Технологический процесс изготовления проволоки из цветных металлов и сплавов. Как выбрать проволоку для изготовления ювелирного украшения

Технологический процесс изготовления проволоки — это ряд последовательных операций (травление, термообработка, воло-чение и другие), при осуществлении которых происходит умень-шение сечения заготовки и достигаются необходимые свойства проволоки.

Качество изделия и экономические показатели производства проволоки зависят от технического уровня процесса. Важным усло-вием снижения трудовых затрат в производстве проволоки яв-ляется сокращение циклов. Это достигают путем волочения про-волоки с максимально возможными суммарными обжатиями (табл. 1).

Таблица 1

Допустимые суммарные обжатия

Сплав или металл	Максимальное суммарное обжатие, %	Сплав или металл	Максимальное суммарное обжатие, %
		Константан
		Монель-металл
		Алюминий
Манганин		Титан (ВТ1)

Они зависят главным образом от пластичности металла и диа-метра обрабатываемой проволоки. Чем меньше диаметр, тем боль-ше допустимое суммарное обжатие. Например, при волочении проволоки бериллиевой бронзы из катанки 7,2 мм в начале про-цесса до размера 4,5 мм допускаются обжатия между отжигами, равные 30—40%, а из заготовки диаметром 1,0—0,5 мм волоче-ние ведется с суммарным обжатием 75—85%.

Важным фактором, определяющим технологию производства проволоки, является заготовка и способ ее получения. От диа-метра заготовки, ее качества зависит трудоемкость производства и качество проволоки.

2. ЗАГОТОВКА ДЛЯ ПРОВОЛОКИ

Заготовку для изготовления проволоки получают следующими способами:

1. Прокаткой слитков на проволочно-прокатном стане до диа-метра 6,5—19 мм. Этот способ является наиболее производи-тельным и широко используется для получения заготовки из меди, медных сплавов, алюминия, никеля, никелевых и медно-никелевых сплавов, латуней (Л62, Л68, ЛА85-0,5), цинка, бронз (ОЦ4-3, КМЦ-3-1, ББ2), титана и титановых сплавов.

2. Горячим прессованием на гидравлических прессах. Этим способом можно получить заготовку диаметром 5,5—20 мм и вы-ше с высоким качеством поверхности. Однако этот метод менее производителен, чем прокатка, и связан с получением значи-тельных геометрических отходов — от 10 до 25%. В то же время при прокатке эти отходы составляют 2—4%. Прессованием по-лучают заготовку из сплавов, сортовая прокатка которых за-труднена, например латуни ЛС59-1, ЛС63-3 и др., а также при необходимости получения проволоки с высоким качеством по-верхности и сложным профилем.

3. Разрезкой холоднокатаных дисков по спирали специаль-ными ножницами на прямоугольную заготовку (например, раз-мером 6x8 мм). Этот способ применяется для сплавов, не выдер-живающих горячей деформации. К таким сплавам относится фосфористая бронза.

4. Металлокерамическим способом — путем спекания порош-ков в длинные прямоугольные заготовки и последующей ковки их на ротационно-ковочных машинах. Этот способ применяется для тугоплавких металлов (молибден, вольфрам и др.).

3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ МЕДИ

Заготовкой для волочения медной проволоки служит катан-ка диаметром 7,2—19 мм или прямоугольного сечения. Для из-готовления проволоки сложного профиля применяется прессо-ванная заготовка соответствующего профиля. Заготовку травят в 8—12%-ном водном растворе серной кислоты, подогретом до 40—50 °С. Волочение катанки диаметром 7,2 мм, предварительно сваренной встык, производят на машинах со скольжением типа ВМ-13 на размер 1,79—1,5 мм. Для смазки и охлаждения при-меняется мыльно-масляная эмульсия. Далее волочение ведут на 22-кратной машине на размер 0,38—0,2 мм, скорость воло-чения до 18 м/сек. Затем волочение на 18-кратных машинах на диаметры 0,15—0,05 мм. На последнем переделе волочения применяют алмазные волоки. Угол рабочего конуса волок 16—18°.

Проволоку диаметром 0,15—0,05 мм изготавливают без про-межуточного отжига. При необходимости проводится безокис-лительный отжиг, как правило, на готовых размерах в конвейер-ных электропечах с водяным затвором или в шахтных электро-печах без доступа воздуха.

На некоторых заводах кабельной промышленности эксплуа-тируются волочильные машины с совмещенным отжигом медной проволоки. Применение таких машин позволяет снизить трудо-емкость изготовления проволоки и повысить степень автомати-зации производства. В настоящее время работают над улучше-нием качества отжига проволоки на этих машинах.

4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ АЛЮМИНИЯ

Алюминиевую проволоку изготавливают из катаной заго-товки диаметром 7—19 мм. При горячей прокатке алюминий по-крывается очень тонким слоем окислов, влияние которого на процесс волочения незначителен, поэтому горячекатаную заго-товку обычно не травят. Но при длительном хранении на метал-ле образуется слой окислов, который рекомендуется стравли-вать. В этом случае производят травление в водном растворе, со-держащем 8—12% H 2 SO 4 .

Изготовление алюминиевой проволоки средних и тонких раз-меров проводится по следующей схеме.

Волочение катанки диаметром 7,2 мм на 1,8 мм осущест-вляется на многократных машинах без скольжения типа ВМА-10/450. Далее волочение на размер 0,47—0,59 мм прово-дится на 15 волочильных машинах со скольжением; скорость волочения до 18 м/сек.

На машинах без скольжения применяется густая смазка, на машинах со скольжением — мыльно-масляная эмульсия.

При многократном волочении алюминиевой проволоки в це-лях снижения обрывности принимают величину вытяжек на 5% ниже, чем для меди. Волоки применяются с углом рабочего кону-са, равным 24—26°.

5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ ЦИНКА

Цинковая проволока изготавливается из цинка марок ЦО и Ц1. Заготовкой для волочения служит катанка диаметром 7,2 мм , ее протягива-ют на размер 3,7 мм на 6-кратной машине со скольжением типа 6/480. Смазкой служит мыльно-масляная эмульсия, приготов-ленная из пасты Ц4 с добавкой серного цвета. Далее волочение на машинах со скольжением типа 8/250, 10/250 с диа-метра 3,7 мм на готовые размеры 1,5—2 мм. Смазка та же, что и для предыдущего передела волочения. При волочении цинко-вой проволоки особое внимание должно уделяться подготовке смазки и волок. Для снижения усилий на преодоление трения рекомендуется уменьшить площадь контактирования проволоки в очаге деформации, для чего угол рабочего конуса волоки уве-личивают до 24—26°, а длину рабочего пояска уменьшают до 0,3 диаметра готовой проволоки.

Цинковую катанку обычно не подвергают травлению, так как тонкий слой окислов, покрывающий ее, не оказывает влия-ния на процесс волочения.

6. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ ТИТАНА

Заготовкой для волочения проволоки из титана служит ка-танка диаметром 8 мм. Волочение ведут на однократных или многократных машинах без скольжения в твердосплавные металлокерамические волоки. Для смазки применяют сухой порошко-образный графит. Скорость волочения от 20 до 50 м/мин. Допу-стимые суммарные обжатия при волочении проволоки из титана марки ВТ1 — от 45 до 60%. После такой деформации проводится отжиг в электропечах при температуре 620—640°С, выдержка при данной температуре 20 мин.

Отожженные бухты проволоки погружают в соляноизвестковый раствор следующего состава: 100—150г/л гашеной извести (СаО) и 80—100 г/л поваренной соли (NaCl). Температура раствора 80—90 °С. После обработки в растворе бухты просуши-вают в токе теплого воздуха. Полученный на поверхности про-волоки известковый слой способствует лучшему захвату сухого порошкообразного графита.

Готовую проволоку травят для снятия альфированного слоя. После травления проволоку подвергают вакуумному отжигу для повышения пластичности и снижения содержания водорода. Температура отжига 750— 800 °С, время выдержки 4—6 ч, охлаждение в печи до 250 °С. В печи поддерживается вакуум от 13,3 до 6,65 мн/м 2 (от 1 · 10 -4 до 5 10 -5 мм рт. ст.).

По указанной технологии изготавливается проволока из ти-тана марки BT1 диаметром от 1,2 до 7 мм. Волочение ведут в твердосплавные металлокерамические волоки с углом рабочего конуса 8—10°.

Проволоку из титановых сплавов изготавливают по этой же технологии, но с большим количеством промежуточных отжигов, так как допустимое суммарное обжатие при обработке сплавов снижается до 30—40%.

7. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ НИКЕЛЯ И ЕГО СПЛАВОВ

Проволоку из никеля и его сплавов изготавливают из катаной заготовки. Поверхность катанки из никелевых сплавов и за-готовка после отжига имеют весьма плотную окисную пленку, препятствующую процессу волочения, поэтому в производстве проволоки особое внимание уделяется подготовке поверхности. С этой целью применяется комбинированное щелочно-кислотное и кислотно-солевое травление, известково-солевое покрытие по-верхности заготовки.

Волочение проволоки из никелевых и медно-никелевых спла-вов, обладающих высокой твердостью и прочностью, связано с повышенным износом волок, поэтому в процессе производства этой проволоки вопросу стойкости волок также уделяется боль-шое внимание. С этой целью повышается качество подготовки поверхности металла, подготовки волок и смазки, внедряется волочение проволоки в условиях жидкостного трения. В настоя-щее время волочение проволоки из никеля, кремнистого никеля, никеля марганцовистого, константана, хромеля на многократ-ных машинах без скольжения ведется в так называемые сборные волоки, создающие условия жидкостного трения.

Проволоку из никеля и его сплавов отжигают в электропе-чах шахтного типа без доступа воздуха, а также в протяжных электропечах. Для получения светлой поверхности рекомендует-ся вести отжиг в среде генераторного газа, диссоциированного и неполностью сожженного аммиака, содержащего 5% водорода, или в чистом осушенном водороде. Отжиг термоэлектродной проволоки на готовых размерах ведется в окислительной среде для получения надеж-ной окисной пленки, которая в значительной мере определяет свойства проволоки (стабильность т. э. д. с).

8. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ ВОЛЬФРАМА

Заготовкой для вольфрамовой проволоки служат вольфрамо-вые штабики квадратного сечения 15X 15 мм, длиной около 0,5 м, полученные металлокерамическим способом.

Перед волочением штабики проковывают на ротационно-ковочных машинах на диаметр 2,5—3,0 мм. Кованую заготовку протягивают на диаметр 1 мм на цепных волочильных станах длиной до 30 м. Волочение горячее, для чего стан оборудован газовой печью. Перед задачей в волоку конец прутка заостряют путем нагрева до вишнево-красного цвета и погружения в короб-ку с сухим азотнокислым калием или натрием. Под действием высокой температуры соль растворяется и равномерно раство-ряет концы вольфрамовых прутков на длине 100—120 мм. Сле-дует избегать попадания азотнокислого калия или натрия в ка-нал волоки во избежание его порчи. После заострения с конца прутка смывают остатки азотнокислого калия или натрия водой и смазывают его коллоидно-графитовым препаратом марки B-1. Заостренный конец нагревают в печи и затя-гивают в волоку на длину до 200 мм. Затем конец прутка про-гревают вместе с волокой, быстро устанавливают в волокодержатель и протягивают.

Волочение ведется на скорости 0,1—0,15 м/сек. Волоки твер-досплавные с углом рабочего конуса 8—10 град. Перед волоче-нием волоку нагревают до температуры 500 °С, а проволоку до 1000—850 °С в зависимости от диаметра (с уменьшением диа-метра снижается температура).

Таким образом процесс повторяют 7—8 раз до диаметра 1 мм, после чего проволоку сворачивают в моток.

Далее волочение на размер 0,5—0,55 ведут на однократных волочильных машинах в 6 протяжек. С фигурки проволока про-ходит через смазочную коробку с коллоидно-графитовым пре-паратом марки В-1, разбавленным дистиллированной водой в со-отношении 1:1, попадает в газовую печь, где нагревается до температуры 800—750 °С, протягивается в победитовую волоку со скоростью 0,16—0,20 м/сек и принимается на барабан диа-метром 500 мм.

Волочение на более тонкие размеры проводится по этой же схеме с приемом проволоки на барабаны диаметром 200 мм или на катушки. Скорость волочения до 0,3—0,4 м/сек. Для смазки применяют препарат марки В-1, разбавленный дистиллирован-ной водой в соотношении 1: 2. Волочение проволоки диаметром 0,34—0,32 мм и ниже ведется в алмазные волоки типа Т, кото-рые нагревают перед волочением до 400 °С.

9. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ БЛАГОРОДНЫХ И РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ

Для изготовления проволоки из серебра применяют катаную или прессованную заготовку диаметром 7—8 мм. Волочение за-готовки ведут без промежуточного отжига до размера 0,26 мм по следующей схеме. До диаметра 3—3,5 мм применяют однократ-ное волочение. В качестве смазки используют хозяйственное мыло. Волочение на этом переделе можно вести на многократ-ных волочильных машинах со скольжением типа ВМ-13 или СМВ-П-9. Волочение до размера 1,2 мм ведут на 15-кратной ма-шине со скольжением типа 15/250, затем на машине типа 22/200 до диаметра 0,26 мм. На этом размере проводится отжиг в камер-ной электропечи при температуре 250 °С, выдержка 30 мин.

Дальнейшее волочение на тончайшие размеры до 0,02 мм проводится на 18 волочильных машинах со скольжением без проме-жуточного отжига. На машинах со скольжением смазкой служит мыльная эмульсия. Волоки твердосплавные металлокерамические с углом рабочего конуса 16—18 град. Для тончайшего воло-чения применяют алмазные волоки типа М.

В процессе обработки серебряной проволоки заготовка и промежуточные размеры после отжига травлению не подверга-ются. Особое внимание уделяется чистоте рабочего места, каче-ству поверхности проволоки, подготовке производства с целью исключения обрывности и потерь металла.

Для получения проволоки тончайших диаметров (до 0,001 мм) из золота, платины и сплавов благородных металлов применяют волочение в медной рубашке, для чего пруток из благородных металлов или сплавов диаметром до 2 мм закладывают в.медную трубку диаметром 10 мм и с толщиной стенки 4 мм. Такую биметаллическую заготовку подвергают волочению до расчетного размера.

Так, для получения платиновой проволоки диаметром 0,01 мм волочение биметаллической заготовки ведут до диаметра 0,05 мм, для получения диаметра 0,005 мм — волочение до 0,025 мм, для диаметра 0,004 мм — волочение до 0,02 мм и т. д. Перед приме-нением проволоки из благородных металлов с нее стравливают верхний слой металла (медную рубашку) раствором азотной кис-лоты в дистиллированной воде в соотношении 1:1.

Проволоку из бериллия и его сплавов диаметром от 1 до 0,12 мм производят волочением при температурах 420—450 °С. Обжатие за проход составляет 25%. В качестве смазки исполь-зуют коллоидный графит в масле, а также смесь графита с ди-сульфидом молибдена. После каждого третьего прохода прово-локу подвергают промежуточному отжигу при 800 °С в течение 6 ч 30 мин. Очистку поверхности проволоки производят ультра-звуковым методом, так как травление снижает ее механические свойства.

10. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ИЗ ЛАТУНЕЙ

Пластичность латуней ниже пластичности меди, поэтому в процессе обработки они быстрее нагартовываются и требуются промежуточные отжиги. По пластичности латуни можно условно разделить на три группы: 1) пластичные латуни, содержащие выше 78—80% меди. К ним относятся латуни Л80, ЛА85-0,5, Л90 и др.; 2) латуни средней пластичности, содержащие 60—70% ме-ди. К ним можно отнести Л62, Л68; 3) латуни низкой пластично-сти. К ним относятся латуни марок ЛС59-1, ЛО60-1.

Изготовление проволоки толстых и средних размеров из латуней первой группы можно вести без промежуточного отжига; тонких размеров—с одним промежуточным отжигом и тончай-ших—с двумя отжигами.

Из латуней второй группы изготовление проволоки толстых размеров ведется без промежуточных отжигов; средних размеров— с одним и двумя промежуточными отжигами; тонких размеров — с тремя отжигами и тончайших — с четырьмя промежуточными отжигами.

Проволока из латуней третьей группы диаметром выше 5 мм производится из прессованной заготовки соответствующего диа-метра без промежуточных отжигов. Проволоку диаметром ниже 5 мм изготовляют с промежуточными отжигами через каждые 30—40% обжатия.

С улучшением технологии подготовки поверхности металла перед волочением, повышением качества волочильного инстру-мента и смазки, а также улучшением качества заготовки суммар-ные обжатия при волочении латунной проволоки могут быть по-вышены и, следовательно, сокращено количество промежуточ-ных отжигов.

В связи с большой градацией латунной проволоки по механи-ческим свойствам терми-ческая обработка в технологическом процессе ряда марок латун-ной проволоки (Л62, Л68 и др.) имеет важное значение, опреде-ляющее качество проволоки (механические свойства) и условия ее дальнейшей обработки. В процессе производства латунной проволоки особое внимание должно уделяться отжигу, с точки зрения его равномерности, и подготовке поверхности проволоки после отжига для дальнейшей обработки. Многократное воло-чение латунной проволоки средних и тонких диаметров ведется с частными обжатиями 17—18%. Желательно работать на мень-ших обжатиях, если позволяет машина.

Травление заготовки проволоки и промежуточных размеров после отжига проводится в 5—15%-ном водном растворе серной кислоты. Удовлетворительное качество травления латунной про-волоки получается при условии погружения ее в раствор на при-способлении, обеспечивающем равномерное травление каждой бухты.

Для получения светлой поверхности проволоки после отжига в отдельных случая проводится травление в растворе, содержа-щем 2 ч. серной кислоты, 1 ч. азотной кислоты и 6 ч. воды с по-следующим пассивированием в водном растворе, содержащем 150 г/л хромпика и 400—450 г/л серной кислоты. После пассиви-рования производится нейтрализация в щелочном растворе. Латунная проволока отжигается в шахтных электропечах без доступа воздуха и в протяжных электропечах.

Наиболее равномерный отжиг получается в протяжных элект-ропечах, а также в шахтных электропечах с принудительной цир-куляцией воздуха. Хорошие результаты по равномерности от-жига проволоки Л62 получены в шахтных электропечах колодцевого типа, оборудованных автоматическим регулированием температур по зонам с учетом тепловой инерции печи. При этом достигнуты узкие пределы механических свойств проволоки в одной партии: предел прочности от 400 до 460 Мн/м 2 (40— 46 кгс/мм 2), а в одном мотке колебания не превышают 30 Мн/м 2 (3 кгс/мм 2) (проволока была изготовлена из латуни марки Л62 с содержанием меди 62—63%).

Для волочения латунной проволоки применяют твердосплав-ные металлокерамические волоки с углом рабочего конуса 14— 18 град. Проволоку диаметром ниже 0,2 мм протягивают в алмаз-ные волоки типа П.

Технологический процесс, включает ряд операций: подготовку исходного материала, волочение, термиче­скую обработку, покрытие и отделку. Исходным мате­риалом для производства стальной проволоки является катанка диаметром от 5 до 15 мм в бунтах массой до 600 кг. Перед волочением катанку подвергают травле­нию для удаления окалины с поверхности. Наряду с травлением в кислотных растворах окалину с поверхно­сти катанки удаляют также механическим или электро­химическим способом. При производстве высокопрочной проволоки из сталей типа ЗОХГС, 50ХФ и др. катанку подвергают патентированию. Патентирование заключа­ется в нагреве стали до температуры однофазного со­стояния аустенита, выдержке в соляном растворе при 450-550 0C и охлаждении на воздухе. Сорбитная струк­тура, полученная после патентирования, улучшает меха­нические свойства катанки - повышается пластичность и прочностные характеристики металлов. Силы трения в зоне контакта металла с каналом волоки являются вред­ными, препятствующими повышению эффективности про­цесса. Для уменьшения коэффициента трения поверхность катанки подвергают меднению, фосфатированию, желтению, известкованию. Перед подачей в волочильную машину бунты катанки укрупняют на стыкосварочной машине. Перед задачей в волоку конец катанки заостря­ется на острильных станках. Операция острения может проводиться перед задачей в каждую волоку, если воло­чение осуществляется через несколько волок.

Более 70 % проволоки производит­ся из низкоуглеродистой стали (0,15% С). Это прово­лока общего назначения, для воздушных линий, берд- ная, полиграфическая и др. Исходным материалом для производства проволоки диаметром 0,8-10 мм из низкоуглеродистой стали является катанка диаметром 6- 13 мм. Катанку подвергают травлению и протягивают в зависимости от диаметра проволоки на однократных или многократных машинах. В процессе изготовления тонкой проволоки предусматривается промежуточный отжиг. Готовая проволока может передаваться потребителям отожженной или наклепанной. Проволока для холодной высадки калибруется; полиграфическая и кабельная про­волока проходит операцию цинкования.

Канатная, пружинная и инструментальная проволока производится из средне - и высокоуглеродистых сталей (0,5-1,2% С). Повышенное содержание углерода по­зволяет в результате деформационного упрочнения полу­чать высокий предел прочности (до 30 МПа и более) без заключительной термической обработки. Особенностью производства проволоки из средне - и высокоуглеродис­тых сталей является заключительная регламентирован­ная термическая обработка - закалка и отпуск для про­волоки со специальными свойствами (65Г). Технологиче­ская схема производства проволоки из легированных сталей также отличается операциями термической обра­ботки и некоторыми операциями по обеспечению качест­ва поверхности проволоки. Например, при изготовлении проволоки из инструментальной стали Р18 катанку под­вергают отжигу для снижения прочностных характерис­тик и повышения пластичности. Поверхность готовой про­волоки подвергают шлифовке или полировке.

Процесс волочения состоит в протягивании под действием силы Р заготовки постоянного поперечною сечения 1 через плавно сужающийся канал волоки. Размеры выходного отверстия волоки меньше, чем сечение заготовки. В результате волочения поперечные размеры изделия 3 уменьшаются, а длина увеличивается. Перед волочением один конец заготовки заостряют, чтобы этот конец, или как говорят "захватка", свободно входил в канал волоки и выходил с противоположной стороны на величину, достаточную для захвата тянущим устройством.

После захвата заготовка протягивается усилием Р через волоку и становится тоньше и длиннее. В волоке возникают силы реакции N, направленные по нормали к образующей канала, которые и обжимают металл заготовки. Одновременно на заготовку действуют силы трения Г, направленные в сторону, противоположную направлению волочения. После волочения изделие приобретает высокую точность размеров, высокий класс чистоты поверхности, повышаются его прочностные свойства, благодаря холодной пластической деформации принимает размеры и форму наименьшего сечения канала волоки. Длина изделий может достигать нескольких километров.

Список используемой литературы

1.Владимиров В.М. Изготовление штампов, пресс-форм и приспособлений. М.: Высшая школа, 1974

2.Лахтин Ю. М., Леонтьева В. Н. Материаловедение. – М.: Машиностроение, 1990.

3.Лахтин Ю. М. Металловедение и термическая обработка металлов. – М.: Металлургия, 1993.

4.Материаловедение и технология металлов. Г. П. Фетисов, М. Г. Карпман, В. Н. Матюнин и др.; под ред. Г. П. Фетисова. – М.: Высшая школа, 2000

5. Металлургия. А.П. Гуляев 1966 год.

6. Технология металлов и других конструкционных материалов. В.Т.Жадан

Проволока представляет собой металлическую нить или шнур. Как правило, проволока круглого сечения, но встречаются изделия и шестиугольного, квадратного, трапециевидного или овального сечения. Проволока может быть выполнена из стали, меди, алюминия, цинка, никеля, титана и их сплавов, а также массы других металлов. Стали также выпускать биметаллические и полиметаллические проволоки.

Чаще проволока производится посредством протяжки или волочения через последовательно уменьшаемые отверстия. В результате можно получить проволоку разного диаметра вплоть до десятков миллиметров.

Проволока отличается широтой применения. Так ее можно использовать при изготовлении электрических проводов, пружин, метизов, свёрл, электродов, термопар, разнообразных электронных приборов и для прочих целей.

Оборудование для производства проволоки + видео

Станы для мокрого волочения, как правило, работают по технологии скольжения, и могут совмещаться со станами сухого волочения любой кратности. Их оборудуют независимыми синхронизированными электродвигателями в разных модификациях.

Также широко применяются прямоточные станы для сухого волочения, которые отличаются наиболее современной конструкцией. Преимущественно используется такие станы для производства проволоки небольшого диаметра из высоко-, низкоуглеродистой и нержавеющей стали. Главные отличительные черты стана – это компактность, отсутствие ремней и шкивов между приводами и барабанами, бесшумность работы, отсутствие вибраций. Конструкционный дизайн является главной особенностью таких станов. Благодаря прочности и устойчивости рамы, стан можно полностью транспортировать, отсюда минимум временных затрат на установку и прокладку кабелей.

Прямоточные станы сухого волочения отличаются горизонтальным расположением барабанов. Такие станы, как правило, используются для производства проволоки из низко-, высокоуглеродистых сталей, а также из нержавеющих сталей. Преимущества такого оборудования – высокая надежность, эргономичность и простота в эксплуатации конструкции, которая при монтаже не требует специального фундамента. Также в установке применена высокоэффективная система охлаждения барабанов и предлагается опциональное оборудование.

Разнообразные размоточные устройства для катанки также пригодятся для производства проволоки.

Видео как делают катанку из меди:

Также в сфере производства широко применяются крутильные машины сигарного типа, машины двойной скрутки и бугельного типа.

Технология производства проволоки + видео как делают

Производство проволоки включает ряд классических операций, которые могут повторяться вплоть до трех раз. Количество повторений зависит от того, какой нужен размер диаметра проволоки.

Первой стадией процесса является термическая обработка металла. Затем происходит подготовка поверхности металла к волочению. На конечном этапе осуществляется само волочение на заданный размер.

Как делают:

С целью обеспечения проволоки специальными свойствами, в процессе ее производства вводят дополнительные операции. К примеру, наносятся разные покрытия или осуществляют термическую обработку. Главным оборудованием при производстве проволоки является печь с малоокислительным нагревом. Посредством растворов соляной и серной кислот осуществляется снятие окалины. Бура, известь, фосфатные соли и медь используются при волочении в качестве подсмазочного слоя.

Другим не менее важным оборудованием для производства проволоки являются станы с интенсивным охлаждением барабанов и волок. Именно их и применяют непосредственно для использования волочения. Применение такого процесса обеспечивает высокие пластичные и прочностные свойства металла.

За счет использования современных смазочных материалов обеспечивается высокая коррозионная стойкость, высокая адгезия к различным материалам и оптимизация количества смазки.

С целью увеличения качества изготавливаемой проволоки, следует систематически обновлять волочильное оборудование, оснащая его дополнительными приспособлениями, например, для снятия внутреннего напряжения и для прочих целей.

Для того чтобы получить различную толщину покрытия рекомендуется наносить цинковое покрытие способом погружения проволоки в соответствующий раствор. При использовании специальных обтирочных материалов и эмульсий, можно придать цинковому покрытию максимального блеска, гладкости и защиты от коррозии в течение длительного периода времени.

Линия цинкования:

Качество готовой продукции во многом зависит от соблюдения всех требований и норма изготовления проволоки. Стабильность технологического процесса оказывает непосредственное влияние на качество готовой продукции.

Следует отметить, что одной из тенденций современного производства проволоки является переход от классической технологии химического травления в стандартном растворе соляной кислоты для очистки поверхности катанки от окалины к более перспективной и максимально безопасной для окружающей среды, бескислотной технологии механической очистки. Для этого используется современное оборудование для механического удаления окалины. С его помощью можно добиться высокой степени очистки, сравнимой с получаемой при стандартном кислотном травлении. При этом технология характеризуется весьма большим практическим применением. Более того, новая технология позволяет избежать значительных проблем, которые связаны с утилизацией отработанных растворов.

Проволока - один из самых востребованных видов изделий из металла. Она может быть стальной, медной, титановой, из алюминия, цинка, никеля и их сплавов. Бывают и биметаллические и полиметаллические проволоки. Без проволоки невозможно представить себе электротехнику - но не только.

Нужна и при производстве пружин, гвоздей электродов, свёрл. Хотя для таких целей используется даже не сама проволока, а ее полуфабрикат - стальная катанка. Посмотрим, как ее, а потом и проволоку, производят из цельной стали.Собственно, изготавливают катанку так же, как и всякий иной прокат: заготовку в виде бруска (блюма) раскаляют до состояния "красной мягкости", а затем пропускают через вальцы, которые вытягивают горячий металл в катанку с сечением до 10 мм. - и далее поступает на мотальный станок, где и укладывается кольцами.

Ответственное охлаждение

После этого наступает этап охлаждения катанки. Оно может быть естественным (в этом случае катанка получает маркировку ВО) и ускоренное (маркировка УО).

Естественное охлаждение дает более мягкую и пластичную катанку (а затем и проволоку), а ускоренное - более жесткой и упругой. Ускорить охлаждение катанки могут промышленные установки-вентиляторы или потоки воды. При первом способе охлаждения в маркировке катанки будет указываться УО1, а при втором – УО2.

Ускоренно охлажденную катанку (предназначенную для производства проволоки в дальнейшем) зачищают от окалины, которой на катанке УО1 не должно быть более 18 килограмм на тонну, а для катанки УО2 – не более 10 кг/т. Окалина удаляется либо механическим путем (тогда катанка пропускается через специальный станок-окалиноломатель), либо химическим, когда поверхность катанки протравливают раствором серной кислоты с добавлением поваренной соли, тринатрийфосфата и др. добавок.

Химический способ дает более ровную поверхность, но он же чреват приобретением металлом т.н. «травильной хрупкости». Механический способ в этом отношении безопасен, поскольку - но он менее надежен и выдает шероховатую поверхность.

Гвозди, болты и ГОСТы

Какой же из способов очистки катанки лучше? Это зависит от того, что из нее собираются делать.

Для гвоздей требуется заготовка с гладкой поверхностью, а для изготовления арматуры, электродов или болтов подойдет и шероховатая.

Кроме того, на поверхности катанки, предназначенной для производства проволоки, могут образовываться специфические дефекты - заусенцы либо закаты. Заусенцы - это выпуклости, которые при дальнейших операциях будут сдираться и «закатываться» (отсюда и название другого дефекта - закаты).

Плохо влияют на свойства металла в катанке заварившиеся пузыри – волосовины - и «усадочные раковины», которые возникают, если перед прокаткой металл был нагрет слишком сильно и оттого утратил часть углерода, «выгоревшего» при прокаливании.

Для проверки качества катанку подвергают испытаниям, главным из которых является проверка эластичности. Качественная катанка может спокойно выдерживать изгиб на 180 градусов вокруг штырька, имеющего такой же диаметр, как и у подвергаемой испытанию катанки. Более подробно ознакомиться с требованиями, предъявляемыми к такому , можно в ГОСТе 30136–95.

В этом ГОСТе диаметры катанки в 5, 5,5, 6, 6,3, 6,5, 7, 8 и 9 мм определены как стандартные и обязательные к изготовлению для всех производителей. По желанию заказчика металлургические предприятия могут производить катанку с сечением и больше 9 мм, но такие заказы бывают довольно редко.

В силу технологических особенностей дешевле всего обходится производство катанки диаметром 8 мм – она и пользуется наибольшим спросом. Добавляет «калибру» 8 мм. и удобство расчетов:

Один метр катанки диаметром 8 мм. имеет массу около 400 г. (395 г., если быть точным),

-в тонне такой катанки будет 2531 метр (то есть 2,5 километра «с небольшим запасом»).

Это очень удобные цифры - их легко запомнить, не надо заглядывать в специальные таблицы.

Поставка и маркировка

Готовая катанка сматывается в бухты весом не менее 160 кг. Обычно каждая бухта представляет собой сплошной отрезок, который маркируется по требованиям ГОСТ 7566. На каждый моток крепится маркировочная метка, в которой указывается завод-изготовитель, диаметр катанки, сорт и марка стали, номер плавки. Тем не менее, допускается сматывание в одну бухту и двух отрезков катанки – но если только один отрезок не будет больше 10% от массы мотка. При этом производитель должен гарантировать свариваемость изделий и поставить два маркировочных ярлыка – по одному на каждый отрезок.

По техническим условиям ТУ 14-15-254-91 катанка по ТУ изготавливается 4-х классов:

класс ВК - катанка канатная высококачественная;

класс ВД - катанка высокой деформированности;

класс КК-катанка канатная качественная;

класс ПД - катанка конструкционная.

Катанка в деле и производстве

Катанка считается полуфабрикатом, но довольно широко используется и сама по себе. Стальная катанка служит средством крепления при перевозке по железной дороге крупногабаритных грузов. Ей же скрепляют несущие элементы конструкций и армируют железобетон (для этого очень хорошо подходит самая дешевая 8-миллиметровая катанка). Продукцию толщиной 6,5 мм используют для упрочения кирпичной кладки, устройства громоотводов и изготовления тросов, применяемых при строительстве вантовых мостов. Однако главное назначение катанки – все-таки роль промежуточного полуфабриката при производстве гвоздей, сварочных электродов, намотки пружин - и, разумеется, производстве проволоки.

Производство проволоки

Технология превращения катанки в проволоку на первый взгляд особой хитрости не представляет: металл заготовки последовательно протаскивают (проволакивают) через все более узкие глазки (волоки) – до тех пор, пока не будет достигнут необходимый малый диаметр проволоки.

Однако на самом деле волочение требует нескольких этапов, а именно:

Травление полуфабриката (катанки) в 50% растворе серной кислоты при температуре около 50 градусов очистки от окалины;

Предварительный отжиг металла, который производится для придания металлу мелкозернистой структуры;

Нейтрализация сернокислого раствора и промывка заготовок;

Утончение концов катанки при помощи молота или специальных валков;

Производство самого волочения;

Выполнение финального отжига.

Само волочение может быть:

- однократным , если заготовка протягивается через одну волоку, после чего накручивается на барабан и снимается.

- многократным , когда проволока протягивается последовательно через несколько волок, которых может быть до 15 и более. Такая технология уменьшает время, которое затрачивается на производство проволоки, обеспечивает высокую производительность и постоянство условий обработки (которые могут сильно нарушаться при повторении однократных волочений).

Но при всех достоинствах многократного волочения на заводах применяют сдвоенные волоки. При этом они при работе нагреваются от трения нагреваются до столь сильно, что нуждаются в системе охлаждения, для которой обычно используется водный раствор мыла, который одновременно является и смазкой.

Однако на самом деле волочение – это только половина дела. При этом процессе металл подвергается огромным нагрузкам на растяжение, в результате чего его кристаллическая решетка деформируется, а внутренние напряжения накапливаются. Полученная таким путем проволока получается малопластичной, приобретает хрупкость, плохо гнется и легко ломается.

И чем больше удлиняется катанка при волочении – тем сильнее проявляются эти неприятные эффекты.

Поэтому важным этапом в изготовлении проволоки является ее повторная термообработка – отжиг, который должен восстановить кристаллическую решетку и снять перенапряжения в металле. Для этого требуется уже протянутую проволоку нагреть и медленно охладить.

Существует два вида отжига, применяемых в производстве проволоки:

светлый – он производится в колпаковых печах в атмосфере из какого-то инертного газа. Поверхность полученной этим способом проволоки будет чистой, безо всякой окалины, но и цена продукции – более высокой. В маркировке этот вид термообработки будет обозначен литерой «С»;

темный – он происходит в присутствии кислорода, отчего проволока покрывается слоем окислов и окалиной. Наличие окалины плохо влияет на товарный вид, проволока пачкается, но на ее рабочие качества это не влияет никак – зато обходится "темный" вариант отжига гораздо дешевле. Проволока после такой обработки маркируется буквой «Ч».

Отожженные изделия приобретают пластичность и становятся удобны при плетении различных видов сеток.

Изобретение относится к обработке металлов давлением. Способ изготовления проволоки включает получение заготовки проволоки из полосовой заготовки путем последовательной по переходам симметричной гибки краев заготовки от ее периферии к середине. Симметричную гибку краев полосовой заготовки в первом переходе ведут до контакта внутренней поверхности двух первых отогнутых участков с обращенной к ним остальной поверхностью заготовки. Гибку по меньшей мере в одном последующем переходе осуществляют до контакта внутренней поверхности образованных на предыдущем переходе участков заготовки с обращенной к ним остальной поверхностью заготовки. Гибку на завершающем переходе ведут до контакта между собой внешних поверхностей участков, образованных в процессе гибки на предыдущем переходе, с получением заготовки проволоки со сплошным поперечным сечением или имеющим зазоры между отогнутыми участками. Затем производят обжатие заготовки проволоки в ротационной установке. При этом производят формовку и калибровку заготовки до получения заданных размеров и формы сечения с устранением возможных зазоров в поперечном сечении. В результате обеспечивается повышение качества полученной проволоки. 6 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к производству профилированной проволоки (или прутков) сплошного поперечного сечения любой заданной геометрической формы поперечного сечения. Профилированная проволока может быть использована, в частности, в производстве строительных конструкций, где применяются подвесные потолки типа "Армстронг", при монтаже гипсоволокнистых плит, в машиностроении и других областях, в которых используется профилированная проволока или прутки. Известен способ изготовления проволоки, заключающийся в том, что лента прокатывается в валках до толщины, равной толщине заготовки, лента разрезается на узкие ленты, ширина которых равна ширине заготовки, затем кромки узких лент скругляют абразивом и производят волочение узких лент в волоке до требуемого размера (см. RU заявка на выдачу патента на изобретение 94015101, 1995 г.). В этом способе используется традиционный метод получения проволоки волочением. Известен способ получения плакированных проволочных электрических проводников из биметаллической полосы, состоящей по меньшей мере из одного слоя благородного металла и слоя основного металла (GB 1432906, 1976 г.) Способ заключается в последовательном поэтапном придании полосе изогнутой формы в поперечном направлении с благородным металлом на выпуклой поверхности и волочении полосы через фильеру для получения проволоки частично плакированной благородным металлом. Получаемые сечения могут быть круглыми, полукруглыми, треугольными, квадратными, трапецеидальными и т. д. Рекомендуемое отношение толщины исходной полосы к ее ширине 1:35. Недостатком известного способа является его ограничения на применение для изготовления проволоки любого диаметра из полосовой заготовки ограниченного отношения толщины к ширине. Получаемое готовое изделие имеет покрытие из благородного металла, причем не по всей поверхности. Задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание способа изготовления проволоки сплошного поперечного сечения любой геометрической формы (круг, квадрат, прямоугольник, трапеция, треугольник, шестиугольник, овал, сегмент и т.д.) и нужного диаметра из полосовой заготовки (ленты), которая может иметь, например, антикоррозионное или другое покрытие и быть изготовленной из любого полосового материала, например отходов производства. Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, заключается в том, что достигается возможность получения высококачественной, прочной проволоки (или прутка). Проволока не требует дополнительных технологических операций по нанесению на ее поверхность антикоррозионного покрытия при использовании заготовки с соответствующим покрытием. Полученное изделие относительно недорого из-за того, что в качестве заготовки для получения проволоки используется любой полосовой материал, в том числе и отходы, образующиеся при раскрое рулонов листового материала, в том числе и оцинкованного. Качество получаемой проволоки обеспечивается также и за счет того, что в случае использования заготовки в виде оцинкованной полосы можно получить антикоррозионное покрытие не только снаружи, но и внутри проволоки. Технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления проволоки, заключающемся в последовательной по переходам симметричной гибке валками профилегибочного стана полосовой заготовки в направлении от периферии к середине заготовки, сначала осуществляют попарно симметричную относительно продольной оси заготовки гибку (то есть закрутку, закатку) последовательно в направлении от краев к ее середине, таким образом, что в результате края заготовки симметрично отгибают в направлении середины заготовки до контакта внутренней поверхности первых отогнутых участков с остальной частью заготовки, гибку на по меньшей мере одном последующем переходе производят аналогично в том же направлении до контакта внутренней поверхности образующегося участка с остальной частью заготовки, а на последнем этапе завершающий гиб (центральный) осуществляют до контакта между собой внешних поверхностей участков, образованных на предпоследнем переходе, при этом обеспечивают сплошное или с некоторыми зазорами заполнение площади поперечного сечения. В последнем, завершающем переходе в ротационной установке посредством кулачков, определяющих поперечное сечение готовой проволоки, заготовка обжимается с устранением возможных зазоров в ее поперечном сечении, формуется и калибруется до заданных параметров. При оценке изобретательского уровня учитывались следующие известные способы получения изделий гибкой. Известные способы изготовления профилей разнообразных геометрических сечений описаны в литературе (см. книгу Чекмарева А. П., Калужский В. Б. Гнутые профили проката. - М.: Металлургия, 1974, с.104-110, а также книгу под ред. Тришевского И. С. Калибровка валков для производства гнутых профилей проката. - Киев: Техника, 1980, с.106-110). Известен также способ получения гнутого корытного профиля (см. заявку на выдачу патента на изобретение 94027553, В 21 D 5/06, опубл. 27.06.96). Общими для заявленного и известных способов изготовления изделий является то, что изделия изготавливают последовательной по переходам гибкой валками профилегибочного стана заготовки в направлении средней части заготовки. Другие отличительные признаки заявленного способа не присущи известным способам, поскольку в них не ставилась задача получения профилированной проволоки или прутка, то есть полученные в результате применения известных способов изделия не обеспечивают сплошное заполнение материалом их поперечного сечения. Известен способ изготовления сердечников, включающий отрезку заготовки от рулонной полосы, вырубку щелей, одна из которых расположена на продольной оси заготовки, а другие симметрично на заданном, постепенно уменьшающемся расстоянии от продольной оси, последующее гофрирование вдоль щелей, причем вначале гофрируют центральный участок, затем два крайних симметричных ему участка, сближают гофры, калибровку гофров проводят в фильере после окончательного сближения гофров (см. патент СССР 562222, B 21 D 13/10). В описанном в патенте СССР способе общими с заявленным способом являются следующие признаки: создание по проходам симметричных гибов, сближение гофров в фильере до получения монолитного сечения. Однако этот способ не позволяет получить прочной проволоки из-за имеющихся в теле заготовки щелей, к тому же гибку в известном способе ведут от центральной части заготовки к краям, а не "закруткой" от краев к центру, что в совокупности с наличием щелей в заготовке и образованием гофров не позволяет получить высокопрочное изделие, как в заявленном способе. Таким образом, заявленный способ соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень". Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена линия изготовления профилированной проволоки (разработка ЗАО "Аркада"), на фиг. 2 и 3 - поперечное сечение профилированной заготовки, выходящей из профилегибочного стана на дальнейшую обработку в ротационную установку, на фиг.4, 5 и 6 - взаимодействие кулачков ротационной установки с заготовкой для получения разных возможных форм поперечных сечений проволоки (квадрат, треугольник и шестиугольник соответственно). Способ изготовления профилированной проволоки осуществляется следующим образом. Полосовая заготовка (лента) 1 из бобины через устройство смазочное 2 подается в профилегибочный стан 3. Ширина нужной заготовки определяется расчетным и экспериментально - технологическим путем, исходя из заданного диаметра проволоки. В процессе последовательной передачи из клети в клеть профилегибочного стана происходит последовательная симметричная гибка валками полосовой заготовки 1 от периферии к центру, то есть оба края заготовки закручиваются навстречу друг другу до соприкосновения образующихся слоев заготовки между собой. Спрофилированная заготовка поступает в ротационную установку 4. В зависимости от заданного диаметра и толщины ленты размеры R 1 , R 2 , R 3 , L 1 , L 2 и L 3 (фиг.2) имеют различные числовые значения, полученные расчетным, экспериментальным и технологическим путем. Количество переходов, при которых осуществляется гибка, также зависит от толщины ленты и заданного диаметра. Чем больше заданный диаметр, тем больше закруток полосовой заготовки нужно сделать, чтобы участки заготовки (часть заготовки от одной зоны гиба до другой) соприкоснулись между собой. В ротационной установке 4 происходит формовка и калибровка заготовки до заданного диаметра и заданной формы ее сечения. Для получения необходимой геометрической формы поперечного сечения заготовку 1 профилированной проволоки, выходящую из профилегибочного стана 3, подают в обжимной блок ротационной установки 4, где на заготовку воздействуют двумя парами кулачков, соответствующих каждой геометрической форме. На фиг. 3, 4 и 5 приведены примеры для квадратного, треугольного и шестиугольного поперечного сечения. После выхода из ротационной установки 4 полученная готовая профилированная проволока либо рубится отрубным штампом 5 (фиг.1) на мерные отрезки от 0,1 до 10 м, либо подается на бобину. Пример реализации способа. Для получения полосовой заготовки берется лента Ленту разрезают на полосовые заготовки заданной ширины. Для профилированной проволоки диаметром D=4 мм необходима ширина заготовки 20 мм при толщине 0,6 мм. На первом переходе осуществляют попарно симметричную относительно продольной оси полосовой заготовки 1 гибку в направлении от краев (от периферии) к ее середине таким образом, что края заготовки 1 отгибают (подгибы 7) в направлении ее середины до контакта внутренней поверхности 8 первых отогнутых участков 9 с остальной частью заготовки. Вторые участки также подвергаются симметричной гибке с образованием подгиба 10, при этом гибку производят аналогично в том же направлении до контакта внутренней поверхности 11 образующегося участка 12 с остальной частью заготовки 1. При других размерах полосовой заготовки можно провести гибку последующих участков (в зависимости от размеров заготовки) аналогично предыдущим. На завершающем переходе осуществляют гибку с обеспечением контакта между собой внешних поверхностей 13 участков, образовавшихся на предпоследнем переходе. Процесс гибки краев полосовой заготовки 1 в переходах стана 3 проиллюстрирован на фиг.2 и составляет, мм: R 1 - 0,03 R 2 - 0,2 R 3 - 1,65 L 1 - 3
L 2 - 4,2
L 3 - 4,5
Сечение заготовки при этом получается практически сплошным или с некоторыми зазорами. В последнем, завершающем переходе в ротационной установке 4 посредством кулачков, определяющих поперечное сечение готовой проволоки, заготовка 1 обжимается с устранением возможных зазоров в ее поперечном сечении, формуется и калибруется до заданных параметров. В результате получают проволоку профилированную оцинкованную качественную по ТУ 1221-05-25773051-99 (разработка ЗАО "Аркада"). Поставка профилированной проволоки происходит по ТУ 1310-004-15773051-99 "Проволока профилированная оцинкованная качественная" (разработка ЗАО "Аркада").

Формула изобретения

Способ изготовления проволоки, включающий получение заготовки проволоки из полосовой заготовки путем последовательной по переходам симметричной гибки краев полосовой заготовки от ее периферии к середине и последующее обжатие заготовки проволоки, отличающийся тем, что симметричную гибку краев полосовой заготовки в первом переходе ведут до контакта внутренней поверхности двух первых отогнутых участков с обращенной к ним остальной поверхностью заготовки, гибку по меньшей мере в одном последующем переходе осуществляют до контакта внутренней поверхности образованных на предыдущем переходе участков заготовки с обращенной к ним остальной поверхностью заготовки, гибку на завершающем переходе ведут до контакта между собой внешних поверхностей участков, образованных в процессе гибки на предыдущем переходе, с получением заготовки проволоки со сплошным поперечным сечением или имеющим зазоры между отогнутыми участками, а обжатие заготовки проволоки осуществляют в ротационной установке, при этом производят формовку и калибровку заготовки проволоки до получения заданных размеров и формы сечения с устранением упомянутых возможных зазоров в поперечном сечении.