Чертеж представляет собой металлообрабатывающий процесс , который использует растягивающие усилия для растягивания металла , стекла или пластмассы. По мере того как металл вытягивается (вытягивается), он становится тоньше, приобретая желаемую форму и толщину. Волочение подразделяется на два типа: волочение листового металла и волочение проволоки , стержневое и трубное волочение. Конкретное определение чертежа листового металла заключается в том, что он включает пластическую деформацию по изогнутой оси. При волочении проволоки, прутков и труб исходный материал протягивается через матрицу для уменьшения ее диаметра и увеличения длины. Рисование обычно выполняется при комнатной температуре, поэтому его классифицируют как холодную обработку.процесс, однако его можно проводить при повышенных температурах для горячей обработки крупногабаритной проволоки, стержней или полых секций с целью уменьшения усилий. [1] [2]
Волочение отличается от прокатки тем, что давление волочения не передается через токарное действие стана, а зависит от силы, прилагаемой локально вблизи области сжатия . Это означает, что величина возможной силы волочения ограничивается пределом прочности материала на разрыв, что особенно очевидно при волочении тонкой проволоки. [3]
Отправной точкой холодного волочения является горячекатаный прокат подходящего размера.
Процессы
Металл
Листовой металл
Успех формования зависит от двух факторов: потока и растяжения материала. Поскольку штамп формирует форму из плоского листа металла, материалу необходимо придать форму штампа. Поток материала регулируется посредством давления, прикладываемого к заготовке, и смазки, применяемой к матрице или заготовке. Если форма будет двигаться слишком легко, на детали появятся складки. Чтобы исправить это, к заготовке прикладывают большее давление или меньше смазки, чтобы ограничить поток материала и заставить материал растягиваться или становиться тонким. Если приложить слишком большое давление, деталь станет слишком тонкой и сломается. Для рисования металла необходимо найти правильный баланс между складками и поломкой, чтобы получить удачную деталь.
Глубокий рисунок и неглубокий рисунок
Вытяжка листового металла становится глубокой вытяжкой, когда заготовка вытягивается длиннее своего диаметра. Обычно заготовка обрабатывается с использованием других процессов формования, таких как прошивка , утюжка , сужение , прокатка и отбортовка . При неглубоком чертеже глубина чертежа меньше наименьшего размера отверстия.
Пруток, трубка и проволока
Волочение стержня, трубы и проволоки работает по одному и тому же принципу: исходный материал протягивается через матрицу для уменьшения диаметра и увеличения длины. Обычно матрицу устанавливают на волочильном станке . Конец заготовки уменьшен или заострен, чтобы продеть конец через матрицу. Затем конец зажимается, а остальная часть заготовки протягивается через матрицу. [1] Стали, медные сплавы и алюминиевые сплавы являются обычными материалами, которые тянутся. [4]
Волочение также можно использовать для холодной формовки профильного поперечного сечения. Холоднотянутые поперечные сечения более точны и имеют лучшую поверхность, чем горячие экструдированные детали. Из-за деформационного упрочнения вместо дорогих сплавов можно использовать недорогие материалы для требований прочности . [5]
Рисование стержня
Вытянутые стержни или стержни нельзя свернуть в бухту, поэтому используются вытяжные столы с прямым вытягиванием. Цепные приводы используются для вытягивания деталей длиной до 30 м (98 футов). Гидравлические цилиндры используются для заготовок меньшей длины. [1]
Уменьшение площади обычно ограничивается от 20 до 50%, поскольку большее уменьшение может превысить предел прочности материала на разрыв, в зависимости от его пластичности . Для достижения определенного размера или формы может потребоваться несколько проходов через штампы все меньшего размера или промежуточные отжиги . [6]
Чертеж трубы
Чертеж трубы очень похож на чертеж стержня, за исключением того, что начальная заготовка - это труба. Он используется для уменьшения диаметра, улучшения качества поверхности и повышения точности размеров. Оправка может быть или не может быть использована в зависимости от конкретного используемого процесса. Плавающая заглушка также может быть вставлена во внутренний диаметр трубы для контроля толщины стенки.
Волочение проволоки
Этот метод давно используется для производства гибкой металлической проволоки путем протягивания материала через серию штампов уменьшающегося размера. Эти матрицы изготавливаются из ряда материалов, наиболее распространенными из которых являются карбид вольфрама и алмаз .
Процесс холодного волочения стальных прутков и проволоки
- Смазка трубки: поверхность стержня или трубки покрыта смазкой для волочения, такой как фосфат или масло, для облегчения волочения в холодном состоянии.
- Направление выталкивания: несколько дюймов выводных концов стержня или трубки уменьшаются в размере за счет вытягивания или выдавливания, чтобы он мог свободно проходить через фильеру. Примечание. Это сделано потому, что отверстие матрицы всегда меньше, чем исходный размер сечения стержня или катушки.
- Холодная вытяжка, технологическая вытяжка: в этом процессе вытягиваемый материал имеет комнатную температуру (т. Е. Холодную вытяжку). Заостренный / уменьшенный конец стержня или катушки, который меньше отверстия матрицы, пропускается через матрицу, где он входит в захватное устройство волочильной машины. Машина для волочения протягивает или протягивает оставшуюся невосстановленную часть стержня или катушки через матрицу. Матрица уменьшает поперечное сечение исходного стержня или рулона, формирует профиль продукта и увеличивает длину исходного продукта.
- Готовый продукт: Тянутый продукт, который называется холоднотянутым или холодным окончанием, демонстрирует блестящую и / или полированную поверхность, улучшенные механические свойства, улучшенные характеристики обработки и точные и однородные допуски на размеры.
- Многопроходное рисование: холодное волочение сложных форм / профилей может потребовать, чтобы каждый стержень / рулон был вытянут несколько раз, чтобы получить желаемую форму и допуски. Этот процесс называется многопроходным волочением и включает вытягивание через все меньшие и меньшие отверстия матрицы. Материал обычно отжигается между каждым проходом волочения, чтобы удалить холодную обработку и повысить пластичность.
- Отжиг: это термическая обработка, обычно используемая для смягчения вытягиваемого материала, изменения микроструктуры, механических свойств и характеристик обработки стали и / или для снятия внутренних напряжений в изделии. В зависимости от желаемых характеристик готового продукта отжиг может использоваться до, во время (между проходами) или после операции холодного волочения, в зависимости от требований к материалу.
Стекло
Подобные процессы волочения применяются при выдувании стекла, а также при производстве стеклянных и пластиковых оптических волокон .
Пластмассы
Волочение пластика, иногда называемое холодным волочением , - это тот же процесс, который используется для металлических стержней, но применяется к пластмассам. [7]
Пластмассовый рисунок в основном используется при производстве пластиковых волокон . Этот процесс был открыт Джулианом У. Хиллом (1904–1996) в 1930 году, когда он пытался сделать волокна из раннего полиэстера . [8] Это выполняется после того, как материал был «спряден» в волокна; путем экструзии расплава полимера через поры фильеры . Во время этого процесса отдельные полимерные цепи имеют тенденцию к некоторому выравниванию из-за вязкого течения . Эти нити все еще имеют аморфную структуру, поэтому их вытягивают для дальнейшего выравнивания волокон, тем самым увеличивая кристалличность , прочность на разрыв и жесткость . Это делается на крутильной машине. [8] [9]
В случае нейлона волокно растягивается в четыре раза больше длины скрученного волокна. Кристаллы, образующиеся во время вытяжки, удерживаются вместе водородными связями между атомами водорода амида одной цепи и атомами кислорода карбонила другой цепи. [9]
Лист полиэтилентерефталата (ПЭТ) вытягивают в двух измерениях, чтобы получить БоПЭТ (биаксиально ориентированный полиэтилентерефталат) с улучшенными механическими свойствами.
Смотрите также
- Экструзия
Рекомендации
- ^ a b c Дегармо, стр. 432.
- ^ Kalpakjian, стр. 415-419.
- ^ Проект Ганоксин. «Прокатка и волочение» . Архивировано 8 августа 2014 года.
- ^ ДеГармо, стр. 434.
- ^ ДеГармо, стр. 433-434.
- ^ ДеГармо, стр. 433.
- ^ ДеГармо, стр. 461.
- ^ а б Спиннинг Элементов - Холодное волочение , химической Heritage Foundation, архивируются с оригинала на 2001-05-04 , извлекаться 2008-11-13
- ^ а б Menzer, Валерии, нейлон 66 , архивируются с оригинала на 2005-06-13 , извлекаться 2008-11-13.
Библиография
- Дегармо, Э. Пол; Black, J T .; Козер, Рональд А. (2003), Материалы и процессы в производстве (9-е изд.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.
- Калпакджян, Серопе; Шмид, Стивен Р. (2006), Производство и технология (5-е изд.), Верхняя Сэдл-Ривер, Нью-Джерси: Pearson Prentice Hall, ISBN 0-13-148965-8