Приемное устройство стана грубого волочения проволоки. Волочильные станы: типы, виды, технические характеристики, особенности эксплуатации и применение в промышленности. Особенности при волочении медной проволоки
Волочильные станы, предназначены для производства проволоки меньшего диаметра из катанки (грубое волочение) или из проволоки большего диаметра.
Примерные диапазоны волочения:
- Грубое волочение: входной диаметр в таких машинах 8мм для меди и 12-9.5 для алюминия, выходной от 4мм до 1.2мм.
- Среднее волочение: входной диаметр 2.5мм - 3.5мм, выходной от 1.5мм - 0.2мм.
- Тонкое волочение: входной диаметр, 2.5мм - 1.5мм, выходной 0.5мм – 0.05мм.
Определитесь с приемным устройством. Проволока может укладываться в корзины или наматываться на бобины. На бобины наматываться она может как с помощью простого одинарного приемника, так и с помощью двойного автоматического (для скоростных), который позволяет не останавливая стан, менять бобины.
Следует помнить, что процесс волочения требует непрерывной смазки с использованием эмульсии. Для этого необходимо соорудить маслостанцию, включающую в себя насосы, резервуар для эмульсии и в зависимости от региона дополнительные устройства охлаждения, как например радиаторы или градирни.
Не следует пренебрегать системой фильтрации эмульсии. Особенно такая система важна в случае дальнейшего волочения проволоки, так как микрочастицы меди, попадающие вместе с эмульсией в фильеру в момент протяжки, впрессовываются в проволоку и являются местом разрыва при следующем этапе волочения.
Кроме того, линия волочения должна быть укомплектована дополнительными станками и оборудованием, такими как острильно- затяжной станок, аппарат холодной и/или горячей сварки. Так же сюда можно отнести и фильеры (волоки), комплект зависит от того, какой нужен диаметр на выходе. Основными показателями качества продукции (проволоки/жилы) являются сопротивление и коэффициент удлинения.
Если Вы планируете продавать продукцию после волочения, то возможно понадобиться лабораторное оборудование для измерения этих показателей и если для измерения сопротивления комплект стоит не дорого, то для измерения удлинения это дорогое оборудование, особенно для больших диаметров.
Если Вы планируете использовать полученную продукцию самостоятельно, то вполне можно обойтись простым тестером для измерения сопротивления, а удлинение можно измерить, соорудив не хитрое приспособление для растягивания проволоки.
Грубое волочение энергоемкий процесс, в купе с отжигом, скоростные линии потребляют около 300 кВт/ч. Работают на таких линиях, как правило, по 2 оператора. Затраты электроэнергии при среднем волочении около 100 кВт, при тонком около 50кВт.
Холодное или горячее волочение металла является разновидностью обработки металла давлением. Такими способами получают продаваемый в торговой сети сортамент проволоки круглого и фасонного сечения, прутки, трубы и другую продукцию из черных, цветных металлов и сплавов. Для этого используют волочильное оборудование, которое по кинематическому принципу позволяет получать продукцию необходимого диаметра способами одно- и многократного волочения. Арматура витого типа, проволока, металлические канаты, сетки и крепеж получаются из продукции, выполненной волочением, где задействованы волочильная машина или станок. Продукция, полученная методом волочения, используется в разных отраслях промышленности, сельского хозяйства и домашними умельцами.
Сущность процесса волочения заключается в протягивании металлической заготовки большего диаметра через отверстие необходимой формы и получении изделия меньшего диаметра. Изготовленная продукция характеризуется качеством наружной поверхности, плотностью и точностью размеров поперечного сечения. Операции выполняют на специальных машинах, которые называются волочильными станами. Они повышают производительность труда: трудоемкость изготовления становится гораздо ниже, чем при выполнении таких изделий другими способами.
Волочильные станы выпускаются производителями с прямолинейным движением заготовки и с наматыванием на барабаны. В последнем случае они могут быть с одним или несколькими ведущими барабанами, что позволяет протягивать одну или одновременно несколько заготовок.
Виды и методы волочения
Волочение выполняют на волочильном стане. Конструктивно устройство состоит из таких основных частей: волока (фильера), оправок разной конструкции, протяжного и вспомогательных устройств для автоматизации и механизации процесса. При этом волочильный стан прямолинейной конструкции различают по принципу действия главного двигателя непрерывного действия (траковые), гидравлические, цепные и канатные.
Процесс классифицируют по таким параметрам:
- по типу (мокрое, сухое);
- нагреву заготовки (холодное, горячее);
- количеству протягиваемых заготовок (1, 2, 4, 8);
- степени чистоты получаемого изделия (черновое, чистовое);
- подвижности волока (неподвижный, подвижный);
- количеству переходов (одно- и многократный);
- способу осуществления тяги (гидравлические, барабанные, цепные).
Разнообразие параметров породило огромное количество выпускаемых установок, различающихся техническими характеристиками, технологией выполнения работ и производительностью.
Волочение используют для изготовления труб диаметром 0,3÷500 мм с толщиной стен 0,05÷6 мм. При этом методы изготовления могут быть следующими:
- осадкой;
- профилировочным способом;
- гидродинамическим трением;
- на специальной оправке (закрепленной короткой, длинной подвижной, плавающей);
- на деформирующемся сердечнике;
- с раздачей заготовки трубной формы.
Метод, а следовательно, и оборудование к нему, выбирают в зависимости от требований, предъявляемых к готовому изделию и марки применяемой заготовки. Трубы изготавливают, применяя волочильный стан цепной и барабанной конструкции. В последнем случае волочение называют бухтовым.
Основные этапы процесса
К конечному продукту, получаемому волочением, предъявляются определенные требования, которые указываются в технологических характеристиках. Заготовка проходит определенные этапы, которые влияют на конечный результат. Они следующие:
- отжиг заготовки для получения мелкозернистой структуры и повышения пластичных свойств;
- удаление с поверхности заготовки окалины;
- промывка заготовки после травления в растворе серной кислоты;
- нанесение специального слоя, состав которого зависит от материала заготовки;
- волочение на стане;
- устранение наклепа;
- доработка полученной продукции (обрезка на необходимую длину, отделка концов).
Как правило, они влияют на плотность, твердость, текучесть, электрическое сопротивление материала (увеличиваются), пластические, антикоррозионные свойства (уменьшаются). Такое проявление, называемое наклепом, устраняют с помощью термообработки – нормализацией, патентированием, отпуском, отжигом. Выбор метода зависит от марки металла или сплава, условий проведения процесса волочения.
Оборудование и станки для волочения
Волочильный станок с приводом постоянного или переменного тока может быть для одно-и многократного волочения. В последнем случае металлическая заготовка проходит через несколько волок, изменяя свой профиль или диаметр в сторону уменьшения последовательно. Однократная волочильная машина используется для заготовок диаметром от 8 до 20 мм. Со специального устройства размоточного типа заготовка после прохождения через волоку наматывается на барабан, диаметр которого не превышает 750 мм. Все операции на таком устройстве автоматизированы: барабан обслуживается подъемником, укладка заготовок – тельфером. Такие волочильные станки применяются для производства проволоки фасонных профилей из обычных и труднодеформируемых марок заготовок при выполнении операции калибровки проволоки.
Станы барабанного типа и цепные различаются способом намотки. У барабанных устройств намотка изготовленной продукции осуществляется на специальную вертушку, у цепных она не подлежит смотке.
На видео можно наглядно увидеть процесс изготовления проволоки:
Волочение проволоки представляет собой относительно несложный технологический процесс, который включает в себя несколько различных процедур.
1
Под волочением понимают процесс, который состоит в том, что заготовку протягивают на специальном оборудовании через сужающееся отверстие. Исходная заготовка может быть медной, стальной, алюминиевой. Инструмент, в котором сделано отверстие, носит название волоки, а само отверстие, от конфигурации коего зависит форма изготавливаемого профиля, называют фильерой.
Методика волочения по сравнению с прокаткой обеспечивает в разы большую чистоту и точность поверхности проволоки, а также различных профилей, прутков, труб. Кроме того, протягиваемый металл характеризуется изменением (в лучшую сторону) механическим параметров, что обусловлено укреплением (снятие наклепа) готовых изделий. Волочение активно применяется при изготовлении фасонных очень точных профилей, разных по диаметру труб, проволоки сечением от 1–2 микрон до 10 (а иногда и больше) миллиметров.
Электрохимическая очистка – это травление электролитического типа. Оно бывает катодным и анодным, причем второй способ признается более эффективным и безопасным. При нем анодом выступает очищаемая заготовка, а катодом является медь, железо или свинец. Катодное травление более опасное, так как при нем фиксируется активное выделение водорода и плохо контролируемый отрыв окалины, что приводит к формированию так называемой "травильной хрупкости".
После удаления окалины с использованием химических реагентов заготовку следует тщательно промыть. Это позволяет избавиться от солей железа, грязи, шламов, остатков травильных элементов и раствора кислоты. Если промывание не будет произведено сразу после химобработки, все указанные компоненты засохнут. Добавим – промывание делается сначала в горячей воде, а затем под давлением около 700 Па в холодной.
5
Волочильный процесс при производстве медной проволоки базируется на использовании литых заготовок. Их сначала сплавляют, после чего в горячем состоянии прокатывают. Такой процесс обуславливает появление на катанке пленки из оксидов. Чтобы удалить ее, заготовку обрабатывают разбавленной кислотой, и только после этого выполняют волочение.
Также получение медной проволоки осуществляется по технологии погружного формования. В этом случае поверхность катанки получается чистой. Подобным образом изготавливают максимально тонкие изделия (около 10 микрометров). Но при формовании погружного типа необходимо правильно подобрать смазочные составы, которые обладают высоким качеством и особыми свойствами. К таковым относят следующие смазки:
- комплексные растворы: неионогенные поверхностно-активные вещества, соли (щелочные) жирных сульфированных масел, присадки щелочного состава;
- эмульсии: антипенные, анионные, стабилизирующие соединения, сложные синтетические эфиры, жирные естественные и минеральные углеводородные масляные составы;
- синтетические вещества: соли (неорганические и органические), полимерные растворы.
Для обработки металла посредством волочения служат станки, на которых и осуществляется сама технология волочения. С помощью данного оборудования металлические заготовки подвергаются обработке, состоящей в том, что их, как бы, протягивают через отверстия. Размеры этих отверстий значительно меньше размеров заготовок, т.е. их сечений. Заготовки обжимаются, в связи с их обжатием изменяется их форма и сечение, что ведет к увеличению их длины. См. рис. 1.
Обработка металлов таким методом для производства деталей с круглым и фасонным сечением имеет ряд положительных характеристик:
- высокую точность профиля;
- чистоту поверхности.
А при производстве методом холодного волочения имеются еще и дополнительные преимущества:
- увеличение предела текучести;
- прочности;
- твердости протягиваемой заготовки.
Многие сферы промышленности и народное хозяйство широко применяют продукцию волочильного производства.
Методы волочения используются:
- при получении проволоки минимального диаметра 5 мкм;
- при изготовлении тонких труб, труб диаметром макс. 400 мм.
Современные станы для обработки металлических деталей методом волочения достаточно совершенны. Они сегодня:
- с повышенной производительностью;
- хорошим качеством поверхности выпускаемого продукта;
- с увеличенной стойкостью волок;
- с улучшенными условиями техники безопасности.
Хорошая контрольно-измерительная техника позволяет четко выполнять процессы волочения, в значительной мере уже автоматизированные.
Волоки с высокой стойкостью обеспечивают достижение значительного увеличения скорости и волочение проволоки сверх тонкого диаметра. Очень жесткие требования предъявляются к точности размеров диаметра проволоки.
Для обработки заготовок посредством протягивания применяются устройства различной конструкции. И волочильные станы существуют двух типов.
Функциональное устройство тянущего приспособления определяет назначение волочильных станов. Есть станы, где материал протягивается по прямой линии. Это:
- цепные,
- станы, оснащенные гусеничной тягой,
- с возвратно-поступательно движущимися каретками,
- реечные,
- гидравлические.
Есть станы с барабаном, предназначенным для наматывания обрабатываемого металла.
Назначение станов с движением материала, который подвергается обработке, по прямой линии:
- для волочения прутков,
- волочения труб,
- прочих изделий, которые не сматываются в бунты.
Назначение станов с наматыванием материала в бунты:
- волочение проволоки со специальным профилем,
- волочение труб с минимальным диаметром.
Они характеризуются числом барабанов, принципом их работы и делятся на:
- однократные;
- многократные, с функцией скольжения;
- многократные, без функции скольжения;
- многократные, с обратным натяжением.
Название однократных волочильных станов говорит само за себя: процесс волочения выполняется в один проход. На многократных станах -- в несколько проходов.
Современные агрегаты по производству стальной проволоки методом волочения представляют собой целые комплексные линии, в составе которых имеется оборудование, обеспечивающее исполнение операций по производству проволоки из различных материалов: низкоуглеродистых, высокоуглеродистых или легированных сортов стали. Протягиваемый материал, который будет подвергаться волочению, проходит ряд технологических подготовительных операций или тепловую обработку. Это обусловлено будущим назначением проволоки.
Проволока должна быть соответствующим образом подготовлена к волочению. Она должна быть протравлена, может быть с защитным покрытием, подвергнута горячей и холодной промывке, просушке.
После вышеназванных процедур по подготовке к волочению проволоку передают на волочильный участок производства. В зависимости от цели использования проволока после волочения или термически обрабатывается, или промасливается, увязывается или пакуется. В случае частичного использования проволоки этим же предприятием её передают в соответствующие цеха или отделения. Она передаётся на больших бабинах или катушках.
Вспомогательное оборудование
Каждый агрегат оснащен основным и вспомогательным оборудованием. Основное оборудование выполняет операцию по волочению.
Вспомогательное оборудование:
- разматыватели,
- наматыватели,
- приспособления для острения проволоки,
- смазочное оборудование,
- упаковочное оборудование для бунтов,
- для обрезки проволоки,
- для сварки проволоки и др.
Один тип волочильных станов, о которых мы упоминали выше, имеет барабан для наматывания материала. Количество проходов при процессе волочения и тип стана не меняют основной комплект оборудования волочильного стана. К нему относятся: протягивающий барабан, редуктор, электрический двигатель.
Оборудование для волочения проволоки из стали отличается от волочильного оборудования, предназначенного для проволоки из цветных металлов. Но грань между этими видами оборудования сегодня стирается. Сама технология процесса определяет специфику требований к конструкциям волочильного оборудования и его основным характеристикам.
Оборудование для волочения может быть как универсальным, так и стандартизованным. На производственных участках с большими мощностями и узким сортаментом используется, как правило, специализированное оборудование, а при производстве широкого сортамента целесообразно применять универсальное оборудование.
Цветной металл (медь, алюминий) обладает меньшей прочностью, чем сталь. Эта характеристика является самой определяющей при выборе основных параметров волочильного стана и его конструкции.
Для процесса волочения проволоки из мягких материалов, например, из цветного металла, применяются волочильные станы с функцией скольжения. Это обусловлено тем, что при скольжении проволоки из мягкого материала потери при трении меньше, чем при волочении материала из стали. Повышенная пластичность и меньшая прочность цветного металла в любом случае облегчают заправку стана. При производстве стальной проволоки реже применяются станы с функцией скольжения, в основном при производстве тонкой проволоки минимального диаметра и проволоки для специального применения.
На однократных волочильных станах производят толстую проволоку различного профиля и круглого сечения, диаметром 25-40 мм, трубы из черных и, в большей степени, из цветных металлов. При волочении труб большого диаметра используются барабаны тоже большого диаметра. Чем больше диаметр трубы, тем с большим диаметром выбирают барабан.
Заготовки укладываются на барабан только одним рядом, что уменьшает массу бунта. Волока передвигается вдоль барабана, материал наматывается без перемещения витков по барабану. Таким образом, поверхность и профиль витков предохраняются от повреждения. Рис. 2 демонстрирует стан с передвигающейся волокой.
Однократные волочильные станы рассчитаны на усилие 0,05-200 кН. Это определяется характеристиками протягиваемого материала: сечением, профилем, качеством. Скорость волочения достигает при этом 5 м/сек.
На однократных станах производительность увеличивается за счет увеличения массы бунтов. Это происходит как на стороне разматывания исходного материала, так и на стороне намотки готовой проволоки. Чем больше диаметр протягиваемой проволоки, тем больше вес бунтов, который может быть увеличен с помощью сварки.
Однократный волочильный стан со всеми вспомогательными компонентами демонстрирует рис. 3.
Редуктор 1, коробка скоростей 2, электродвигатель 3, разматывающая фигурка 4, острильное приспособление 5, подъемник 6 и стеллаж 7.
Для передачи проволоки на последующие операции служат приемные устройство. Стан делает останов только при смене приемного устройств, что происходит в момент его заполнения. Это довольно быстрая процедура. Для бунтов с большой массой до 3 тонн используются специальные приемные устройства. Подаваемые последовательно бунты передаются на волочение без остановки стана, не снижая его скорость.
Двигатели на волочильных однократных станах могут быть и постоянного, и переменного тока. Они должны обеспечивать работу стана на ползучей скорости, плавный пуск агрегата, толчковый режим работы, регулирование скорости при волочении, возможность аварийного останова.
2. Станы двукратного волочения
Двукратные волочильные станы выполняют процесс волочения в два прохода, иначе говоря, когда достаточно двух протяжек. Это необходимо для обеспечения заданного размера проволоки или, когда объемы производства небольшие. На материал при двух протяжках подается четырехкратное обжатие.
Наипростейший вариант такого стана заключается в использовании двухступенчатого барабана. На первой ступени барабан имеет меньший диаметр, здесь обеспечивается скольжение проволоки. Разный износ валков дают возможность устанавливать вытяжку на 1-2% выше, чем вытяжка, обусловленная разностью диаметров ступеней.
Скольжение происходит на нижней ступени, в противном случае может иметь место разрыв проволоки. Здесь нет возможности давать высокие обжатия.
Дифференциальные двукратные волочильные станы работают на обеих ступенях без скольжения, однако допускают высокие наряду с низкими обжатиями. Дифференциальный стан, работающий по принципу двукратного волочения, мы видим на рис. 4. Он имеет два волочильных барабана, расположенных на одной оси.
3. Многократные станы
Станы многократного волочения представляют собой оборудование, на котором заготовка протягивается через несколько волок одновременно. Делается это с целью увеличения вытяжки обрабатываемого материала. Волоки расположены одна за другой последовательно.
Для определения кратности волочения существенное значение имеют размеры обрабатываемого материала, его сечение, заданный размер конечного продукта и его механические свойства. Обычно кратность устанавливают в пределах 2 - 25, но можно установить и более.
Чем прочнее материала, тем сложнее он протягивается. За последней волокой не хватает натяжения, чтобы одновременно протянуть материал через все волоки многократной линии. Для этого используют после каждой волоки отдельный тянущий барабан. Тянущий барабан вращается, протягиваемый материал, покидая волоку, наматывается на барабан, одновременно сматываясь, и переходит к следующей волоке.
Многократные станы с функцией скольжения
Имеет место пропорция или соотношение для всех волок стана многократного волочения.
Это условие является залогом для успешного функционирования агрегата:
F1v1 = F2v2 = ... = Fnvn,
при этом F1, F2, ..., Fn— площадь сечения проволоки, когда она покидает волоку;
v1,v2, ..., vn — скорость при наматывании проволоки на барабан, когда проволока выходит из волоки.
Объем материала, который протягивается за определенное время через одну волоку, должен быть одинаков для всех волок стана, иначе проволока станет рваться, сбрасывать петли, а затем и путаться.
Линия многократного волочения, отображенная на рис. 5а, состоит из 7 волок (поз.1), последовательно расположенных друг за другом, и 7 барабанов (поз. 2 и 3). Проволока для волочения надевается на фигурку (поз.4) (не приводную). Все семь барабанов являются тянущими. Привод поз.5 и редуктор поз.6 приводят в движение каждый барабан, установленный для каждой волоки для протягивания проволоки.
На каждый барабан поз.2 наматываются по несколько витков проволоки. В режиме работы каждый оборот барабана соответствует наматыванию одного витка. При этом сверху сматывается один виток. Вот так обеспечивается постоянное число витков на барабане. Протянутая проволока в качестве готового продукта наматывается на барабан поз. 3.
В процессе функционирования стана его волоки естественным образом изнашиваются. Возможна неточность при изготовлении волок. Оба аспекта могут вызывать несоответствие между окружной скоростью барабанов и скоростью движения при протягивании проволоки между волоками.
Может оказаться, что скорость при протягивании окажется на какое-то значение больше окружной скорости промежуточного барабана. Барабан будет не в состоянии создавать тянущее усилие. В этой связи на станах данного типа, с функцией скольжения, окружную скорость внутренних барабанов выбирают на 2-4% больше скорости проволоки при выходе её из волоки. Благодаря этой разнице относительно скоростей барабанов, кроме последнего барабана, проволока проскальзывает. Это определяет название волочильного стана "стан со скольжением".
Станы с многократным волочением и функцией скольжения пригодны для производства методом волочения проволоки из мягких материалов, как медь, алюминий и мягкая сталь. Из прочной стали проволока лишь незначительно проскальзывает. Иначе, при сильном скольжении, проволока сильно нагревается, и будет иметь место значительный износ поверхности барабана. И поверхность самой проволоки станет шероховатой.
При производстве тонкой проволоки (менее 0,5—0,1 мм диаметром) используются ступенчатые станы. Пример такого стана см. на рис. 6. Конструкции таких станов включают в себя макс. четыре волочильных шпинделя и максимально 25 волок. При этом необходимо подбирать размеры волок и диаметры барабанов по ступеням. Скорости волочения проволоки на сегодняшних многократных станах мы видим в ниже следующей таблице:
Станы со сдвоенными барабанами
На станах многократного волочения, где проволока, накапливаясь, может начать скручиваться, были разработаны и применены новые идеи. Эти разработки направлены на способ намотки проволоки на барабаны и транспортировку её в следующую волоку.
Отображенный на рис. 8 стан представляет конструкцию из блоков. Число блоков равно кратности волочения. Данный тип исполнения отличен от конструкций обычных станов тем, что шпиндель оснащен двумя барабанами. Барабаны установлены друг над другом. Барабан внизу зафиксирован на шпинделе с помощью шпонки. Верхний барабан свободно вращается благодаря подшипникам качения, на которых он устанавливается на шпиндель.
Проволока направляется с помощью ролика снизу вверх. Намотка её на барабаны осуществляется в противоположных направлениях. См. рис.9. Проволока, накапливаясь на обоих барабанах, верхнем и нижнем, спускается по роликам (2 направляющих ролика) к волоке следующего блока. Процесс повторяется таким же образом, что и в 1-ом блоке.
Конечники, смонтированные на барабанах, фиксируют максимальный и минимальный запасы проволоки на барабанах. При достижении максимального запаса конечник срабатывает и останавливает барабан. Как только запас проволоки снова станет минимальным, другой конечник дает сигнал на запуск барабана.
Если верхний барабан пребывает в состоянии покоя, направляющий ролик вращается медленнее, в сравнении с нижним барабаном (вдвое). Это способствует одинаковому накапливанию проволоки на обоих барабанах при их одинаковых диаметрах.
При более медленном сматывании проволоки с верхнего барабана в сравнении с намоткой на барабане снизу накопление проволоки на обоих барабанах растет, и направляющий ролик делает вращение вокруг оси шпинделя медленнее, чем разница скоростей двух барабанов, ровно вдвое.
Если количество проволоки, снятое с верхнего барабана, равно количеству проволоки, которое образовалось вследствие намотки на нижнем барабане, то направляющий ролик не делает вращений вокруг оси шпинделя. Когда количество смотанной с верхнего барабана проволоки превышает образовавшееся вследствие намотки на нижнем барабане количество, то проволока накапливается медленнее. Ролик начинает крутиться по отношению к вращению нижнего барабана в обратном направлении, а скорость вращения ролика ниже, чем разница между скоростями вращения верхнего и нижнего барабанов (ровно вдвое).
Барабаны данных станов оснащены индивидуальными приводами. Конструкция данных станов имеет наряду с рядом преимуществ (проволока не скручивается, готовую проволоку можно снять с барабана и заменить шпули без остановки агрегата, можно остановить любой барабан отдельно, можно использовать привод переменного тока) свои недостатки, которые заключаются в многочисленных изгибах проволоки. Вследствие этого трудно заправлять стан при наличии проволоки с большим сечением, которая предназначена для процесса волочения.
На этом же принципе функционирования работают станы с другой конструкцией барабанов, когда их располагают один в другом. Усовершенствованными считаются станы, в которых заложена функция противонатяжения.
Многократные станы с функцией противонатяжения или петлевые станы.
Противонатяжение способствует уменьшению износа волок, проволока становится более равномерной по своей толщине. Это дает возможность выполнять процесс волочения на высоких скоростях.
Противонатяжение создается посредством регулирования скорости вращения барабанов, исключив при этом скольжение проволоки по барабану. Подобные станы укомплектованы так же, как и иные многократные волочильные станы: несколько расположенных друг за другом барабанов и установленные между барабанами волоки.
См. рис. 10. Конструкции барабанов на таких станах аналогичны конструкциям барабанов новых станов, оснащенных функцией скольжения. Двигатели регулируются по частоте. Регулирование скорости барабанов способствует непрерывному волочению проволоки без проскальзывания.
Проволока огибает барабан, направляясь к натяжному ролику, следом огибает холостой ролик, который неподвижен, продвигаясь к волоке. Выйдя из волоки, проволока поступает на следующий барабан, и процесс повторяется. Направление проволоки мы видим на рис. 10. Оно обозначено стрелками.
1 — блок чистового барабана; 2 — блок промежуточного барабана; 3 — буфер; 4 — натяжной ролик; 5 — регулятор скорости; 6, 8, 10 — мыльницы; 7 — блок ступенчатого барабана; 9 —направляющий ролик; 11 — вентилятор; 12, 13 — подмоторные плиты; 14 — зубчатая муфта; 15 — электроблокировка щита; 16 — измеритель скорости волочения: 17 — плита под блоками; 18 — электродвигатель; 19 — щит; 20 — маслоотвод; 21 — ножной барьер; 22 — ручной барьер
На рис. 12 отображен промежуточный барабан.
Барабан поз.1 насажен на шпиндель поз.2. Привод двигателя с помощью зубчатой муфты, многозаходного червяка поз. 4 и червячного колеса поз.3 приводит барабан в движение. Отдельный блок состоит из барабана поз. 1, шпинделя поз. 2, корпуса редуктора, представленного верхней поз. 6 и нижней поз. 5 его частями. Количеством проходов в процессе волочения определяется число блоков, впоследствии монтируемых на станине. В связи с тем, что подобные волочильные станы являются высокоскоростными, на барабанах намотано всего несколько витков, происходит нагрев барабана и проволоки, то их нужно охлаждать. На охлаждение барабанов подается вода. Проволоку охлаждают воздухом. Волоки монтируются в так называемой мыльнице и охлаждаются водой. Устройство мельницы отображено на рис. 13.
Аварийный выключатель отключает агрегат в случае запутывания проволоки. Станы, снабженные функцией противонатяжения, имеют ряд преимуществ:
- при транспортировке проволоки между барабанами она не скручивается;
- противонатяжение создается посредством регулирования скорости барабанов в автоматическом режиме;
- функция противонатяжения способствует снижению износа волок и уменьшению нагревания проволоки; это повышает качество проволоки и обеспечивать высокоскоростной режим волочения;
- нет необходимости снимать проволоку сверху, что исключает травматизм рабочего персонала.
Данная конструкция петлевых волочильных станов обладает рядом недостатков:
- при производстве проволоки из высокопрочных сортов стали затруднена заправка стана;
- большое количество роликов (натяжных, направляющих) создает дополнительные изгибы для проволоки;
- противонатяжение регулируется в небольшом диапазоне;
- вынужденное использование постоянного тока ведет к удорожанию и усложнению данной конструкции.
Эти недостатки не присущи прямоточным станам с функцией противонатяжения.
Беспетлевые станы (прямоточные)
На рис. 14 см. другую конструкцию стана с функцией противонатяжения.
На этом агрегате на барабаны также наматывается всего несколько витков (от 6 до 10 проволочных витков на каждый барабан). Этих витков вполне хватает для создания необходимого усилия трения, сосредоточенного между барабаном и проволокой. Полоса протягивается через волоки без проскальзывания. Проволока транспортируется без роликов, что предотвращает полосу в момент перехода от скручивания.
Противонатяжение на беспетлевых станах создают электродвигатели. Это позволяет применять более высокие противонатяжения и регулировать их в более широких диапазонах. Тот факт, что на данных станах нет такого множества различных роликов, облегчает заправку стана при волочении толстой проволоки из высокопрочных материалов. Не все виды проволоки допускают больших обжатий. Именно для них важно и эффективно применение противонатяжения. Фасонная проволока производится при использовании небольших обжатий. Это снижает степень износа волок.
При производстве проволоки из мало- и высокоуглеродистой стали используемое противонатяжение составляет макс. 10—15% от общего усилия волочения. На рис. 14 показан стан для производства проволоки из высокоуглеродистых сортов стали методом волочения. Барабаны стана оснащены индивидуальным приводом постоянного тока. Барабаны соединяются последовательно.
Момент настраивается так, что его избыток определяет величину противонатяжения. Скорость настраивается только на барабане для готовой проволоки, остальные барабаны настраиваются автоматически, исходя из частоты вращения барабана готовой проволоки и обжатий, используемых в каждой волоке.
При заправке стана регулировка двигателя продолжается, пока его момента не будет достаточно для протяжки проволоки через волоку и создания натяжения для разворота барабана (заднего натяжения). Оно уменьшает давление на стенки, и тем самым, уменьшает трение и нагрев.
При меньшем нагреве можно устанавливать высокую скорость при процессе волочения. Чрезмерный нагрев разрушает смазку и снижает качество проволоки, её поверхности. На таких агрегатах для барабанов и волок подается в целях охлаждения вода, а на проволоку подается охлаждающий воздух.
Охлаждение способствует снижению температуры нагрева проволоки и повышает предел её прочности.
Станам данного типа присущи следующие положительные моменты:
- при волочении проволока не скручивается,
- обеспечивается протяжка проволок различных профилей и некруглого сечения,
- широкий диапазон регулирования противонатяжения,
- не возникает сложности в заправке стана,
- нет роликов - нет лишних изгибов проволоки,
- нет регулятора скорости,
- упрощенная схема агрегата (механическая и электрическая).
Пожалуй, применение электродвигателей постоянного тока низкого напряжения (менее 110 В) относится к существенным недостаткам данной конструкции подобных станов.
На рис. 16,б продемонстрирован следующий тип привода, который создает дифференциальная передача. Она расположена между электрическим двигателем и зубчатой передачей. Настройка скорости барабанов непосредственно зависит от смены режима обжатий. Скорость регулируется автоматически.
При смене режима обжатия необходимо поменять передаточное число редуктора на всех барабанах. На всех прямоточных станах так делается, которые оснащены приводами переменного тока. А привода могут быть и индивидуальными, и групповыми. Индивидуальные - это каждый блок имеет отдельный привод, а групповой - это, когда один общий привод устанавливается сразу на все блоки.
Быстрая смена режимов при эксплуатации таких станов является показателем его производительности. Да и тем быстрее операторы стана начинают приобретать навыки управления и обслуживания агрегата. Повернув ручку всего одного выключателя на стане, оснащенном приводом постоянного тока, оператор переключает все барабаны на другую скорость. Привода переменного тока более сложны для такого простого переключения скоростей волочения, здесь это связано и с переключением зубчатых передач по всем редукторам, и в коробках скоростей, или предпринимаются переключения в обоих блоках управления сразу.
А главное, на приводах переменного тока сложно включить плавный запуск или плавное ускорение, что очень важно при переключениях скорости, особенно в сторону её увеличения.
Улучшить данную проблему можно посредством использования гидродинамических муфт, ибо они и способствуют значительному снижению динамических нагрузок на зубчатые передачи при смене режимов, при запуске или останове агрегата, а также снижает вероятность обрыва проволоки вследствие переключения одного режима работы стана на другой.
Станы с приводом переменного тока стоят в денежном соотношении меньше, чем станы с приводом постоянного тока. Но последние, т.е. приводы постоянного тока, более удобны и в обслуживании, и в управлении. У них диапазон регулирования скорости значительно больше на всех барабанах, а при смене режима обжатий скорость регулируется в автоматическом режиме.
4. Поточные линии для волочения проволоки
Многократные волочильные станы это, как известно, поточные линии. Это означает, процесс на линии идет непрерывно, начиная с доставки заготовок до получения готовой проволоки, не останавливая линию. Такие станы обрабатывают проволоку, максимально её деформируя, протягивая её между термическими обработками или сразу обжимая до заданного размера.
По данной технологии можно объединять в одной линии несколько станов однократного волочения. Объединив таким образом агрегаты, раньше располагавшиеся в разных участках цеха, экономится время на затраты по операциям и транспортировке заготовок.
Поточные линии собираются из аналогичного оборудования по мощностным данным, иначе может падать общая производительность заново укомплектованной поточной линии.
Комбинация из операций удаления окалины механическим путем и волочения
Сегодня известно множество комбинированных линий. Также как совмещены агрегаты удаления окалины с продукции механическим путем с линиями травления, сегодня совмещают устройства удаления окалины (механическим путем) с волочильными станами (однократного и многократного волочения).
При таком комбинировании двух агрегатов мы имеем следующие положительные момента:
- нет необходимости подавать катанку со склада в линию травления,
- там же потом протравливать, делать промывку, известкование или наносить защитные покрытия,
- впоследствии транспортировать катанку в волочильное производство.
Линию травления, занимающую большие площади в цехах, трудно совместить с волочильным станом.
Однако новое механическое оборудование для удаления окалины, не уступающее по производительности современному стану волочения, позволяет создавать комбинацию из этих двух агрегатов.
Объединение этих предполагает следующие преимущества:
- сокращение персонала,
- сокращение связанных с этим расходов,
- механическое оборудование удаления окалины значительно меньше стоит, чем химическое,
- агрегат удаления окалины не занимает так много места в цехе, как полноценная линия травления,
- не будет отходов с травильного агрегата и будет чистым окружение.
Комбинация из операций по волочению и отжигу
Все более известными на сегодня и приобретающими широкое распространение становятся комбинированные линии по непрерывным процессам отжига и волочения. Подобный агрегат на рис. 17. Наибольшую ценность эти комбинации имеют для обработки на волочильных производствах проволоки из меди (0,1—4,0 мм диаметром). Скорость при отжиге варьирует зависимо от толщины проволоки (её диаметра). Если она диаметром 0,15— 0,4 мм, то её отжигают со скоростью волочения 22—25 м/сек., проволоку от 0,4 до 1,0 мм диаметром отжигают с максимальной скоростью 20 м/сек. Проволока большого диаметра (1—4 мм) отжигается медленно (до 6,5 м/сек.).
Имеется ряд комбинированных линий, в составе которых имеется ряд агрегатов, например, для процессов волочения, отжига, лужения и нанесения изоляционного покрытия на проволоку. Все эти процессы являются непрерывными и высокоскоростными, поэтому в начале и в конце линии стоят, соответственно, разматыватели и моталки, гарантирующие непрерывную подачу заготовок и снятие готовой проволоки, не останавливая линию.
Преимущества таких комбинированных линий:
- большой экономический эффект,
- уменьшается потребность во вспомогательном оборудовании,
- значительное сокращение производственных площадей,
- значительное снижение стоимости производства,
- нет транспортировки исходного материала для передачи с одного технологического отделения к другому.
Многониточное волочение
С понятием "многониточное волочение" мы сталкиваемся при волочении особо тонких проволок из цветных металлов. Многониточные станы функционируют в режиме непрерывного производства, для заправки каждого бунта и для съема готовой проволоки остановки агрегата не требуется. Волочение проволоки на подобных установках совмещается с процессом отжига и нанесения покрытий на продукт. При комбинациях такого рода приоритет имеет скорость более медленной технологической обработки. Есть 18-ниточные волочильные станы, где скорость обработки не выше 5 м/сек. В сумме скорость достигает 90 м/сек.
Преимущества низкой скорости на аналогичном стане:
- упрощается обслуживание стана,
- уменьшается вероятность обрывов проволоки,
- стабильность в получении качества эмалированной проволоки.
Если операции не совмещаются, станы оснащаются системами для двух- и десятиниточного волочения, здесь идет обработка со скоростью 10—15 м/сек.
Чем больше ниток на стане, тем меньше скорость обработки, а соответственно, ниже производительность. Но объясняется это тем, что ликвидация последствий при обрыве проволоки на многониточном стане связана с огромной потерей времени в сравнении с однониточным станом. Для повышения производительности на многониточном стане следует тщательно относиться к подготовке материала к процессу (волочению), подбирать технологическую смазку и средства охлаждения для проволоки.
Сегодня производство металлических изделий является наиболее востребованной отраслью производства. К этим типам производства можно отнести и изготовление таких изделий из металла, как проволока, железные пруты, и трубы не слишком большие по диаметру. Стоит отметить, что для изготовления всех этих металлических изделий требуется наличие специального оборудования, к нему непосредственно относится волочильный стан.
Устройство волочильного стана.
Данное оборудование предназначено для того, чтобы протягивать изделие через так называемую волоку, иными словами специальный глазок, при этом размер его сечения является меньшим, нежели размер сечения исходного материала. Волочильные станы, в непосредственной зависимости от их принципа работы могут подразделяться на станы движение металла, в которых является прямолинейным. И станы, в которых обрабатываемый металл наматывается на барабанное устройство.
Волочильные станы первой категории могут быть реечными и цепными. Их используют для волочения и калибровки таких изделий, как прутки, трубы небольшого диаметра и других подобных изделий. Такой материал не нужно сматывать в специальные бухты.
Второй тип волочильных станов, металл в которых наматывается на барабанное устройство, используется наиболее часто для изготовления таких материалов, как металлическая проволока, а так же специальный профильный материал. Стоит отметить, что данный тип стана можно, в свою очередь, подразделять на станы однократного действия. На многократные станы, которые работают со скольжением. На станы многократные, которые работают без скольжения, и наконец, на станы многократного действия, которые работают с противонатяжением.
Данное оборудование включает в себя три основных рабочих элемента, этими рабочими частями являются устройство для размотки металлического материала, сама часть, которое производит волочение, и готового изделия.
Принцип работы волочильного стана.
Принцип работы данного устройства выглядит следующим образом. Материал подлежащий волочению через корзину приемочного отделения а также через специальные роликовые устройства, направляющего характера выдается на ролик, и далее на ролик установленный в каретке компенсирующего типа. Уже с этой каретки материал выдается прямо на само волочильное устройство.
Использование такого органа, как компенсирующая каретка важно для того, чтобы предотвратить обрыв проволоки, в случае резкого торможения волоки или резкой остановки работы всего устройства. Суть этого рабочего механизма чрезвычайно проста: во время внезапной остановки при подаче заготовки, блоки оборудования еще какое-то время продолжают вращение и соответственно требуют выдачи еще какого-то определенного количества заготовочного материала. В это время каретка компенсирующего типа волочильного стана производит движение по направлению вверх и таким образом освобождает необходимое количество материала, который собственно поступает на волочильное устройство и таким образом обрыв не имеет место.
На последней стадии волочения материал проходя подвергнутый волочению поступает на нижний волочильный барабан сдвоенного типа, после чего посредством ролика перекидного типа он выдается на барабан расположенный вверху, который является накопительным. Именно посредством того, что верхний барабан накапливает проволоку, ее можно будет подать в случае резкого торможения устройства.
После процедуры волочения, проволока выдается на специальное рихтовальное устройство, которое служит для того, чтобы придавать изделию изгибы и заданную форму. Работа волочильного стана происходит непосредственно от электрического двигателя.
