CC BY
13
УДК 621.791
СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИИ
ПРОВОЛОЧНОЙ ЗАГОТОВКИ
И. В. Кукушкин1, Г. Г. Крушенко1' 2
1Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected] 2Институт вычислительного моделирования СО РАН Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50 E-mail: [email protected]
В настоящее время практически все крепежные изделия изготавливаются из проволоки. Проволока холоднотянутая с сорбитной структурой занимает центральное место в метизной отрасли как наиболее квалифицированная продукция, используемая практически во всех отраслях народного хозяйства.
Ключевые слова: проволочная заготовка, изготовление крепежа
THE WAYS AND MEANS OF RECOVERY THE GEOMETRY OF THE WIRE ROD
I. V. Kukushkin1, G. G. Krushenko1, 2
1 Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected] 2Institute Computational Modeling SB RAS 50, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation E-mail: [email protected]
At present, almost all fasteners are made of wire. The wire is cold drawn with sorbitol structure occupies a Central place in the hardware industry as the most qualified products are used in virtually all sectors of the economy. At present, almost all fasteners are made of wire. The wire is cold drawn with sorbitol structure occupies a Central place in the hardware industry as the most qualified products are used in virtually all sectors of the economy.
Keywords: wire product, fastener manufacturing
Введение. В настоящее время весь крепеж (метиз) изготавливается из проволоки [1]. Термин «метизы» появился при сочетании двух первых слогов слов металлические и изделия и расшифровывается как «металлические изделия». Этот понятие включает в себя широкий круг металлических изделий, выполняющих крепежные функции - шплинты, болты, заклепки, винты и др. К метизам относятся почти четыре с половиной тысячи различных изделий самого разного профиля.
При этом от проволочной заготовки, особенно от той, которая применяется при изготовлении деталей, работающих в наиболее ответственных узлах (контакты, гнёзда, сигнальные штыри, оси и др.), требуется соблюдение таких геометрических параметров качества, как прямолинейность, круглость и цилиндричность. Многие из этих деталей применяются в довольно точных механизмах, которые передают электрические сигналы от прибора к прибору и на определённое расстояние. Такие детали требуют особо точного изготовления, поскольку играют ключевую роль в узле волноводных трактов и служат основной единицей передачи сигнала.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 1
Требования к качеству проволоки. Качество проволоки оценивается величиной допусков на диаметр, а также временным сопротивлением разрыву проволок как в отдельном мотке, так и в поставляемой партии. Наряду с высокой прочностью проволока должна обладать высокой пластичностью, чтобы она могла выдерживать знакопеременные изгибные нагружения без разрушения, а также иметь высокие усталостные характеристики. Поверхность проволоки должна быть ровной и гладкой без рисок и царапин, срезов, следов коррозии и других дефектов, снижающих стойкость в эксплуатационных условиях [2].
Сплавы для проволоки. Проволоку изготавливают как из сталей, таких как углеродистые ст10 ст20 ст45, легированные коррозионностойкие 20Х13, 12Х18Н9т, 14Х17), так из цветных сплавов - латуней Л63 и ЛС59-1, бронз БрКМц3-1 и БрБ2. При изготовлении проволоки высокой прочности лучше использовать сталь с повышенным содержанием углерода, нежели применять чрезмерно высокие деформации, которые приводят к перенаклепу и хрупкости металла. С повышением содержания углерода и марганца в стали повышается прочность проволоки и сопротивляемость износу в процессе эксплуатации получаемых из нее изделий. Содержание примесей -серы, фосфора, никеля, меди, хрома и др. должно быть минимальным, так как они ухудшают качество проволоки. Проволока может испытывать растяжение, изгиб, кручение и одновременно в большинстве случаев подвергаться абразивному износу (истиранию). В некоторых случаях эксплуатации изделия из проволоки подвергаются воздействию большого перепада температур (от -50 до +50 °С). Проволока холоднотянутая с сорбитной структурой занимает центральное место в метизной отрасли, как наиболее квалифицированная продукция, используемая практически во всех отраслях народного хозяйства. Наиболее благоприятной микроструктурой для стальной проволоки принято считать сорбит (одна из структурных составляющих железоуглеродистых сплавов, представляющая собой высокодисперсную разновидность перлита эвтектоидной смеси феррита и цементита), а в отдельных случаях - тростит (троостит является высокодисперсным перлитом, который, в свою очередь, представляет собой эвтектоидную смесь феррита и цементита.).
Допускаемое отклонение диаметра, овальность и бочкообразность оказывают влияние на равномерность свойств стальной проволочной заготовки по длине. Кроме того, проволока не должна иметь выявляемых при контроле изломов таких металлургических дефектов, как усадочные раковины и рыхлоты, пузырей, расслоений, трещин, шлаковых включений и флокенов, видимых невооруженным глазом. Использование проволоки с такими дефектами в изделиях может повлиять на их эксплуатационные характеристики. Проволока должна обладать большой прочностью при высоких пластических свойствах, высокую стойкость против истирания и расплющивания, быть пригодной для сложных условий работы - воспринимать статические, динамические и знакопеременные нагрузки. Чем выше прочность готовой проволоки, тем меньше единичные обжатия при волочении, больше дробность деформации. Высокий комплекс механических свойств (циклостойкость) в готовой проволоке обеспечивают строгим ограничением степени суммарных и единичных деформаций при волочении в зависимости от заданной марки прочности и диаметра проволоки [3].
Изготовление деталей из проволоки Проволока при изготовлении подвержена различным механическим воздействиям, что приводит к нарушению ее геометрии [4; 5]. Основными способами восстановления геометрии проволочной заготовки принято считать следующие операции: протяжка (выравнивание наружного диаметра заготовки на рихтовочном станке путём протягивания проволоки через отверстие); шлифовка (подача проволоки осуществляется между двумя вращающимися шлифовальными кругами. Выполняется на бесцентро-шлифовальном оборудовании); терморихтовка (нагретая деталь устанавливается на ровную плоскость и рихтуется лёгким постукиванием деревянным молотком); механическая рихтовка (деталь устанавливается и скатывается между двумя плоскими ровными плитами или листами) и волочильная выправка. Волочильная выправка изменяет форму заготовки и вследствие этого возникают деформации и трение поверхностей. Формирование напряжённо-деформированного состояния, определяющего силовые параметры процесса, технологические свойства проволоки и характер её разрушения во многом зависит от параметров очага деформации. Равномерность деформации за счёт повышения величины частного обжатия, при прочих равных условиях, приводит к увеличению значения растягивающих напряжений на оси проволоки и, соответственно, увеличивает значение критерия
разрушения, повышая риск образования центральных трещин, что приводит к снижению комплекса пластических свойств проволоки (относительное удлинение, сужение, число перегибов и скручиваний). В «укороченном» очаге деформации на оси проволоки выше, чем в «удлинённом» очаге, и на оси возникает зона всестороннего растяжения, причём значение в очаге меняет свой знак с отрицательного на положительное, а затем опять на отрицательное. В отличие от этого в «удлинённом» очаге деформации при волочении значение меняет знак с отрицательного на положительный на выходе из очага. Таким образом, с одной стороны, установлено, что вероятность образования осевых трещин при волочении проволоки в «укороченном» очаге выше, с другой стороны, значение критерия разрушения ниже. В «укороченном» очаге уменьшение значения критерия разрушения не означает снижения вероятности образования осевых трещин и разрывов, что подтверждается анализом механических свойств проволоки. Повышение равномерности пластической деформации в очаге при волочении за счёт увеличения величины единичного обжатия нежелательно, поскольку при этом происходит увеличение значения критерия разрушения и повышается риск образования центральных трещин и надрывов на проволоке. Чем выше прочность готовой проволоки, тем меньше величина единичных обжатий и ниже скорость волочения.
Заключение. В работе представлен и описан целый ряд способов восстановления геометрии проволочной заготовки, который в настоящее время очень широко применяется на современных предприятиях для сглаживания (устранения) наружных дефектов, что способствует производству деталей с высокими показателями технологических параметров, которые невозможно получить, не применив данные методы.
Библиографические ссылки
1. Производство стальной проволоки / Ч. Р. Белалов, Н. А. Клековкина, А. А. Клековкин и др. Магнитогорск : МГТУ им. Г. И. Носова, 2005. 543 с.
2. Влияние поверхностных дефектов, наследованных с катанки, на качество холоднотянутой проволоки / А. Н. Савенок, Т. П. Куренкова, И. В. Борисовец и др. // Литье и металлургия. 2012. № 4. С. 35-39.
3. Дефекты проволоки: Виды. Способы контроля. Удаление : учеб. пособие. / В. А. Харитонов, А. В. Копьев, В. В. Покачалов и др. Магнитогорск : МГТУ им. Г. И. Носова, 2001. 64 с.
4. Столяров А. Ю., Харитонов В. А. Влияние масштабного фактора на свойства проволоки // Метиз. 2010. № 3. С. 15-18.
5. Сычков А. Б. Оптимальные характеристики качества катанки из высокоуглеродистой стали // Метизы/ 2006. № 3. С. 34-36.
© Кукушкин И. В., Крушенко Г. Г., 2017
