованные зоны с наличием рисок, пустот и волн, которые вызывают неравномерное распределение сил в волоке, возникающих под действием усилия волочения.
Дефект волоки «несимметричный канал» приводит к образованию на поверхности проволоки трещин, обрывности проволоки, росту температуры внутри волоки и на поверхности проволоки, ухудшению механических свойств проволоки, склонности проволоки к расслою, нарушение натяга - к выходу волоки-заготовки из оправы в процессе волочения.
Обеспечение оптимальной шероховатости поверхности посадочного отверстия стальных оправ при изготовлении волок для волочения является важным условием обеспечения стабильности процесса волочения и требуемых механических свойств готовой проволоки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Юхвец И. А. Волочильное производство. М.: Металлургия. Ч. I. 1965.
2. Хаяк Г. С. Инструмент для волочения проволоки. М.: Металлургия, 1974.
3. Битков В. В. Технология и машины для производства проволоки. Екатеринбург, 2004.
REFERENCES
1. Juhvec 1 A. Volochil'noeproizvodstvo [Drawing industry]. Moscow, Metallurgija Publ., Vol.1, 1965.
2. Hajak G. S. Instrument dlja volochenijaprovoloki [Wire drawing tool]. Moscow, Metallurgija Publ., 1974.
3. Bitkov V. V. Tehnologija i mashiny dljaproizvodstvaprovoloki [Technology and machines for wire production]. Ekaterinburg, 2004.
