Технология волочения проволоки

Одним из способов качественной обработки металлических заготовок является волочение проволоки. Это особая технология на станках, при которой цветные металлы протягивают сквозь круглое или фасонное отверстие (фильеру) специального инструмента – волоки. Результатом процесса является уменьшение заготовки и увеличение ее длины. Это актуально для производства проволоки разного профиля и другой проволочной продукции, применяемой во всех областях человеческой деятельности.

Особенности процедуры

Процесс волочения несложный. В качестве исходного сырья используют катаную, литую или прессованную заготовки. Работы выполняют на специальном оборудовании – волочильных станках. Форма, диаметр и сечение готового длинномерного изделия зависят от параметров фильеры. По сравнению с прокаткой металла, технологическая операция имеет много преимуществ:

• Высокая производительность за счет автоматизации процессов станков.
• Волочение проволоки направлено на получение геометрически правильной продукции, с ровной и чистой поверхностью. Это позволяет снизить объем последующей обработки.
• Изделия обладают улучшенными механическими характеристиками.
• Возможность производить разные виды металлического шнура, в том числе порошковой проволоки, а также калиброванные прутки, тонкостенные трубы диаметром до 5 мм.
• Диаметр изделий варьируется от 1 до 10 микрон.
• Низкие затраты на волочильные станки.

Схема процесса волочения

Этапы волочения

Технология производства проволоки разделена на пять этапов.

Этап №1

Процедура травления с целью удаления поверхностного слоя материала – окалины, которая мешает волочению:

Травление металла в непрерывном травильном агрегате

• Подготовка поверхности: обезжиривание, шлифование, полировка, вырезание бракованных участков.
• В окалине присутствуют сложные соединения других элементов, поэтому исходное сырье подвергают химической или механической обработке.
• Выбор метода травления зависит от природы металла. Удаление окалины производят фосфорной, соляной, азотной, плавиковой или серной кислотой, нагретой до 50 0C.
• Обрабатываемую поверхность очищают от продуктов травления. Это промывка заготовок с помощью специального растворителя или воды.
• После процедуры металл должен приобрести матовый оттенок.
• Сушка проволоки в течение часа при температуре 75–100 0C. Для этого используют специальные станки с сушильными камерами.

Этап №2

К термической относят процессы

Термическая обработка проводится для того, чтобы заготовку сделать полумягкой, с мелкозернистой структурой, свободной от внутренних напряжений. Металл нагревают до определенной температуры, некоторое время выдерживают в таких условиях, охлаждают.

Отжиг изменяет свойства материала и облегчает процесс волочения проволоки. Скорость нагрева зависит от теплопроводности металла. Быстрота охлаждения определяется твердостью, которую нужно достичь после отжига. Стальные проволоки охлаждаются медленнее, чем углеродистые соединения.

Этап №3

При помощи специального молота или ковочных валок концы заготовки сплющивают и выравнивают. Процедура позволяет закреплять металл на барабане станка и пропускать сквозь фильеру.

Фильера для волочения проволоки

Этап №4

Волочение проволоки: протравленное обработанное сырье протягивают на станке с максимальной скоростью через плавно сужающийся канал. По числу одновременно протягиваемых прутов процесс бывает:

• Однониточный.
• Многониточный.

По типу конечного продукта:

• Длинномерные изделия в виде мотков или катушек.
• Калиброванные прутки.

По количеству переходов волочение проволоки имеет две разновидности:

• Однократное – при котором протягивание осуществляется через одну волоку. Процесс подходит для толстой, плохо деформируемой проволоки.
• Многократное, когда материал подвергается сжатию последовательно на нескольких волоках.

Станок для волочения формирует профиль и размеры готовой продукции.

Этап №5

Завершающий этап предполагает выполнение отжига. Это делается с целью устранить вредное напряжение после волочения. Изделие становится мягким, устойчивым к разрывам, податливым к загибам, удлинению и скручиванию. После термической обработки проводят дополнительные отделочные операции, среди которых:

• Цинкование проволоки.
• Консервационная смазка.
• Разрезание на части.
• Маркировка.

Вид готовой проволоки после всех процессов обработки

Оборудование для выполнения волочения проволоки

Волочение проволоки происходит на станке, оборудованном специальным инструментом – волоком с отверстием, которое называется «глазком». Отверстие имеет постепенно уменьшающееся сечение, через которое протягивают заготовку.

Конструкция оборудования зависит от особенностей тянущего механизма:

• Станок для волочения, в котором металл наматывают на барабан и снимают в виде мотка или катушки. Барабанные машины бывают однократными и многократными.
• Агрегат, обеспечивающий прямолинейное движение заготовки. Устройства этой группы разделяются на цепные, реечные и винтовые.

Основной рабочий инструмент станка для производства проволоки – волока. Он состоит из двух элементов: непосредственно волоки и обоймы. Такая конструкция обусловлена условиями эксплуатации и материалом, из которого сделана фильера. Ее изготавливают из качественных твердых сплавов, которые устойчивы к истиранию, расколу и механическому воздействию. Инструмент станка условно разделен на четыре рабочие зоны:

• входная;
• смазочная;
• деформирующая;
• калибрующая.

Волоки для волочения проволоки

Волоки бывают монолитными и составными из нескольких сопряженных частей. Сборная конструкция экономичнее монолитного механизма по расходу электроэнергии.

Во время волочения проволоку укладывают в стальную обойму, которая служит изделию защитой от излишнего сжимания.

На многих больших предприятиях калибровочные цеха оснащены разноплановыми станками под всевозможные виды продукции.

Удаление окалины

Волочение проволоки будет успешным при условии качественной обработки поверхности заготовки. Удалить окалину с поверхности можно тремя способами.

Электрохимический

Или электролитический метод позволяет увеличить скорость снятия ржавчины и окалины с поверхности металла под воздействием электрического тока и раствора кислоты. Процессы электрохимической обработки включают в себя два варианта.

Очистка деталей от ржавчины электрохимическим способом

Анодный – основан на растворении металла в контакте с положительным плюсом источника тока. Выделяющийся кислород способствует механическому отрыванию оксидов. Применяется для легированной и углеродистой стали с целью удаления тонких пленок.

Катодный – оксиды железа восстанавливаются под воздействием атомов активно образующегося водорода. Это опасный способ по сравнению с предыдущим, так как отрыв окалины плохо контролируется, и изделие обретает травильную хрупкость.

Химический способ

Незаменим, когда в качестве сырья используется кислостойкая сталь. Остатки флюсов и окислов удаляют с помощью раствора хлористых солей, щелочи или кислоты. Любое химическое вещество требует специальных знаний и осторожного обращения.

Традиционное кислотное травление предполагает последовательную обработку металла в двух ваннах – сернокислотной и азотнокислотной при определенной температуре.

Есть много вариантов этого способа. Выбор раствора и условия обработки зависят от состава и структуры окисной пленки.

Механический

Подразумевает шлифовку, галтовку, полировку и крацевание. В основе метода лежат такие процессы:

• деформация изгибом;
• скручивание, растяжение;
• прямое воздействие на поверхность изделия специальных реагентов или абразивных материалов;
• использование инструментов: щетки, иглорезы, микрорезцовые приборы.

Оборудование для механического удаления окалины на проволоке

Комбинированный

Способ основан на применении химического и электрохимического методов.

Механические и комбинированные методы очистки

Особенности при волочении медной проволоки

Изделия, полученные путем волочения на станках, находят широкое применение в электронной и электрической областях. Как правило, используют проволоку толщиной от 20 мм до 10 мкм.

Изготавливать проволоку из меди следует на основе литых заготовок соответствующего профиля. Их подвергают плавлению, затем в горячем виде прокатывают. Поскольку процедура способствует появлению тонкой оксидной пленки, перед волочением проволоку обрабатывают водным раствором серной кислоты при температуре 45–50 0C.

Основной технологический процесс такой же, как и в производстве продукции из других металлов:

• Медную заготовку охлаждают воздухом, водой или специальным раствором.
• Поверхность смазывают мыльно-масляной эмульсией.
• Волочение проволоки проводят на 22-х и 18-кратных станках с применением прочной алмазной волоки.
• В процессе вытягивания заготовки используют волоки, отверстия которых четко соответствуют диаметру изделий.
• Рабочий инструмент может иметь одну или несколько матриц.
• Изделия диаметром до 0,05 мм оставляют без промежуточного отжига. К ним применяется технология погружного формования.
• Для максимально тонкого материала важно правильно подобрать смазочный состав. Это могут быть комплексные химические растворы, эмульсии или синтетические вещества.
• При необходимости медь подвергают термической обработке безокислительного типа в специальных электропечах, лишенных доступа воздуха.
• Кроме стандартного оборудования, для медных заготовок могут использоваться станки с роликами вместо отверстий для прохождения катанки.
• Благодаря такой технологии, готовые изделия имеют гладкую блестящую поверхность и соответствующий диаметр.

Многие промышленные предприятия эксплуатируют станки с совмещением операций волочения и отжига. Данный метод позволяет не только изготавливать проволоку из меди, но и производить медные трубы.

Видео по теме: Волочение проволоки – как это происходит